Dynamic EVOLution of infarct and penumbra volumes in large vessel occlusion-related acute ischemic stroke.

Objectif(s) de la recherche et intérêt pour la santé publique

Finalité de l'étude

Objectifs poursuivis

Domaines médicaux investigués

Bénéfices attendus

Dans les suites d’un accident vasculaire cérébral ischémique (AVCi), le premier traitement d’urgence repose sur la recanalisation artérielle rapide par thrombolyse intraveineuse et/ou thrombectomie. Les indications de ces traitements dépendent de plusieurs facteurs dont : le délai de prise en charge, les caractéristiques épidémiologiques du patient (hypertension artérielle, prise d’anticoagulants, antécédent d’AVCi antérieur…), le volume d’ischémie déjà constitué (cœur de l’AVCi), et le volume de pénombre (tissu hypoperfusé mais encore viable).
La prédiction individuelle, dès la phase aigüe, de l’évolution du volume de l’ischémie (cœur) et de l’évolution du volume de pénombre pourrait apporter des informations cruciales pour aider à choisir la meilleure stratégie thérapeutique chez le plus grand nombre de patients. Or, actuellement, il n’y a pas de données dans la littérature décrivant les trajectoires de volumes d’ischémie irréversible (cœur) et de volume de pénombre lors de l’histoire naturelle d’un AVCi sur occlusion d’une artère de gros calibre (artère carotide interne, ACI, ou branche proximale M1 de l’artère cérébrale moyenne, M1-ACM).

On retrouve uniquement des données indiquant que les patients peuvent avoir des profils évolutifs très variables ; certains évoluant rapidement vers l’ischémie irréversible (cœur) avec peu de pénombre, alors que d’autres peuvent garder un volume d’ischémie faible en maintenant un statut de pénombre de façon prolongée. La transition de la pénombre vers l’ischémie irréversible est donc très variable et dynamique avec des profils dits de « progresseurs » rapides, intermédiaires ou lents. Les études antérieures ont mis en évidence la possible association entre certaines caractéristiques épidémiologiques individuelles et l'appartenance à l'un de ces sous-groupes. Néanmoins, les populations de ces travaux antérieurs restaient de relativement petite taille et les profils dynamiques (heure par heure) des volumes d’ischémie et de pénombre pour chaque sous-groupe n’ont jamais été rapportés. On ne sait pas non plus si, au-delà de l’information volumétrique, certaines régions du cerveau seront plus vulnérables à l’ischémie au court du temps ce qui reviendrait à connaitre la cartographie spatiale de l’ischémie (et de la pénombre) au fils des heures pour des profils stéréotypés de patients.

L’enjeu de l’étude DEVOL-Stroke est donc de modéliser, pour différents groupe de patients (type « progresseurs » rapides, intermédiaires et lents), ce que serait les trajectoires de volumes d’ischémie irréversible (cœur) et de pénombre dans les suites d’un AVCi par occlusion d’un vaisseau proximal (ACI, M1-ACM) n’ayant pas été recanalisé.
Pour répondre à cet enjeu, la stratégie d’analyse consistera à combiner un grand nombre de données cross-sectionnelles de patients ayant bénéficié, avant tout traitement, d’une IRM cérébrale pour estimer le volume de l’ischémie irréversible (cœur) et de la pénombre après un délai connu suite à un AVCi par occlusion de l’ACI ou de M1-ACM. L’évolution longitudinale des volumes (cœur et pénombre) au cours du temps sera inférée en combinant ce grand nombre de données cross-sectionnelles au sein de groupes homogènes de patients vus à des délais différents.

Nous testerons plusieurs approches pour identifier les groupes de patients homogènes.
- Une première stratégie empirique sera basée sur les données de la littérature. D’après les travaux sur modèle animal primate, la progression de l’ischémie au fils du temps présenterait un profil logarithmique. Pour chaque patient vu à un point temporel, nous estimerons donc la vitesse de progression du cœur (et de la pénombre) selon la formule (Volume) / (Log - délai entre le début des symptômes et l’imagerie). De plus, la littérature indique que la prévalence des différents sous-groupes serait la suivante : « progresseurs » lents (30-60% de la population générale), « progresseurs » rapides (20-30% de la population générale), « progresseurs » intermédiaires (20-40% de la population générale). En se basant sur ces ordres de grandeurs de pourcentage, après calcul estimatif de la vitesse de progression de l'ischémie pour chaque patient à un point temporel donné, une approche pour séparer les sous-groupes sera une analyse en quartiles. Les deux premiers quartiles (soit les 50% de la population présentant les vitesses de progression calculées les moins élevées) correspondraient aux « progresseurs » lents. Le troisième quartile (soit 25% de la population présentant des vitesses de progression calculées intermédiaires) correspondrait aux « progresseurs » intermédiaires. Le quatrième quartile (soit les 25% de la population présentant les vitesses de progression calculées les plus élevées) correspondrait aux « progresseurs » rapides. Nous combinerons les nombreux patients explorés à un point temporel pour inférer un profil longitudinal dans chacune des populations.

- Une seconde stratégie consistera en une approche multifactorielle de clustering, ne se basant pas uniquement sur la vitesse calculée pour séparer les sous-groupes de progression. En étudiant les différentes caractéristiques épidémiologiques identifiées dans la littérature comme pouvant influer le profil de progression via différents mécanismes (notamment via le développement de collatérales par pré-conditionnement à l'ischémie chronique), nous pourrions séparer des sous-groupes homogènes de sujets, qui pourraient correspondre aux différents profils de progression admis jusqu'à présent. Ces différentes caractéristiques épidémiologiques individuelles identifiées incluent notamment : âge, sexe, antécédent d'hypertension artérielle, d'accident neurovasculaire, de coronaropathie, d'hyperlipidémie, d'athéroclérose supra-aortiques, score NIHSS à l'arrivée, score de collatérales, score ASPECTS, score TICI... Nous combinerons toutes ces variables pour identifier trois (ou plus) populations homogènes dont nous inférerons le profil d’évolution volumétrique à partir des patients explorés à différents délais.

Par ailleurs, ces profils évolutifs de volumes dans des populations homogènes seront retranscrits au sein de cartes 3D permettant de localiser, heure par heure, les régions anatomiques de vulnérabilité à l'ischémie.

L'étude est rétrospective et se base sur les données issues de cas collectés au sein de la cohorte nationale ETIS (NCT03776877) déployée sur une vingtaine de sites en France (https://www.etis-france.fr/) et dont l’hôpital Foch est le responsable scientifique.