Vitesse de l’onde de pouls, dilatation médiée par le flux et épaisseur de l’intima-média carotidien pour évaluer le risque cardiovasculaire dans la population atteinte du syndrome métabolique

Résumé

Le vieillissement endothélial/vasculaire et l’athérogenèse sont des mécanismes clés qui favorisent le développement des maladies cardiovasculaires. Le présent protocole décrit des méthodes d’évaluation de la rigidité artérielle, de la dysfonction endothéliale et de l’athérogenèse chez les patients présentant des facteurs de risque connexes, qui sont très précieuses dans le domaine de la recherche cardiovasculaire.

Résumé

La vitesse de l’onde pulsée (PWV), la dilatation médiée par l’écoulement (FMD) et l’épaisseur de l’intima-média carotidienne (CIMT) sont des méthodes établies utilisées dans la recherche et les milieux cliniques pour évaluer la rigidité artérielle, la fonction endothéliale et l’athérogenèse subclinique. Ces mesures peuvent refléter une maladie vasculaire et une progression athéroscléreuse, qui sont des causes majeures d’événements cardiovasculaires indésirables. Ces méthodes sont particulièrement utiles pour déterminer le dysfonctionnement cardiovasculaire chez les populations présentant différents facteurs de risque, tels que le diabète sucré, l’hypertension et d’autres affections liées au dysfonctionnement métabolique. Ils constituent une source d’information non invasive et fiable qui complète la pratique clinique. La détection précoce, l’évaluation des risques et les décisions thérapeutiques concernant les maladies cardiovasculaires peuvent être réalisées, contribuant ainsi à améliorer les résultats pour les patients. Les outils traditionnels d’évaluation des maladies cardiovasculaires ne révèlent pas si le syndrome métabolique affecte les maladies cardiovasculaires subcliniques précoces chez les patients obèses. Des recherches récentes ont souligné l’importance d’inclure la rigidité artérielle et la fonction endothéliale dans une évaluation cardiovasculaire complète. Par conséquent, l’objectif de la présente étude est de décrire des méthodes qui fournissent des informations sur le vieillissement vasculaire subclinique précoce, le dysfonctionnement endothélial et la maladie athérogène, permettant une stratification du risque vasculaire ciblée parmi les populations obèses et aux profils métaboliques différents.

Introduction

L’obésité est un problème de santé majeur dans le monde entier en raison de ses complications associées, telles que l’hypertension, la dyslipidémie, les maladies du foie, l’athérosclérose, la résistance à l’insuline et le diabète sucré de type 2 (DT2), ainsi qu’un risque accru de maladies cardiovasculaires (MCV)¹.

La constellation de ces affections, connue sous le nom de syndrome métabolique (SEP), est considérée comme l’une des principales causes de pathogenèse des MCV, qui est l’une des principales causes de décès, représentant jusqu’à 30 % de tous les décès dans le monde². Les personnes obèses ont des besoins plus élevés en oxygène et en nutriments dans tout le corps en raison d’une demande accrue d’approvisionnement en sang, ce qui entraîne des changements hémodynamiques importants. Ces changements peuvent entraîner une diminution de la disponibilité de l’oxyde nitrique (NO), une augmentation du stress oxydatif et un dysfonctionnement de l’endothélium ^{vasculaire3,4,5}.

Les maladies athéroscléreuses sont des maladies cardiovasculaires majeures et représentent la principale cause de décès dans le monde. Il s’agit d’une manifestation clinique de plusieurs facteurs possibles, y compris des facteurs génétiques et environnementaux⁶. Il a été démontré que les personnes atteintes d’anomalies métaboliques, telles que la résistance à l’insuline ou le prédiabète, ont une prévalence et une incidence significativement plus élevées de l’athérosclérose coronarienne que les personnes en bonne santé. De plus, des vaisseaux sanguins congestionnés avec une plaque hautement lipidique ont été trouvés avant même l’apparition des manifestations cliniques de dysfonctionnement métabolique 7,8,9,10.

La rigidité artérielle, la dysfonction endothéliale et l’athérogenèse ont été décrites comme des facteurs importants dans le développement des maladies cardiovasculaires. Ces processus sont liés au vieillissement vasculaire et à la formation de plaques athérogènes dans les vaisseaux critiques tels que les artères coronaires, carotides ou des membres. La recherche translationnelle a mis en évidence que la rigidité artérielle, le dysfonctionnement endothélial et l’athérogenèse sont liés à des lésions vasculaires courantes induites par l’inflammation chronique, une production plus faible de NO et un stress oxydatif^11,12.

La mesure de la vitesse de l’onde pulsée carotidienne-fémorale (cfPWV) représente la méthode de référence pour mesurer la rigidité artérielle. La FCPV peut être mesurée à l’aide d’un tonomètre carotidien en même temps qu’un brassard de jambe pour capturer les formes d’onde de la pression artérielle sur les sites carotidien et fémoral. Ensuite, un logiciel peut effectuer un calcul de vitesse en calculant D/Δt, où D est la distance de transit entre les sites d’impulsion carotidienne et fémorale, et Δt est le retard temporel entre l’onde R de crête de l’ECG et le pied de la forme d’onde de pression correspondante entre les formes d’onde carotidienne et fémorale. L’augmentation de la rigidité des artères centrales, comme l’aorte, provoque une vitesse plus élevée du pouls éjecté du ventricule gauche à travers les artères, ainsi qu’un retour plus rapide de la pression réfléchie, avec une élévation conséquente de la pression lors de l’éjection ventriculaire gauche, ce qui diminue potentiellement la perfusion de l’artère coronaire. Par conséquent, la cfPWV peut être utile comme marqueur des maladies coronariennes, des accidents vasculaires cérébraux et des maladies cardiovasculaires^13,14.

De même, l’analyse des ondes de pouls (PWA) est un paramètre vasculaire non invasif qui évalue les caractéristiques des ondes de pression centrales, où les pressions artérielles aortique, systolique et diastolique sont les principales variables. En mesurant la rigidité artérielle et la compliance élastique, la PWA reflète la distensibilité artérielle, qui est étroitement liée au risque cardiovasculaire. Cette méthode permet de mesurer des paramètres tels que l’indice d’augmentation, qui a la capacité de prédire la gravité des maladies cardiovasculaires et coronariennes. L’indice d’augmentation peut être décrit comme suit : une onde artérielle incidente précoce est produite après l’éjection ventriculaire gauche, suivie d’une onde réfléchie provenant de la périphérie. La vitesse de ces ondes augmente en fonction de la rigidité artérielle, et si l’onde réfléchie arrive tôt dans l’aorte centrale, la pression systolique aortique augmentera. C’est ce qu’on appelle la pression augmentée (AP), tandis que son pourcentage par rapport à la pression pulsée est connu sous le nom d’indice d’augmentation. La PWA peut être mesurée par la méthode de tonométrie par aplanation, impliquant une légère compression de l’artère brachiale de sorte que sa pression transmurale soit nulle. À ce stade, la pression artérielle moyenne peut être mesurée. Après avoir mis à l’échelle la forme d’onde de pression artérielle, la partie systolique de la forme d’onde AP est analysée, en tenant également compte des données biométriques et démographiques 15,16,17. En particulier, la méthode de tonométrie par aplanation (SphygmoCor) a montré une répétabilité acceptable et une corrélation significative avec le cathétérisme aortique invasif pour déterminer la VOP aortique, ainsi qu’une bonne concordance avec les lignes directrices de l’Artery Society 18,19,20.

D’autres tests vasculaires comme la dilatation médiée par l’écoulement (FMD) et l’épaisseur intima-médiale carotidienne (CIMT) représentent des techniques non invasives réalisées par échographie avec des transducteurs linéaires. Ces procédures d’évaluation sont utiles pour évaluer la santé vasculaire, en particulier la dysfonction endothéliale et l’athérogenèse subclinique, respectivement. Les deux ont montré une capacité pronostique pour les événements cardiovasculaires. La DFM est généralement considérée comme le reflet d’une fonction artérielle dépendante de l’endothélium, principalement médiée par l’oxyde nitrique. Il sert de marqueur de substitution pour la santé vasculaire et a été utilisé de manière non invasive pour comparer des groupes de sujets et évaluer les effets des interventions sur les individus²¹.

L’objectif de la présente étude est de décrire l’utilisation de méthodes permettant de déterminer des marqueurs reflétant un vieillissement vasculaire subclinique précoce, un dysfonctionnement endothélial et une maladie athérogène. Ces informations permettent de stratifier les risques entre les populations obèses et les différents profils métaboliques. Ces méthodes pourraient être utiles pour déterminer les lésions cardiovasculaires et le pronostic, ainsi que pour évaluer les réponses vasculaires et athérogènes aux interventions pharmacologiques et non pharmacologiques, en particulier chez les populations présentant des facteurs de risque métaboliques.

Protocole

Le comité d’éthique de la recherche institutionnelle du Centre Médical National « 20 de Noviembre » ISSSTE a approuvé ce protocole (ID n° 386.2013). Tous les patients inscrits ont fourni un consentement éclairé écrit. Les détails de l’équipement et des logiciels utilisés dans cette étude sont énumérés dans la table des matériaux.

Critères d’inclusion/exclusion des patients :
Les patients éligibles étaient âgés de plus de 18 ans et diagnostiqués avec une obésité morbide (indice de masse corporelle [IMC] >40 kg/m² ou IMC >35 kg/m² avec des problèmes de santé liés à l’obésité, tels que le diabète sucré, l’hypertension ou l’apnée/hypopnée obstructive du sommeil) et des candidats à la chirurgie bariatrique. Les patients ont été exclus s’ils avaient utilisé un traitement de réduction de poids au cours des 6 mois précédant l’inscription, s’ils présentaient des maladies inflammatoires importantes, une maladie rénale et/ou hépatique grave, une tumeur maligne active, une grossesse ou des signes de maladie cardiovasculaire (autodéclarés ou diagnostiqués avec une cardiopathie ischémique, une maladie coronarienne, des anomalies structurelles myocardiques, des interventions cardiaques ou un traitement pour l’une de ces affections).

1. Évaluation du profil cardiométabolique

REMARQUE : L’échantillon de l’étude utilisé pour cette expérience comprenait 21 patients obèses métaboliquement sains (MHO) et 25 patients obèses métaboliquement malsains (MUO), déterminés par l’absence ou la présence de syndrome métabolique, respectivement. Les participants étaient âgés de 43 ± 9 ans, avec un IMC de 45 ± 7,8 kg/m², et 78% étaient des femmes. Les comorbidités les plus fréquentes étaient le diabète sucré de type 2, l’hypertension artérielle systémique et/ou la dyslipidémie. L’échantillon devait être apparié selon l’âge.

1. Évaluer le profil cardiométabolique
   1. Obtenir des caractéristiques démographiques et anthropométriques, telles que l’âge, le sexe, la taille, le poids, les maladies chroniques (DT2, hypertension, etc.) et les médicaments consommés. Calculez l’IMC en divisant le poids par le carré de la taille. Obtenez le tour de taille en mesurant entre le point inférieur de la dernière côte et la crête iliaque.
   2. Effectuer des tests biochimiques cliniques de routine, y compris le glucose, l’insuline, les tests de la fonction hépatique et le profil lipidique²².
   3. Désigner les patients comme MUO ou MHO, selon la présence ou l’absence de syndrome métabolique, respectivement.
      REMARQUE : Le syndrome métabolique est diagnostiqué selon le critère²³ NCEP/ATP III. Un patient est diagnostiqué avec un syndrome métabolique s’il présente au moins trois des cinq facteurs de risque suivants :
   4. Obésité abdominale (tour de taille >102 cm chez l’homme ou >88 cm chez la femme). (2) Taux sérique de triglycérides ≥150 mg/dL (1,7 mmol/L). (3) Taux de cholestérol HDL <40 mg/dL (1,0 mmol/L) chez les hommes ou <50 mg/dL (1,3 mmol/L) chez les femmes. (4) Pression artérielle systolique ≥130 mmHg ou pression artérielle diastolique ≥85 mmHg. (5) Glycémie à jeun ≥100 mg/dL (5,6 mmol/L).

2. Vieillissement vasculaire (rigidité artérielle)

REMARQUE : Le vieillissement vasculaire peut être évalué en termes de rigidité aortique, qui est déterminée par la pression du pouls de l’aorte centrale et la vitesse du pouls carotidien-fémoral (cfPWV). De nos jours, cfPWV est l’étalon-or pour déterminer la rigidité artérielle¹³.

1. Évaluation de la pression aortique
   REMARQUE : L’évaluation de la pression aortique est effectuée à l’aide d’un appareil de mesure de la réflexion des ondes artérielles et de l’analyse des ondes de pouls (PWA), sur laquelle les paramètres de forme d’onde de la pression aortique centrale sont déterminés.
   1. Créez un profil du patient dans le logiciel de l’appareil et introduisez des données telles que l’identifiant du patient, son nom, sa date de naissance, son sexe et sa taille.
   2. Placez le patient en position couchée pendant au moins 5 minutes avant de commencer l’évaluation.
   3. Placez un brassard brachial et fixez-le autour du bras du patient, centré sur l’artère brachiale, en veillant à ce que le centre du brassard et le cœur soient au même niveau.
   4. L’appareil exécute automatiquement des PWA. Appuyez sur le bouton de démarrage . Le brassard se gonfle automatiquement pour la première fois afin de déterminer la pression brachiale, systolique et diastolique. Ensuite, le brassard se dégonflera et se gonflera à nouveau pour capturer la forme d’onde PWA.
   5. Obtenir la PWA par tonométrie par aplanation, qui permet d’enregistrer l’impulsion périphérique et de générer des formes d’onde de pression aortique centrale. Les emplacements périphériques de la tonométrie par aplanation comprennent les artères brachiales ou radiales.
   6. Après avoir mis à l’échelle la forme d’onde de pression artérielle, analysez la partie systolique de la forme d’onde, en tenant également compte des données biométriques et démographiques.
      REMARQUE : Le logiciel calcule sur la base de la formule K· Psa· (1 + Ts/Td), où Psa est l’aire sous la partie systolique de la courbe au-dessus de la pression diastolique finale, Ts et Td sont les durées de la systole et de la diastole, respectivement, et K est une constante liée au volume systolique^24,25.
   7. Calculez l’indice d’augmentation en suivant la REMARQUE ci-dessous.
      REMARQUE : Une onde artérielle incidente précoce est produite après l’éjection ventriculaire gauche, avec une onde réfléchie ultérieure provenant de la périphérie. La vitesse de ces ondes augmente en fonction de la rigidité artérielle, et si l’onde réfléchie arrive tôt dans l’aorte centrale, la pression systolique aortique augmentera. C’est ce qu’on appelle la pression augmentée, tandis que son pourcentage par rapport à la pression d’impulsion est connu sous le nom d’indice d’augmentation (Aix).
   8. Obtenez un rapport automatique du test, contenant les paramètres aortiques, y compris la forme d’onde moyenne de la pression centrale : SP (pression systolique aortique), DP (pression diastolique aortique), PP (pression artérielle moyenne) et HR (fréquence cardiaque) ; les paramètres cliniques qui sont représentés sur un graphique à barres ; ainsi qu’à Aix.
2. Effectuer la détermination de la VFP par la méthode de tonométrie par aplanation (SphygmoCor)
   1. Placez un brassard fémoral autour de la cuisse du patient, aussi haut que possible, en veillant à ce que le tube soit centré en haut de la jambe.
   2. Trouvez le pouls carotidien sur le cou du patient sous la mâchoire. Demandez au patient de tourner légèrement la tête de côté ; Si nécessaire, placez un oreiller sous le cou pour fournir un soutien. Une fois que le pouls carotidien est trouvé au site perçu le plus fort, placez une marque indicatrice sur la peau du patient.
   3. Obtenez trois mesures. Tout d’abord, la distance entre le pouls carotidien et l’encoche suprasternale ; deuxièmement, la distance entre l’encoche suprasternale et la coiffe fémorale ; et enfin, la distance entre l’artère fémorale par palpation du pouls à l’aine du patient et le brassard fémoral.
      REMARQUE : Toutes les distances doivent être prises en lignes droites (en évitant les courbes du corps du patient) et doivent être soumises en millimètres.
      1. Ensuite, introduisez des informations sur les trois distances dans le logiciel cfPWV.
   4. Placez la pointe du tonomètre à l’endroit où se trouvait précédemment le pouls carotidien. Appuyez ensuite sur le bouton START . Le capteur détectera automatiquement le pouls carotidien et enregistrera la forme du pouls une fois qu’un motif régulier est enregistré. L’appareil synchronisera les deux impulsions (carotidienne et fémorale) pour déterminer les impulsions d’onde et estimer la FCPV et le temps de transit des impulsions (Figure 1).
   5. Assurez-vous que le logiciel effectue automatiquement le calcul de la vitesse en calculant D/Δt, où D est la distance de transit entre les sites d’impulsion carotidienne et fémorale, et Δt est le retard temporel entre l’onde R de l’ECG de crête et le pied de la forme d’onde de pression correspondante entre les formes d’onde carotide et fémorale.
   6. Évaluez un essai de contrôle de la qualité, tel qu’il est rapporté par l’appareil, pour déterminer si les mesures sont acceptables.
      REMARQUE : Tenez la pointe du tonomètre comme un crayon pour assurer une stabilité maximale. Les réglages de pression et de position sur le tonomètre doivent être délicats et doux pour obtenir des mesures précises, qui seront indiquées par une couleur verte ou jaune d’une ligne supérieure sur l’écran et des formes d’onde ; Sinon, la couleur deviendra rouge, indiquant la nécessité d’une réduction de la pression du tonomètre (si l’indicateur de niveau de pression augmente) ou d’une augmentation de la pression du tonomètre (si l’indicateur descend). L’opérateur doit s’assurer qu’il y a une course ascendante bien définie sur les formes d’onde carotidiennes, car il s’agit d’une caractéristique importante qui sera utilisée pour déterminer la CFPWV. Il est important de placer l’écran de l’ordinateur à un endroit pratique pour que l’opérateur puisse le voir avant de prendre la décision. Si l’écran se trouve à un endroit où l’opérateur a du mal à voir, la capture des données peut rendre la capture de données difficile. L’appareil aura besoin d’un minimum de 10 s de formes d’onde simultanées cohérentes des impulsions carotidiennes et fémorales et capturera automatiquement les formes d’onde ; néanmoins, dans certaines circonstances, l’opérateur devra saisir manuellement les ondes d’impulsion (figure 2).

3. Dysfonctionnement endothélial (dilatation médiée par le flux [FMD])

REMARQUE : Le test de dilatation médiée par l’écoulement (FMD) est une technique non invasive pour évaluer la santé vasculaire ; Il est particulièrement utile pour évaluer la fonction endothéliale et a été décrit comme un outil utile pour prédire les événements cardiovasculaires futurs²¹. Il est réalisé à l’aide d’une échographie avec un transducteur linéaire.

1. Appliquer le protocole de fièvre aphteuse conformément aux recommandations internationales²⁶. À l’aide d’un tensiomètre, placez le brassard autour de l’avant-bras droit.
2. Placez une sonde linéaire haute résolution en mode B couplée au logiciel d’analyse compatible sur l’artère brachiale.
3. Balayez longitudinalement de 5 à 10 cm au-dessus du coude. Acquérez l’image en mode B la plus claire des interfaces intimales antérieure et postérieure et déterminez le diamètre de l’artère de base.
4. Tenez le transducteur au même point pour assurer la cohérence du site de mesure.
5. Occlusion pendant 5 minutes à l’aide du brassard de tensiomètre, en atteignant une pression de 30 à 50 mmHg au-dessus de la pression systolique déterminée.
6. Après le dégonflage du ballonnet, effectuez un enregistrement continu de l’image longitudinale de l’artère brachiale pendant 3 min, et déterminez à nouveau le diamètre.
7. Calculer la DFM comme la variation en pourcentage par rapport au diamètre du vaisseau avant le gonflage du ballonnet, comme suit : (diamètre du pic − diamètre de base)/diamètre de base (diamètre du pic − diamètre de base) / diamètre de base (diamètre du pic − diamètre de base)/ diamètre de base x 100 (figure 3). FMD% mesure la capacité des artères à répondre par la libération endothéliale d’oxyde nitrique pendant l’hyperémie réactive (médiée par l’écoulement)²⁷.
8. Évaluez davantage la dysfonction endothéliale en déterminant le NO plasmatique (kit de dosage d’oxyde nitrique, disponible dans le commerce) tel que mesuré par un dosage immuno-enzymatique.
   1. Préparez la courbe standard et les échantillons, puis ajoutez-les dans les puits de la plaque de dosage.
   2. Ajouter la nitrate réductase et le cofacteur enzymatique et incuber pendant 60 minutes à température ambiante pour convertir le nitrate en nitrite.
   3. Ajouter des exhausteurs et des réactifs Griess ; puis se développe à température ambiante pendant 10 min, permettant au nitrite de se transformer en un composé azochromophore violet foncé, qui reflète avec précision les quantités de NO.
   4. Analysez dans un lecteur de microplaques en mesurant à une densité optique de 540 nm.

4. Athérogenèse subclinique (épaisseur de l’intima-média carotidien [CIMT])

REMARQUE : Les patients doivent être placés confortablement en position couchée, la tête tournée pour exposer la veine jugulaire et l’artère carotide ; Une serviette enroulée ou un oreiller sous le cou peut être utilisé pour mieux exposer la carotide.

1. Effectuez le protocole de mesure de l’épaisseur de l’intima-média carotidien (CIMT) selon le consensus d’experts^28,29 comme suit : appliquez une sonde échographique de 4,0 MHz pour identifier les structures vasculaires du cou, telles que l’artère carotide et la veine jugulaire, ainsi que la glande thyroïde, dans une orientation transversale à la base du cou.
2. Localisez l’artère carotide droite en utilisant une orientation transversale du transducteur, en vous déplaçant dans une direction céphalique jusqu’à ce que le bulbe carotidien et la bifurcation de l’artère carotide interne et externe soient identifiés. Ensuite, tournez le transducteur de 90° pour obtenir une vue longitudinale du bulbe carotidien.
3. Déterminer l’épaisseur de l’intima-média carotidien en mesurant la distance entre les interfaces intima-lumière et média-adventice le long d’une distance de 1 cm distale du bulbe carotidien (Figure 4).
   REMARQUE : Le protocole n’inclut pas le suivi, les médicaments ou les interventions.

Résultats

Les sujets ont été classés en MHO et MUO en fonction de leurs profils cardiométaboliques. Le groupe MUO présentait une prévalence plus élevée de maladies chroniques, telles que l’hypertension artérielle systémique, le diabète sucré de type 2 (DT2) et la dyslipidémie. De même, le phénotype MUO a montré des taux élevés de glucose et d’HbA1c, ainsi que des différences dans les triglycérides et le cholestérol total (tableau 1).

Discussion

S’occuper de la santé vasculaire et comprendre et gérer le risque cardiovasculaire sont essentiels pour la prévention, l’intervention précoce et la réduction du fardeau mondial des maladies cardiovasculaires. À cet égard, l’utilisation combinée de méthodes pour évaluer l’élasticité et la compliance de la paroi artérielle (y compris les paramètres hémodynamiques aortiques, la cfPWV pour la rigidité artérielle et l’indice d’augmentation), la production endothé...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Device for measuring arterial wave reflection and Pulse Wave Analysis	ATCOR	SphygmoCor	Analyzer of pulse wave for central pressure. It contains a brachial cuff and a femoral cuff
Microplate reader for absorbance, Sunrise	Tecan	30190079	Detection Mode: Absorbance; Wavelength Range: 340 nm - 750 nm; Filter Wavelength: 405 nm, 450 nm, 492 nm, 620 nm; Plate Format 96 well plates
Nitric oxide assay kit	Abcam	ab65328	Nitric Oxide Assay Kit, Colorimetric, Abcam Cat. ab65328 for 96-well plates
Portatil ultrasound to measure FMD	Sonolife	MED 36-13	Ultrasonography linear transducer
Software for FMD WirelessUSG	SonoStarMed Technologies	WirelessUSG v. 3.6.52	Software used to measure artery diameter for FMD
Software used to calculate vascular parameters from Waveform Analysis	ATCOR	SphygmoCor XCEL	Software used to integrate patient profile, waveform analysis, calculation of PWA, PWV and other vascular parameters
Sphygmomanometer	Homecare	ANEROIDE 1000	100% cotton self-adjustable bracelet with hook, Adult artery indicator cuff.
Ultrasound to measure CIMT	Philips	EPIQ7L12-3 Broadband Linear Array Transducer	Linear transducer (Broadband Linear Array Transducer)