UNIVERSITÉ DE NICE - SOPHIA ANTIPOLIS FACULTÉ DE MÉDECINE Imagerie Métabolique Cardiaque Philippe FRANKEN Biophysique et Médecine Nucléaire

Effet du manque d’oxygène sur la fonction du myocarde normal ischémie nécrose flux sanguin (O 2 ) fonction obstruction transitoire de l’IVA

Voies métaboliques du myocarde

Après un repas, le glucose représente 70% des resources énergétiques du myocarde

Après 3-4 heures de jeûne, les acides gras représentent 60% des sources énergétiques

Au cours d’un effort musculaire, le lactate représente 60% des sources énergétiques

Voies métaboliques du myocarde

Métabolisme du myocarde en l’absence d’O2 inhibition de la bêta- oxydation stimulation glycolyse anaérobique

Effet du manque d’oxygène sur le métabolisme et la fonction du myocarde FFA glucose normal ischémie nécrose flux sanguin(O 2 ) fonction normal (à jeun) ischémie nécrose flux sanguin (O 2 )

Effet du manque d’oxygène (ischémie) sur la fonction du myocarde flux sanguin (O2) fonction sidérationhibernation

Histologiquement on défini 4 types de myocarde dans les zones de dysfonction ventriculaire sidération dysfonction spontanément réversible hibernation dysfonction réversible après revascularisation nécrose transmurale dysfonction irréversible nécrose non- transmurale dysfonction irréversible VIABLEnon VIABLE

Viabilité myocardique: dysfonction réversible Rahimtoola, Circulation 1982

Viabilité myocardique: dysfonction réversible Rahimtoola, Circulation 1982

Bénéfice d’une revascularisation ? volume télédiastolique : 360 ml ; volume télésystolique : 290 ml ; FE : 21%

Viabilité Présente Pas de Viabilité Mortalité Annuelle [%] Pronostic des patients avec ou sans viabilité et choix du traitement (médical vs revascularisation) études 1749 patients Eur Heart J 2004

IRM : méthode indirecte basée sur la mesure du degré de ‘transmuralité’ de la nécrose myocardique. Techniques pour rechercher du « myocarde viable » dans les zones de dysfonction ventriculaire

IRM : viabilité myocardique 1. Critères morphologiques d’absence de viabilité : - épaisseur < 5.5mm en diastole

2. Rétention tardive de traceurs extracellulaires marqués au gadolinium (Gd ++ -DTPA produit de contraste de l’angio-IRM) Rouge sirius (fibrose) In 111 DTPA (autoradiographie) IRM : viabilité myocardique

Transmuralité < 25%viable 25-50%indéterminé >50-75%non viable IRM : gadolinium DTPA rehaussement tardif 15 minutes après injection de Gd ++ -DTPA Nécrose transmurale (occlusion IVA) et nécrose sous-endocardique (occlusion Cx)

Echocardiographie : réserve contractile méthode fonctionnelle basée sur l’effet inotrope positif de la dobutamine (amélioration de la contractilité). Techniques pour rechercher du « myocarde viable » dans les zones de dysfonction ventriculaire IRM : rehaussement tardif du gadolinium DTPA méthode indirecte basée sur la mesure du degré de ‘transmuralité’ de la nécrose myocardique.

État de base akinésie des parois antéro-apicale et inférieure Dobutamine normalisation de la contractilité de la paroi antéro-apicale Echocardiogramme : réserve contractile

Echocardiographie : réserve contractile méthode fonctionnelle basée sur l’action inotrope positive de la dobutamine (amélioration de la contractilité). Techniques pour rechercher du « myocarde viable » dans les zones de dysfonction ventriculaire IRM : rehaussement tardif du gadolinium DTPA méthode indirecte basée sur la mesure du degré de ‘transmuralité’ de la nécrose myocardique. Scintigraphie (SPECT et PET) : activité métabolique méthodes fonctionnelles basées sur la capacité des cellules myocardiques « viables » de fixer certains radiopharmaceutiques

Na + K + ATP ase Thallium 201 ion, analogue du K+ simple photon E keV demi-vie: 72 heures 99m Tc MIBI Sestamibi: complexe isonitrile, lipophile, chargé positivement séquestré dans les mitochondries Tc99m: simple photon E 140 keV demi-vie: 6 heures redistribution séquestré dans mitochondries

La probabilité de récupération fonctionnelle est déterminée par le niveau de fixation du traceur Sestamibi uptake (% of peak) % réversible irréversible ?

Métabolisme myocardique: radiopharmaceutiques F 18 - FDG O 15 - oxygen C 11 - acetate C 11 - lactate I FFA C 11 - palmitate

Métabolisme du myocarde en l’absence d’O2 inhibition de la bêta- oxydation stimulation glycolyse anaérobique

FDG: an analogue of glucose labelled with F18 2 Fluoro 2 Deoxy Glucose O OH 18 F O OH Glucose Glucose 6 phosphate hexokinase glycogen pyruvate FDG 6 phosphate hexokinase glycogen pyruvate

Effet du manque d’oxygène sur la fonction et le métabolisme du myocarde normal ischémie hibernation nécrose flux sanguin (O 2 ) fonction FFA glucose normal (à jeun) ischémie hibernation nécrose flux sanguin (O 2 )

normal hibernation nécrose flux sanguin (O 2 ) glucose FFA glucose à jeun Imagerie du myocarde hibernant Effet du régime alimentaire en imagerie cardiaque 18 FDG

normal hibernation nécrose flux sanguin (O 2 ) glucose FFA glucose à jeun Imagerie du myocarde hibernant surcharge orale en glucose ‘clamp’ hyper insulinique acide nicotinique (inhibe la lipolyse) normal hibernation nécrose flux sanguin (O 2 ) glucose FFA Imagerie du myocarde hibernant et du myocarde normal Effet du régime alimentaire en imagerie cardiaque 18 FDG

Fixation du 18 FDG chez deux patients avec IDM antérieur, dysfonction ventriculaire et occlusion de l’ IVA infarctus du myocarde viabilité préservée

Métabolisme myocardique: caractérisation tissulaire épicarde myocarde endocarde normal nécrose hibernation flux sanguinN ou ou glucoseNconcordant discordant avec flux plus qu’attendu Ac grasNconcordant discordant avec flux moins qu’attendu

00:00Ac. nicotinique (250 mg PO) + Aspirine (500 mg PO) 00:05 99m Tc sestamibi (750 MBq IV) 00:10repas + 50 g glucose PO (sauf pour les patients diabétiques) 00:55 Ac. nicotinique (250 mg PO) 01:00gated SPECT (durée d’acquisition : 20 min) 01:20FDG ( MBq IV) 02:00TEP FDG (durée d’acquisition : 20 min) 02:30fin Protocole TEP au 18 FDG pour la recherche de viabilité myocardique en cardiologie.

Protocole TEP au 18 FDG en cardiologie pour la recherche de viabilité myocardique Ac. nicotinique (250 mg PO) + Aspirine (500 mg PO) Ac. nicotinique (250 mg PO) 99m Tc MIBI (750 MBq) gated SPECT 0 18 FDG (180 MBq) TEP

Etude de la viabilité myocardique Homme 56 ansœdème aigu du poumon antécédents infarctus du myocarde dyspnée d’effort (NYHA II) tabagisme, hypercholestérolémie ECGQ V1- V4 altérations étendues de la repolarisation échocardiographiedilatation du VG FVEG 30 % hypokinésie sévère du septum akinésie apicale test dobutamine non contributif

stress repos

stress repos EDV: 166 ml ESV: 112 ml LVEF: 33 % EDV: 175 ml ESV: 123 ml LVEF: 30 %

99m Tc MIBI 18 F FDG

avant revascularisation EDV: 166 ml ESV: 112 ml LVEF: 33 % EDV: 175 ml ESV: 123 ml LVEF: 30 % repos effort

avant revascularisation 1 an après revascularisation EDV: 166 ml ESV: 112 ml LVEF: 33 % EDV: 175 ml ESV: 123 ml LVEF: 30 % EDV: 92 ml ESV: 52 ml LVEF: 44 % EDV: 87 ml ESV: 42 ml LVEF: 52 % repos stress repos stress

Myocardial metabolic tracers analogues 2 Fluoro 2 Deoxy Glucose O OH 18 F GLUCOSE : FDG FATTY ACID : BMIPP Beta Methyl Iodophenyl Pentadecanoic Acid 123 I (CH 3 ) 12 CH CH 2 COOH CH 3

FDG FDG 6 Phosphate Acetyl CoA BMIPP BMIPP CoA Triglycerides Phospholipides HexokinaseAcyl CoA Synthetase Glycogen Pyruvate Metabolic tracers analogues: metabolic trapping

Tc-99m MIBII-123 BMIPP Mismatching: chronic myocardial infarction

Tc-99m MIBII-123 BMIPP Mismatching: acute myocardial infarction