Thèse qui s'effectue en co-tutelle entre les universités de Rennes I et de Sherbrooke et soutenue par un financement ARED
Directeurs de thèse : Guy Carrault, Alfredo Hernandez LTSI-INSERM 1099, Jean-paul praud Université de Sherbrooke
Thèse en Co-Tutelle avec Financement ARED
Description du projet (15 lignes maximum)
Le projet concerne des problèmes importants de santé du nouveau-né et du nourrisson touchant les structures du système nerveux autonome qui contrôle le coeur et la respiration. Il vise à mieux comprendre, détecter et prendre en charge les apnées-bradycardies du prématuré, les malaises sévères du nourrisson et le syndrome de mort subite inexpliquée du nourrisson. Il repose sur une collaboration internationale entre le LTSI et une équipe de l’Université de Sherbrooke experte en contrôle de la respiration sur des modèles ovins néonataux et le nouveau-né humain. L’objectif du projet est de proposer des outils méthodologiques adaptés à l’analyse et à l’interprétation des variables cardio-respiratoires issues de signaux physiologiques et de modèles biophysiques dans le contexte de la néonatologie. Deux points de vue seront plus particulièrement développés :
Le premier relève de la modélisation : le développement et l’exploitation de modèles sont particulièrement prometteurs puisque ceux-ci permettent l’agrégation de connaissances concernant les systèmes cardiovasculaire, nerveux autonome et respiratoire. Un premier modèle respiratoire, intégrant les voies aériennes, la cage thoracique et l’activité des muscles respiratoires, a déjà été proposé et a fait l’objet d’une publication scientifique. Le travail de thèse proposé portera sur le développement d’un modèle complet cardio-respiratoire intégrant une représentation i) des cavités cardiaques et des réseaux vasculaires, ii) de la mécanique respiratoire et iii) de la régulation de l’activité cardiaque et respiratoire (baroreflexe + chémoreflexe). Le défi majeur de ces travaux est de proposer un modèle dont la structure et les paramètres sont en accord avec la période néonatale.
Le second point de vue concerne le traitement du signal : Il consistera à mettre au point plusieurs algorithmes de traitement du signal pour apprécier les interdépendances cardiorespiratoires mais aussi les modifications avec la pathologie (cf protocole ci-dessous). Il s’agira également de proposer des méthodes d'identification récursives robustes pour estimer à partir des signaux expérimentaux les paramètres mécaniques du modèle et ainsi apprécier les contributions vagales et sympathiques variant dans le temps.
Les développements seront validés par expérimentation animale à Sherbrooke en réalisant des enregistrements sur modèles ovins mimant les situations cliniques d’intérêt: agneau exposé à l’hypoxie ou l’hypercapnie, agneau exposé à la fumée de cigarette, agneau prématuré, agneau avec hyperbilirubinémie, agneau avec laryngite de reflux. Il s’agira ensuite de transposer ces résultats au contexte clinique dans le cadre de la surveillance des grands prématurés et des nourrissons à risque de malaise sévère et de syndrome de mort subite inexpliquée.