Analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque en cas de syndrome de réponse inflammatoire fœtale aigu isolé ou associé à une hypoxie : Étude expérimentale chez le foetus de brebis

Analysis of heart rate variability in acute fetal inflammatory response syndrome isolated or associated with hypoxia : Experimental study on the ewe foetus

• Auteur / Autrice : Geoffroy Chevalier
• Direction : Charles Garabedian, Louise Ghesquière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Recherche clinique, innovation technologique, santé publique
• Date : Soutenance le 20/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evaluation des technologies de santé et des pratiques médicales (Lille) - Evaluation des technologies de santé et des pratiques médicales - ULR 2694
• Jury : Président / Présidente : Gilles Kayem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Houfflin-Debarge
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Vayssière, Camille Le Ray-Raux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ovis

Expérimentation animale

Rythme cardiaque foetal

Lipopolysaccharides

Hypoxie foetale

diagnostic

Réaction inflammatoire aigüe

Maladies foetales

Agneaux

Expérimentation animale

Fréquence cardiaque

Lipopolysaccharides

Anoxie fœtale

Diagnostic

Inflammation

Infections néonatales

Variabilité

Mots clés libres

Variabilité de la fréquence cardiaque

Syndrome de réponse inflammatoire foetale

Fœtal

Infection

Inflammation

Heart rate variability

Inflammatory response syndrome

Fetal

Infection

Inflammation

Résumé

Introduction : L'infection foetale avec syndrome de réponse inflammatoire foetale (SRIF) pendant le travail est associée au risque de développer une septicémie néonatale, des troubles du développement neurologique, une paralysie cérébrale, voire un décès. Lorsque l’acidose se surajoute au SRIF pendant le travail, cela induit une situation à très haut risque pour le foetus. Les méthodes actuelles pour diagnostiquer le SRIF sont insuffisantes. Nous avons émis l'hypothèse que l'analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque foetale (VFC) pourrait être utilisée pour détecter le SRIF. Par conséquent, le premier objectif de notre travail était d'explorer si la VFC se modifiait au cours d’un SRIF. Le second objectif était d'étudier les changements de la VFC pendant une hypoxie progressive associée à un SRIF, en comparaison à une hypoxie isolée.Matériel et méthodes : Le modèle de SRIF était obtenu par l’injection de lipopolysaccharide (LPS) par voie intraveineuse à des foetus de brebis instrumentés, proches du terme. Un groupe témoin recevait une injection de sérum physiologique. Les paramètres hémodynamiques, les gaz du sang, le dosage d’interleukine-6 (IL-6) et 14 indices de VFC étaient enregistrés pendant six heures. Des comparaisons étaient faites entre les groupes LPS et le groupe témoin toutes les heures. Pour le second objectif, deux autres groupes ont été comparés : l’un avec une hypoxie isolée, l'autre avec une hypoxie associée à un SRIF. L'hypoxie progressive était induite par des occlusions répétées du cordon ombilical d’une minute pendant trois phases d’occlusions : légères, modérées et sévères. Les paramètres hémodynamiques et gazométriques ainsi que la VFC étaient comparés entre les groupes.Résultats : Concernant le premier objectif, 15 agneaux ont été instrumentés. Dans le groupe LPS (n = 8), l'IL-6 augmentait significativement après l'injection de LPS (p < 0,001), confirmant ainsi le modèle SRIF. La fréquence cardiaque foetale augmentait significativement à partir de H5 (p < 0,01). Cinq mesures de la VFC étaient significativement différentes entre le groupe LPS et le groupe témoin (le SDNN (déviation standard des intervalles NN / Standard Deviation of Normal to Normal), la SD2 (déviation standard 2 / Standard Deviation 2), le DFA (analyse des fluctuations sans tendances / Detrended Fluctuation Analysis) alpha 1 et 2 et la VLT (Variabilité à Long Terme). Concernant le second objectif, la mortalité était plus élevée dans le groupe hypoxie + SRIF (n = 4/9) en comparaison au groupe hypoxie isolée (n = 0/9). L'état gazométrique était modifié plus tôt en cas d’hypoxie associé au SRIF. Après les occlusions légères, le pH était significativement plus bas (7,22 [7,12-7,24] vs 7,28 [7,23-7,34], p = 0,01) et les lactates étaient significativement plus élevés (10,3 mmol/L [9,4-11,0] vs 6,0 mmol/L [4,1-8,2], p <0,001) dans le groupe hypoxie + SRIF. Après les occlusions légères, six indices de VFC étaient significativement augmentés dans le groupe hypoxie + SRIF en comparaison au groupe hypoxie isolée (le SDNN, le RMSSD (racine carrée de la moyenne des carrés des différences entre intervalles NN successif / Root Mean Square of Successive Differences), la VCT (Variabilité à court terme), la VLT, les LF (basses fréquences / Low Frequencies) et les HF (hautes fréquences / High frequencies)). Après les occlusions modérées, le SDNN et le RMSSD restaient significativement augmentés.Conclusion : Au cours d'un SRIF aigu, isolé ou associé à une hypoxie, la VFC est significativement modifiée. Ces changements semblent être médiés par une augmentation de la variabilité globale et une perte de complexité de la VFC. Ainsi, la VFC pourrait être utilisée pour la détection précoce de ces deux situations à risque.

Introduction: Fetal infection during labor, accompanied by fetal inflammatory response syndrome (FIRS), is linked to neurodevelopmental impairments, cerebral palsy, neonatal sepsis, and even mortality. Existing diagnostic methods for FIRS remain insufficient. Acidosis associated with FIRS during labor presents a significant risk to the fetus. This study hypothesizes that analysing fetal heart rate variability (HRV) could serve as a tool for detecting FIRS. Therefore, the first study aim was to explore whether fetal HRV change during FIRS and the second aim was to explore how HRV changes during acute FIRS-associated hypoxia, compared to isolated hypoxia. Material and methods: In near-term fetal sheep with chronic instrumentation, lipopolysaccharide (LPS) was administered intravenously to simulate FIRS, while a control group received an injection of saline solution. Hemodynamic parameters, blood gas levels, interleukin-6 (IL-6), and 14 heart rate variability (HRV) indices were recorded during a stability period and for six hours after injection. For these different parameters, hourly comparisons were made between the LPS and control groups. For the second aim, two other groups were compared: one with isolated hypoxia, the other with hypoxia and FIRS. Worsening hypoxia was induced by repeated umbilical cord occlusions in three one-hour phases: mild, moderate, and severe. Hemodynamic, gasometric, and HRV parameters were compared between the groups. Results: For the first aim, a total of 15 lambs were instrumented. In the LPS-treated group (n = 8), IL-6 levels significantly increased following LPS administration (p < 0.001), validating the FIRS model. Additionally, fetal heart rate showed a significant increase after H5 (p < 0.01). Significant differences between LPS and control groups were observed between H2 and H4 for five HRV measures (Standard Deviation of Normal to Normal (SDNN), Standard Deviation 2 (SD2), Detrended Fluctuation Analysis (DFA) alpha 1 and 2 and Long-Term Variability (LTV)). The hypoxia and FIRS group had a higher mortality rate (n = 4/9) compared with isolated hypoxia group (n = 0/9). Gasometric state was altered earlier in the hypoxia and FIRS group after mild occlusions (pH = 7.22 [7.12–7.24] vs 7.28 [7.23–7.34], p = 0.01; lactate = 10.3 mmol/L [9.4–11.0] vs 6.0 mmol/L [4.1–8.2], p <0.001). After mild occlusions, the hypoxia and FIRS group had higher values for six HRV parameters compared with the hypoxia group (SDNN, Root Mean Square of Successive Differences (RMSSD), Short Term Variability (STV), LTV, Low Frequencies (LF) and High frequencies (HF). After moderate occlusions, only SDNN and RMSSD remained significantly higher. Conclusion: During acute FIRS, associated or not with hypoxia, HRV is significantly changed. These changes appear to be mediated by an increase of global variability and a loss of signal complexity. HRV indices may therefore be valuable for early detection in these two situations.