New ultrasound-angiographic techniques for the study of uteroplacental vascularization : fundamental and clinical evaluation of 3D Doppler and contrast enhanced ultrasound

Preeclampsia (PE) and intrauterine growth retardation (IUGR) are two pathologies of placental origin characterized by the existence of alterations in maternal-fetal exchanges and a lack of vascularization.PE and IUGR are the leading cause of perinatal morbidity and mortality in developed countries. There is no "curative" treatment: only preterm birth can prevent adverse perinatal outcomes. Aspirin, started in the first trimester, is the only preventive treatment available; however, it has only been shown to be effective in women with a personal history of IUGR or PE. In the absence of a personal history, there is currently no validated individual screening test.Since the 1950s, the pathophysiological hypothesis has been based on the presence of trophoblastic plugs which, by their presence up to 12 weeks of gestation (WG), prevent maternal blood from entering the placenta (in the intervillous space ), thus offering a hypoxic environment favorable to the proper development of trophoblast cells, guaranteeing their future functionality. The too early disappearance of the "plugs" would lead to cellular oxidative stress responsible for the development of placental vascular pathologies.The theory of these trophoblastic "plugs" is now obsolete, since in 2017, Roberts showed, thanks to contrast enhanced ultrasound, an innovative functional imaging technique, that the placenta was in fact perfused by maternal blood as early as 6 WG. This dogma of trophoblastic "plugs" having been called into question, it is essential to formulate new pathophysiological hypotheses, especially since the absence of a reliable screening method is the direct consequence of this ignorance of pathophysiological mechanisms. The objective of this thesis was to address these two issues, the pathophysiological hypothesis and screening, by using functional imaging tools for the exploration of the placenta in vivo in the first trimester.Contrast ultrasound was used to explore pathophysiological mechanisms. This work began with an initial evaluation on an animal model before carrying out an exploratory study on a cohort of 42 women in the first trimester (HOPE study). For early detection purposes, 3D Doppler echo-angiography was evaluated on a cohort of 2200 women (SPIRIT study).The results of this work confirm the existence of an early placental perfusion which calls into question all the pathophysiological hypotheses of preeclampsia and intrauterine growth retardation so far formulated. The impact of maternal hemodynamics is also raised, which makes it possible to consider a new approach that is both diagnostic and therapeutic.3D Doppler ultrasound and contrast ultrasound are two innovative functional imaging techniques that have been used to better understand the pathophysiological mechanisms and consider individual screening for placental pathologies.
La prééclampsie (PE) et le retard de croissance intra-utérin (RCIU) sont deux pathologies d'origine placentaire caractérisées par l'existence d'altérations des échanges materno-fœtaux et un défaut de vascularisation. PE et RCIU sont la principale cause de morbi-mortalité périnatale dans les pays développés. Il n'existe pas de traitement « curatif » étiologique : seule une naissance prématurée peut permettre d'éviter les issues défavorables. L'aspirine, débutée au premier trimestre, est le seul traitement préventif disponible : il n'a cependant fait la preuve de son efficacité que chez les femmes présentant un antécédent personnel de RCIU ou PE. En l'absence d'antécédent personnel, il n'existe actuellement aucun test de dépistage individuel validé. Depuis les années 50, l'hypothèse physiopathologique est basée sur la présence de « plugs » ou bouchons trophoblastiques qui, par leur présence jusqu'à 12 semaines d'aménorrhée (SA), empêchent le sang maternel de pénétrer dans le placenta (au niveau des chambres inter-villeuse), offrant ainsi un environnement hypoxique favorable au bon développement des cellules trophoblastiques, garant de leur fonctionnalité future. La disparition trop précoce des « plugs » entrainerait un stress oxydant cellulaire responsable du développement des pathologies vasculaires placentaires.La théorie de ces « plugs » trophoblastiques est à présent caduque, puisqu'en 2017, Roberts a montré, grâce à l'échographie de contraste, technique d'imagerie fonctionnelle innovante, que le placenta était en réalité perfusé par le sang maternel dès 6 SA. Ce dogme des « plugs » trophoblastiques ayant été remis en cause, il est primordial de formuler de nouvelles hypothèses physiopathologiques d'autant plus que l'absence de méthode fiable de dépistage est la conséquence directe de cette méconnaissance des mécanismes physiopathologiques. L'objectif de cette thèse était de répondre à ces deux problématiques, l'hypothèse physiopathologique et le dépistage, en utilisant des outils d'imagerie fonctionnelle pour l'exploration du placenta in vivo au premier trimestre.L'échographie de contraste a été utilisée pour l'exploration des mécanismes physiopathologiques. Ce travail a débuté par une première évaluation sur modèle animal avant de réaliser une étude exploratoire sur une cohorte de 42 femmes au premier trimestre (étude HOPE). A des fins de dépistage précoce, c'est l'écho-angiographie Doppler 3D qui a été évaluée sur une cohorte de 2200 femmes (étude SPIRIT).Les résultats de ce travail confirment l'existence d'une perfusion placentaire précoce qui confirme la remise en cause de l'ensemble des hypothèses physiopathologiques de la prééclampsie et du retard de croissance intra-utérin jusqu'ici formulées. L'impact de l'hémodynamique maternelle est par ailleurs soulevé, ce qui permet d'envisager une nouvelle approche à la fois diagnostique et thérapeutique.L'écho-angiographie Doppler 3D et l'échographie de contraste sont deux techniques d'imagerie fonctionnelle innovantes qui ont été mises à profit pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques et envisager un dépistage individuel des pathologies placentaires.