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Trevor W Tucker, PhD
Dynamique des fluides:Le chaînon manquant dans
l’IVCC et la SEP?
Présenté lors de la conférence NCS
“Les voix du progrès :: Voices of Progress”
Sherbooke, Qc, Canada, Septembre 2013
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Contexte À propos de la sclérose en plaques
Cellules immunitaires attaquent la graine de myéline Cause des scléroses et dommage aux fines veines cérébrales Les symptômes et les influences sont nombreuses et variées
À propos de l'insuffisance veineuse céphalorachidienne chronique (IVCC) Obstruction de la veine réduit le débit sanguin cérébral
La controverse scientifique Est-ce que SEP provoquer l'IVCC? Vis-versa? Ou ni un ni l’autre?
A propos des méthodes de recherche en général Recherche médicale - Essais cliniques Recherche physique - La «méthode scientifique»
Mon approche - l'application de la méthode scientifique Plus précisément, l'application de la physique et de la dynamique des fluides
au débit sanguin cérébral
En appliquant la méthode scientifique
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Posez une question
Faites des recherches de base
Construisez une hypothèse
Evaluez votre hypothèse en faisant
une expérience
Analysez vos données et faites une conclusion
Signalez vos résultats (votre hypothèse est-
elle correcte?)
La m
éth
od
e s
cien
tifiq
ue
Une recherche internet
Retour sanguin
Hypertension veinulaire
Perturbations BHE
Fuites cellulaire T/B
Attaque myèline
Quel est la relation entre IVCC et SEP?
L'obstruction veineuse
Expériences - Littérature signalés
Comparer les résultats expérimentaux et modèles
Participation du public
Dyn
amiq
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des
fluid
es
La
litté
ratu
re
actu
elle
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Intro à la physique de la dynamique des fluides – déplacement des impulsions dans un tube
Superposition de la pression Ondes de pression stationnaires
Hypertension localisée À chaque impulsion
5
Une période d'impulsion
FromHeart
TowardHeart
Comparaison des modèles et des résultats expérimentaux
Dans un tube bloqué, le fluide circule dans les deux sens - poussé par une différence de pression
Graphiques de: a) Fendt (haut) b) b) Haacke (MS-
MRI.com, gauche)
Pgradcirculation
Pgradcirculation
Circulation dans les deux sens se produit dans les VJI
L’augmentation de la pression sanguine cause l’augmentation de la circulation sanguine (hypertension)
Circulation hypertensive
Comparer droite et gauche VJI
9 5
Pgrad
circulation
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Somme de la pression directionnelle et des retours d’impulsions = hypertension veinulaire
valve bloquée
veinule fin
Distance de la valve bloquée (cm)
somme
Hypertensionveinulaire
directe
retour
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Note: La pression peut devenir plus aiguë (hypertension) dans l'extrémité du lit capillaire (ie dans les veinules)
Schelling (2004): la taille et le nombre de lésions de la SEP augmentent dans le sens inverse de la circulation du sang, en accord avec l‘augmentation de l’hypertension dans cette direction
À noter également la distance de l'obstruction aux veinules et la longueur d'onde pulsatile déterminent si l'hypertension existe ou non aux veinules:
0 2 4 6 8 10 12 14
hypertension & lésions
Onde de pression stationnaire et l'hypertension veinulaire
Node Node
valve bloquée
veinule fin
Distance de la valve bloquée (cm)
8
Changement de pression dans le lit capillaires – VJI non obstruée VJI obstruée
Pout augmente
Circulation sanguine diminue
Pin est constante lit capillaire
Ve
nu
les
Art
erio
les
art
ère
cé
réb
rale
jug
ula
ire in
tern
eV
ein
Circulation sanguine (entrée)
Notez les commentaires de Shelling: «Un élargissement frappant des passages veineux"
À noter également l'image Singh et Zamboni montrant une sténose de la veine primaire et secondaireNotez aussi que si la sténose primaire est retiré, la sténose secondaire peut disparaître d’elle-même (mon moment "Eureka")
L'hypertension veinulaire
Circulation sanguine (sortie)
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Effets de l’augmentation de l’hypertension veinulaire (littérature scientifique) La circulation du sang à travers le lit capillaire est réduite par une
pression élevée (hypertension) à la sortie du lit capillaire Par conséquent la quantité d'oxygène dans le sang est réduite L'oxygène transféré au cerveau est également réduit Le manque d'oxygène (hypoxie) dans le cerveau:
Augmente la fatigue du patient Diminue l'acuité mentale
Les cellules (oligodendrocytes) qui réparent l'isolant autour des chaînes nerveuses dans le cerveau (la myéline) peuvent mourir à cause de ce manque d'oxygène
Par conséquent, l'hypertension veinulaire peut provoquer la détoriation de la graine de myéline
«Perte précoce des oligodendrocytes est une caractéristique importante dans le tissu en bordure des lésions de SEP" (citation de Henderson)
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La barrière hémato-encéphalique La barrière hémato-encéphalique est une couche de
cellules (endothéliales) autour des capillaires et veinules Protège le cerveau contre les grandes cellules et les
molécules dans le sang Tels que le fer, les cellules et les bactéries qui attaquent système
immunitaire Permet à de petites molécules (comme l'oxygène, le
dioxyde de carbone) et les éléments nutritifs comme le glucose de passer entre le sang du lit capillaire et le cerveau
S'il y a une perturbation dans le BHE, les cellules auto-immunes et le fer peuvent se rendre au cerveau pour attaquer la graine de myéline
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À propos des perturbations de la barrière hémato-encéphalique (littérature scientifique)
Hypertension systémique aiguë peut causer la rupture de la BHE Toute rupture de la BHE causé pas l’hypertension aurait lieu
à la veinule du lit capillaire cérébrale Reflux d’onde de pression stationnaire veineuse peut
augmenter dans les veinules provoquant l'hypertension locale Hypertension veinulaire locale peut être suffisante pour
entraîner des perturbations de la barrière hémato-encéphalique Avec l'échec de la barrière hémato-encéphalique, cellules auto-
immunes peuvent pénétrer dans le cerveau et affaiblir ou détériorer la graine de myéline
Observation: perturbation de barrière hémato-encéphalique a été largement associée à la sclérose en plaques (Kermode, Gay, Simka)
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Retrait d'une obstruction dans une veine cérébrale
Augmente la circulation sanguine dans les capillaires Augmente le transfert de l'oxygène, le glucose et d'autres
nutriments dans le cerveau Cela réduit la fatigue chronique et le brouillard du
cerveau Peut dégager une sténose secondaire au-dessus d'une
obstruction primaire N'a pas d'incidence sur les scléroses existants et les
dépôts de fer Dommages existants causés par les lésions nerveuses
restent Peut améliorer considérablement la qualité de vie
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Est-ce que la dynamique des fluides peut expliquer d'autres facteurs et risques de SEP?
Deux fois plus de patients féminins sont atteints de SEP
L'influence de la répartition géographique L'influence de la vitamine D L'influence du vieillissement L'influence du tabagisme L'influence d’infection(s) virale(s) précédente(s) L'influence de la génétique
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Une recherche internet…
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L'impact de l'hypoxie sur la barrière hémato-encéphalique (littérature scientifique) L’hypoxie à long terme diminue le couche endothéliale
(élasticité) L'hypoxie favorise l'adhérence des cellules d'attaque auto-
immunes (leucocytes) dans les cellules endothéliales L'hypoxie induit la mort des cellules endothéliales et des
oligodendrocytes L'hypoxie augmente la perméabilité endothéliale (porosité) de
grosses molécules et des cellules L'hypoxie favorise l'angiogenèse (croissance de nouveaux
vaisseaux, comme collatéraux) pour aider à rétablir l'approvisionnement d’oxygène
D’après la littérature, les caractéristiques ci-dessus sont tous associées à la SEP
Impacts prévus d’une réduction de conformité des veines et veinules
Veines moins conformes (moins élastique) ont moins de capacité d'expansion pour stocker des impulsions de sang dans la veine entre l'obstruction et les veinules
Ainsi, plus de sang et de pression sont forcés plus haut dans les veinules
Donc une réduction de conformité veineuse: Augmente l'hypertension veinulaire Augmente le risque des perturbation de barrière hémato-
encéphalique Augmente le risque de SEP
Facteurs qui réduisent la conformité des veines et/ou la continuité endothéliale (littérature scientifique) Femmes (conformité est 50% de moins que chez
les hommes) Carence en vitamine D (et le déficit
d'ensoleillement) Influences alimentaires tels que le café et le
gluten Le tabagisme Infection précédente du virus Epstein Barr Le vieillissement et la génétique Observation: Ces facteurs, réduisent la
conformité des veines, augmentent l’hypertension veinulaire et par conséquent le risque de rupture de la BHE, les fuites de cellule immunitaire, attaque et sclérose de la graine de myéline
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Sommaire
SexeVeines féminines
conformes moins etpar conséquent, plus
l'hypertension
Soleil / vitamine DLa carence en vitamine D
réduit la conformité de la veineet augmente l'hypertension
VieillissementRéduit la conformité de la veine
et augmente l'hypertensionFumeur
Altère l'endothélium,réduit la conformité de la
veine etaugmente l'hypertension
Epstein-BarrAffaiblit l'endothélium
GénétiqueMalformation des veines &
la BHE est plus susceptible aux pasages leucocytaires
IJV
Veinules
EncombrementCause de l'hypertension
veinulaire
Hypertension veinulaireProvoque l’hypoxie
HypoxiaRéduit la conformité de la veine
Augmente l'adhérence des leucocytesAugmente la perméabilité endothéliale
Augmente la mort des cellules endothélialesFavorise la croissance de la veine
collatérale
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Avancement du model de la dynamique de fluide Utilisation de « Computational Fluid Dynamics
(CFD) » pour résoudre les équations de Navier-Stokes (1822) (Navier-Stokes est l'équivalent liquide de la loi de Newton
1687)
Logiciels CFD disponibles: Flow 3D, Ansys CFD, Gerris Flow Solver, Medvis 3D
ma = f
Mesuré avec 4D IRM gravité, conformité, forcesrésoudre pression
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CFD utilisé pour la circulation sanguine
Progrès récents: Un symposium sur l'IVCC modélisation informatique: (Zamboni, Toro, Beggs et al)
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Mes observations découlant de l'hypothèse
Reflux veineux peut entraîner de nombreux types d'obstacles dans de nombreux endroits de veines cérébrales et la colonne vertébrale
Existence de l'IVCC (reflux veineux) ne garantit pas SEP Existence de SEP ne nécessite pas l'IVCC Existence et la gravité de la SEP est affectée par:
Placement, nombre et taille des obstructions veineuses Propriétés de la couche endothéliale (affecté par l'alimentation,
le sexe, les produits pharmaceutiques, le soleil, le tabagisme, etc)
Modulation du système immunitaire par le biais des produits pharmaceutiques
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Est-ce que les résultats prédits par la dynamique des fluides corresponde aux caractéristiques de la SEP tels que rapportés dans la littérature scientifique?
Est-ce que ceci persuaderait une grande communauté
médicale?(Je suis très optimiste, j'ai vu du progrès)
Questions et commentaires?
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Dynamique des fluides:Le chaînon manquant dans l’IVCC et la SEP?