Soutenance de thèse de El-Farid OUSSEN

El-Farid OUSSEN soutiendra sa thèse le 29 juin 2026 à 13h30 dans l’amphithéâtre Jean-Jacques MOREAU.

Développement de l’élastographie par résonance magnétique pour caractériser les évolutions de propriétés viscoélastiques consécutive à une hémorragie sous-arachnoïdienne chez la souris

L’élastographie par résonance magnétique (ERM) est une technique d’imagerie, permettant de cartographier de manière non invasive les propriétés viscoélastiques des tissus mous. Cette modalité offre un accès à la biomécanique tissulaire, souvent altérée par des processus pathologiques. Le cœur de ce projet de recherche porte sur l’ischémie cérébrale retardée (ICR), une complication sévère survenant après une hémorragie sous-arachnoïdienne (HSA). L’imprévisibilité temporelle et spatiale de l’ICR limite l’efficacité des outils diagnostiques actuels. L’hypothèse centrale de ce travail est que les altérations microvasculaires de l’HSA induisent des modifications des propriétés viscoélastiques du cerveau, détectables par ERM avant l’apparition de lésions ischémiques irréversibles. Le projet a nécessité le développement et l’implémentation complète d’une chaîne de mesure dédiée sur un système IRM 9.4T, ainsi que la conception d’un dispositif expérimental intégré optimisé pour le petit animal, réunissant un berceau thermostaté, une antenne RF, un système d’anesthésie et un actionneur mécanique avec son système de refroidissement. Afin de rendre le protocole viable in vivo, un nouveau schéma d’acquisition nommé pyramidal encoding a été mis en œuvre, permettant de réduire le temps d’examen. La validation de cette chaîne de mesure a été réalisée de manière multi-échelle sur des fantômes numériques et physiques. Une méthode originale d’assemblage d’échantillons polyphasiques de propriétés mécaniques maîtrisées en PVC-plastisol a été développée pour caractériser les performances de la méthode d’identification (AIDE et NLI). La validation a ensuite porté sur une étude ex vivo sur des méningiomes humains pour la corrélation entre la rigidité et le grade chirurgical de Zada. Les expérimentations sur les animaux valident la robustesse du protocole et mettent en évidence une dynamique temporelle de la rigidité corticale post-HSA, caractérisée par une augmentation de la rigidité à J1 suivie d’une décroissance progressive jusqu’à J11. Cependant, le faible nombre de sujets ne permet pas encore de statuer. Bien que l’ischémie retardée n’ait pas été mise en évidence lors de cette phase d’étude, les résultats démontrent la sensibilité de l’ERM aux changements physiopathologiques. Ce travail souligne également la performance des méthodes de reconstruction itératives et montre la nécessité de comparer les valeurs par rapport à un état témoin (sans HSA) pour pallier le manque de référence fiable sur les valeurs absolues de propriétés mécaniques. Ces travaux vont se poursuivre en augmentant la cohorte et, à terme, ils ouvriront la voie certainement à l’identification de biomarqueurs précurseurs de l’AVC secondaire, offrant on l’espère une fenêtre d’intervention thérapeutique pour les patients.

Magnetic Resonance Elastography (MRE) is an imaging technique that enables the non-invasive mapping of the viscoelastic properties of soft tissues. This modality provides access to tissue biomechanics, which are frequently altered by pathological processes. The core of this research project focuses on delayed cerebral ischemia (DCI), a severe complication occurring after subarachnoid hemorrhage (SAH). The temporal and spatial unpredictability of DCI limits the effectiveness of current diagnostic tools. The central hypothesis of this work is that the microvascular alterations associated with SAH induce changes in the brain’s viscoelastic properties, detectable by MRE prior to the onset of irreversible ischemic lesions. This project required the development and complete implementation of a dedicated measurement chain on a 9.4T MRI system, as well as the design of an integrated experimental device optimized for small animals, including a temperature-controlled cradle, an RF antenna, an anesthesia system, and a mechanical actuator with its cooling system. In order to ensure the viability of the protocol in vivo, a new acquisition scheme (pyramidal encoding) was implemented, significantly reducing examination time. The validation of this measurement chain was performed across multiple scales using both numerical and physical phantoms. An original method for assembling polyphasic PVC-plastisol samples with controlled mechanical properties was developed to characterize the performance of different identification methods (AIDE and NLI). Validation was further extended to an ex vivo study on human meningiomas to correlate tissue stiffness with the surgeon’s Zada grade assessment. Animal experiments validated the robustness of the protocol and highlighted a temporal evolution of the cortical stiffness post-SAH, characterized by an increase in stiffness at Day 1 followed by a progressive decrease until Day 11. However, the small cohort size does not yet allow for definitive conclusions. Although delayed ischemia was not explicitly observed during this study phase, the results demonstrate the sensitivity of MRE to pathophysiological changes. This work also highlights the performance of iterative reconstruction methods and demonstrates the necessity of comparing values against a control state (without SAH) to compensate for the lack of reliable references regarding absolute mechanical property values. This research will continue by increasing the cohort size and, ultimately, will undoubtedly pave the way for the identification of precursor biomarkers for secondary stroke, hopefully offering a therapeutic intervention window for patients.