Trevor W Tucker, PhD

1. 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

2. 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'insuffisanceveineusecéphalorachidiennechronique (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

3. En appliquant la méthode scientifique Quel est la relation entre IVCC et SEP? Posez une question Unerecherche internet Faites des recherches de base L'obstruction veineuse Dynamique des fluides Retour sanguin Construisez une hypothèse Hypertension veinulaire La méthodescientifique Perturbations BHE La littérature actuelle Fuitescellulaire T/B Evaluez votre hypothèse en faisant une expérience Attaquemyèline Analysez vos données et faites une conclusion Expériences - Littérature signalés Comparer les résultats expérimentaux et modèles Signalez vos résultats (votre hypothèse est-elle correcte?) Participation du public

4. Intro à la physique de la dynamique des fluides – déplacement des impulsions dans un tube Superposition de la pression Ondes de pressionstationnaires À chaque impulsion Hypertension localisée

5. circulation Pgrad From Heart Toward Heart 9 5 Comparer droite et gauche VJI Unepérioded'impulsion circulation Pgrad circulation Pgrad Comparaison des modèles et des résultats expérimentaux Dans un tube bloqué, le fluide circule dans les deux sens - poussé par une différence de pression Circulation dans les deux sens se produit dans les VJI L’augmentation de la pression sanguine cause l’augmentation de la circulation sanguine (hypertension) Graphiques de: Fendt (haut) b) Haacke (MS-MRI.com, gauche) Circulation hypertensive

6. valve bloquée veinulefin Distance de la valve bloquée(cm) Somme de la pression directionnelle et des retours d’impulsions = hypertension veinulaire Hypertension veinulaire somme directe retour

7. Onde de pression stationnaire et l'hypertension veinulaire Node Node valve bloquée veinulefin Distance de la valve bloquée(cm) hypertension & lésions • 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:

8. Changement de pression dans le lit capillaires – VJI non obstruée L'hypertensionveinulaire VJI obstruée Circulation sanguine diminue Poutaugmente Pinestconstante lit capillaire Venules Arterioles jugulaire interne Vein artèrecérébrale Circulation sanguine (entrée) Circulation sanguine (sortie) Notez les commentaires de Shelling: «Un élargissement frappant des passages veineux" Ànoter également l'image Singh et Zamboni montrant une sténose de la veine primaire et secondaire Notez aussi que si la sténose primaire est retiré, la sténose secondaire peut disparaître d’elle-même (mon moment "Eureka")

9. 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 veinulairepeut 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) 9

10. La barrièrehémato-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

11. 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)

12. 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

13. 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 13

14. Unerecherche internet…

15. 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 15

16. 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

17. Facteurs qui réduisent la conformité des veines et/ou la continuité endothéliale (littératurescientifique) • 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

18. Encombrement Cause de l'hypertension veinulaire Veinules IJV Sommaire Soleil / vitamine D La carence en vitamine D réduit la conformité de la veine et augmente l'hypertension Vieillissement Réduit la conformité de la veine et augmente l'hypertension Fumeur Altère l'endothélium, réduit la conformité de la veine et augmente l'hypertension Hypoxia Réduit la conformité de la veine Augmente l'adhérence des leucocytes Augmente la perméabilité endothéliale Augmente la mort des cellules endothéliales Favorise la croissance de la veine collatérale Sexe Veines féminines conformes moins et par conséquent, plus l'hypertension Epstein-Barr Affaiblitl'endothélium Génétique Malformation des veines & la BHE est plus susceptible aux pasagesleucocytaires Hypertension veinulaire Provoque l’hypoxie

19. résoudrepression Mesuré avec 4D IRM gravité, conformité, forces Avancement du model de la dynamique de fluide • Utilisation de « ComputationalFluid Dynamics (CFD) » pour résoudre les équations de Navier-Stokes (1822) • (Navier-Stokes est l'équivalent liquide de la loi de Newton 1687) ma = f • Logiciels CFD disponibles: • Flow 3D, Ansys CFD, Gerris Flow Solver, Medvis 3D

20. CFD utilisé pour la circulation sanguine

21. Progrès récents: Un symposium sur l'IVCC modélisation informatique: (Zamboni, Toro, Beggs et al)

22. 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

23. Dynamique des fluides: Le chaînon manquant dans l’IVCC et la SEP? 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?