Abstract :
[en] Compared to other species, cardiac diseases are rather uncommon in the horse. However, in high level sport horses, very small cardiac dysfunctions can result in significantly reduced performance. Furthermore, cardiac pathologies represent the third cause of exercise intolerance in the horse, and among them, valvular insufficiencies are of great concern. Nevertheless, due namely to the large size of these patients, diagnostic methods in equine cardiology are lacking and examination is more difficult resulting in a shortcoming in information indispensable for the diagnosis and prognosis. The aim of our work was to establish and improve diagnostic and prognostic techniques of valvular insufficiencies in the horse using Doppler echocardiography and the measurement of cardiac biomarkers.
Reference values of echocardiographic measurements were established in the equine species taking into account the effect of various physiological variables. Indeed, these reference values are indispensable for evaluating horses with cardiac diseases, especially valvular insufficiency.
First of all, in order to obtain more accurate and reliable echocardiographic measurements and cardiac functional indices, the repeatability of the measurements obtained from 2D, M-mode and pulsed Doppler in short and long axis echocardiographic views was tested and demonstrated in 10 horses of various breeds and sizes. The comparison of the obtained mean values and repeatability allowed establishing a standardised echocardiographic examination protocol in this species.
Then, the effect of various anthopometric parameters on 2D and M-mode echocardiographic measurements was tested and the relationship between those measurements and parameters was studied in 150 horses of various breeds, age and size. Results obtained in this study suggested that the reference values of morphologic echocardiographic measurements should be adapted to the body size and that power equation was the most appropriate model to fit echocardiographic measurements as function of thoracic circumference, body weight or body surface area.
Beside the body size, the effect of several other physiological variables such as breed, sex, age, growth, obesity, pregnancy and training on echocardiographic measurements was proved in human and/or domestic animals. Therefore, the effect of such variables on echocardiographic measurements was tested in 212 horses and ponies of various breeds, sex, ages and body sizes. Using a statistic model adjusting the data to the weight of the investigated animal, results obtained in this study suggested a significant effect of breed on most echocardiographic measurements. However, no significant effect was detected for age or sex. Based upon obtained results in the precedent studies and in 239 horses of various breed, echocardiographic measurements reference values corrected for the body size using thorax circumference or body weight were established in each studied breed.
These reference values should allow establishing an accurate diagnostic and prognostic in horses with cardiac diseases especially valvular insufficiency.
On the other hand, in order to support the diagnostic and prognostic of cardiac diseases with additional tools, the reliability of using the atrial natriuretic peptide (ANP) as an indicator of valvuar insufficiency in the equine cardiology was tested. It had been demonstrated by several authors that plasma concentration of ANP in various species was correlated to the degree of increase in atrial pressure and volume associated to several cardiac diseases. In the equine species, two studies have evaluated the plasmatic ANP concentration in horses suffering from various cardiac pathologies, whom valvular insufficiencies especially. However, those studies were conducted on a small number of horses and results were contradictory between them.
Thence, we decided to measure plasma ANP concentration on 91 horses that were suffering or not from valvular insufficiencies of different severity level.
Plasma ANP concentration was significantly higher in horses suffering from mild and severe valvular insufficiencies than those presenting no or light valvular insufficiencies. Furthermore, plasma ANP concentrations were higher in horses suffering from mitral or tricuspid insufficiencies compared to horses with aortic insufficiency, and a strong correlation existed between plasma ANP concentrations and the left atrial internal diameter or the dilatation percentage of this left atrium, which suggests that this biomarker seems mostly interesting to detect atrial dilatation or dysfunction as reported in other species.
Plasma ANP concentration correlated to the severity of valvular insufficiencies and could be a good indicator of volume overloud in equine cardiology.
Conclusions and Perspectives:
In conclusion, the results obtained in this thesis allowed establishing a protocol for an echocardiographic examination which permits obtaining repeatable echocardiographic measurements in the equine species. These measurements are significantly influenced by body size parameters especially thoracic circumference, body weight and body surface area, but also by breed. On the other hand, it had been found that power equation is the optimal model to fit echocardiographic measurement in this species, which allowed the establishment of accurate reference values of echocardiographic measurements.
In a second time, we found that plasma ANP concentration was significantly correlated to the severity of valvular insufficiency and that it could be a good indicator of volume overloud and a helpful diagnostic and prognostic factor in equine cardiology.
[fr] En comparaison aux autres espèces, les affections cardiaques sont relativement rares dans l'espèce équine. Cependant, chez les chevaux de sport de haut niveau, de faibles dysfonctionnements de la fonction cardiaque peuvent résulter en une diminution significative des capacités sportives de l'animal. Les pathologies cardiovasculaires constituent ainsi la troisième cause d’intolérance à l’effort chez le cheval et parmi elles, les insuffisances valvulaires occupent une place importante. Cependant, attendu la grande taille du patient à examiner, les outils de diagnostic en cardiologie sont limités dans cette espèce et rendent le pronostic souvent difficile à établir. L’objectif de ce travail était dès lors d’améliorer et d’affiner les moyens permettant d’établir un diagnostic et un pronostic en cas d’insuffisance valvulaire chez le cheval, en se focalisant sur l’échocardiographie doppler et sur la mesure d’un biomarqueur cardiaque.
D’abord, des normes de référence de mesures échocardiographiques tenant compte de toute une série de variables physiologiques ont été établies pour l’espèce équine. De telles normes sont en effet indispensables dans le cadre de l’évaluation clinique d’un cheval présentant un problème cardiaque, et plus particulièrement une insuffisance valvulaire.
Cet objectif a été atteint en plusieurs étapes. Tout d’abord, pour permettre une évaluation fiable des dimensions et indices fonctionnelles cardiaques chez le cheval quel que soit son phénotype, il fallait dans un premier temps démontrer que les mesures réalisées par échocardiographie sont répétables dans cette espèce. Chez 10 équidés de races variées, la répétabilité intra-observateur et inter-jours de mesures échocardiographiques en mode bidimensionnel (2D) et temps-mouvement M, et de mesures de flux transvalvulaires en mode Doppler pulsé a été testée et démontrée. De plus, la comparaison des valeurs moyennes et de la répétabilité des mesures obtenues dans différentes vues et/ou différents modes a été testée et a permis d’établir un protocole d’examen échocardiographique standardisé optimalisé pour cette espèce. Dans une seconde étape, attendu que quelle que soit l’espèce considérée, il existe de nombreuses controverses quant au meilleur paramètre anthropométrique et au meilleur modèle mathématique à utiliser pour ajuster les mesures échocardiographiques à la taille corporelle, cette relation a été étudiée chez 150 chevaux des races, âges et poids variables. Cette étude a permis de conclure que, chez les chevaux, les normes de référence des mesures échocardiographiques morphologiques devraient être établies en fonction de la taille corporelle, en utilisant des équations puissance comme modèle et le périmètre thoracique, le poids ou la surface corporelle comme paramètre anthropométrique d’estimation de la taille corporelle.
Outre la taille corporelle, l’effet de nombreux autres variables physiologiques telles que la race, le sexe, l'âge, la croissance, l'entraînement, l'obésité ou la gestation sur les mesures échocardiographiques a été démontré chez l’homme et/ou chez les animaux de compagnie. Dès lors, une étude a été réalisée sur 212 chevaux et poneys de race, sexe, poids et âge variable afin de déterminer l’effet de ces variables sur les mesures échocardiographiques. Les résultats de cette étude ont démontré que, dans un modèle statistique ajustant les données pour le poids de l’animal investigué, l’âge et le sexe n’avaient que peu voire pas d’influence significative sur les mesures échocardiographiques morphologiques, alors que la race montrait un effet significatif pour une majorité de celles-ci.
Sur base des résultats obtenus dans nos études précédentes et chez 239 chevaux des races variées, des normes de référence échocardiographiques, ajustées pour la taille corporelle en utilisant soit le périmètre thoracique soit le poids corporel, ont été établies dans plusieurs races équines communément rencontrées dans nos contrées. Ces normes devraient permettre à l’avenir d’augmenter considérablement la puissance diagnostique et pronostique de l’échocardiographie en cardiologie équine.
D’autre part, la validité de la mesure du peptide natriurétique atrial (ANP) en tant qu’outil de diagnostic et de pronostic chez des chevaux présentant une insuffisance valvulaire a été testée.
Dans plusieurs espèces, il a en effet été démontré que le taux circulant d’ANP était corrélé à l'importance de l'augmentation de pression et de volume au niveau des oreillettes dans diverses pathologies cardiaques. Chez le cheval, deux études se sont intéressées à évaluer le taux d’ANP chez les chevaux souffrant de diverses pathologies cardiaques, dont principalement des insuffisances valvulaires. Cependant, ces études ont été réalisées sur un nombre limité de cas et les conclusions tirées étaient contradictoires. Dans l’étude suivante de cette thèse, le taux plasmatique d’ANP a dès lors été mesuré sur 91chevaux sains ou présentant des degrés divers d’insuffisance valvulaire. Le stade d’insuffisance cardiaque a été déterminé sur chacun des cas de l’étude en se basant sur un système de classification du degré d’insuffisance cardiaque préconisé par le collège American de la cardiologie (American College of Cardiology/American Heart Association) pour le traitement des pathologies cardiaques et de l’insuffisance cardiaque chez les patients humains et récemment adapté pour le management des insuffisances valvulaires chez le chien par un panel de consensus du collège American de médecine Vétérinaire interne (American College of Veterinary Internal medicine ACVIM). Ce système a permis de classer les cas selon des critères objectifs facilement applicables chez le cheval puisqu’il est basé sur la présence ou non d’une insuffisance valvulaire significative, d’un remodelage cardiaque à l’échocardiographie, et de signes cliniques d’insuffisance cardiaque. L’objectivité du classement a encore été renforcée dans notre étude grâce à une définition précise du remodelage cardiaque sur chaque cheval étudié grâce à l’application des normes de références qui lui étaient propres (c'est-à-dire valeur attendue et intervalle de confiance en fonction de sa race et de son poids) et qui avaient été définies dans l’étape précédente de notre travail. La concentration plasmatique en ANP (ANPPl) s’est avérée significativement plus élevée chez les chevaux souffrant d’insuffisance valvulaire modérée ou sévère que chez ceux ne présentant pas ou de faibles insuffisance valvulaires, et chez les chevaux à chaque stade par rapport à tous les stades inférieurs d’insuffisance cardiaque. De plus, les valeurs d’ANPPl étaient significativement plus élevées chez les chevaux souffrant d’insuffisance mitrale ou tricuspide par rapport à celles obtenues chez les chevaux avec insuffisance aortique, et il y avait une corrélation étroite entre l’ANPPl et le diamètre interne de l’oreillette gauche ou le pourcentage de dilatation de cette dernière, ce qui suggère que ce biomarqueur semble surtout intéressant pour déceler des dilatations ou dysfonctionnements des oreillettes, comme cela a été démontré dans les autres espèces. En outre, les valeurs absolues d’ANPPl obtenues dans notre étude étaient supérieures aux valeurs obtenues précédemment chez le cheval mais comparables aux mesures précédemment rapportées chez l’homme et chez les animaux de compagnie. Cela pourrait être du au fait qu’un kit RIA différent de ceux utilisés dans les études précédentes chez le cheval a été utilisé, et pourrait être lié à une meilleure affinité des anticorps de ce kit pour l’ANP équin. Ce kit pourrait donc avoir une valeur diagnostique des problèmes cardiaques chez le cheval supérieure à celle obtenue dans les études précédentes.
Conclusions et Perspectives:
En conclusion, les résultats des études de cette thèse ont permis d’élaborer un protocole d’examen échocardiographique doppler qui permet des mesures répétables dans l'espèce équine. Il a été démontré que les mesures échocardiographiques morphologiques sont fortement influencées par la taille corporelle dans cette espèce et que les paramètres anthropométriques les plus appropriés pour évaluer celle-ci sont le périmètre thoracique, le poids ou la surface corporelle. De plus, l'ajustement des mesures échocardiographiques en fonction de la taille corporelle est optimalisé en utilisant une régression puissance. Il a en outre été démontré que certains paramètres échocardiographiques semblent aussi influencés par la race dans l'espèce équine. Des normes de référence ajustées pour le poids ou le périmètre thoracique ont en conséquence été établies pour diverses races équines communément rencontrées. Ces normes devraient permettre à l’avenir d’augmenter considérablement la puissance diagnostique et pronostique de l’échocardiographie en cardiologie équine.
D’autre part, il a été démontré que le taux circulant d’ANP est plus élevé chez les chevaux souffrant d'insuffisance valvulaire modérée et sévère que chez des chevaux sains ou ne présentant qu’une ou des insuffisances valvulaires légères. L’ANP s'avère donc être un biomarqueur cardiaque qui pourrait être utile dans l'évaluation clinique des chevaux présentant des insuffisances valvulaires en combinaison avec l'échocardiographie Doppler, notamment pour déterminer à quel stade d’insuffisance cardiaque ils se trouvent et pour décider de l’opportunité ou non de mettre un traitement en place. A l’avenir, la valeur pronostique de ce biomarqueur et son utilité dans le cadre d’un suivi thérapeutique devraient être testées, et d'autres biomarqueurs cardiaques, qui ont largement été validés chez l’homme et chez les animaux de compagnie, mériteraient d'être testés dans l’espèce équine. La sensibilité et la spécificité des normes de référence échocardiographiques précises développées dans notre travail devraient en outre être testées dans le cadre du diagnostic et du pronostic de diverses pathologies en cardiologie équine, dont notamment les insuffisances valvulaires.
