Thèse Stimulation Ultrasonore et Imagerie Ultrarapide du Coeur Vers une Cartographie Non-Invasive du Coeur H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : ESPCI Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (PSL) École doctorale : Sciences du Vivant Laboratoire de recherche : Physique pour la Médecine Direction de la thèse : Mathieu PERNOT ORCID 0000000167134642 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-10T23:59:59 Ce sujet de thèse vise à développer une approche de stimulation et de cartographie cardiaque par ultrasons totalement non invasive pour les études d'électrophysiologie (EP). Alors que les études EP traditionnelles reposent sur des cathéters intracardiaques invasifs pour cartographier les signaux électriques et stimuler le coeur afin de localiser les sources d'arythmie, ces procédures comportent des risques et des limitations inhérentes à la nature invasive de la procédure. Dans ce projet, nous faisons l'hypothèse que les ultrasons focalisés peuvent stimuler le coeur en toute sécurité en activant des canaux ioniques mécanosensibles par le biais d'une contrainte mécanique. Le plan de recherche est structuré en trois phases : premièrement, l'étude des mécanismes fondamentaux de la stimulation par ultrasons à l'aide d'un modèle de coeur de rat perfusé Langendorff ; deuxièmement, le développement d'une imagerie ultrasonore 2D et 3D ultrarapide à haute fréquence pour détecter et cartographier les réponses mécaniques et les vitesses de conduction résultant de cette stimulation ; enfin, la conception d'un dispositif de stimulation et d'imagerie combiné, entièrement non invasif, destiné à une application humaine et qui sera validé in vivo sur un modèle animal de grande taille. Cardiac Electrophysiology (EP) studies are minimally invasive procedure used for detailed investigation of the heart's electrical system1. It allows doctors to create a 'map' of how electrical signals propagates through the heart to diagnose the cause of abnormal heart rhythms (arrhythmias). Pacemapping (PM) is an electrophysiologic technique designed to help locating arrythmia and tachycardia sources by stimulating at different endocardial sites in order to reproduce the clinical characteristics.
Conventional EP study relies on recording the electrical activity using electrodes and on pacing cardiac tissues also using electrodes2. While 'listening' (recording electrical signals) tells doctors what is happening, pacing allows them to 'interrogate' the heart to understand why it is happening. By delivering controlled electrical pulses, doctors can test the heart's reflexes, conduction speeds, and susceptibility to arrhythmias.
Current Electrophysiology (EP) studies relies on invasive procedures1,2. The standard approach involves introducing intracardiac catheters through minimal invasive access, typically guided by X-ray monitoring. These catheters are used for both measuring electrical activity within the heart and delivering electrical stimulation (pacing). While effective, this technique carries inherent risks associated with any invasive procedure, including bleeding, infection, and potential damage to heart tissue.
Several studies have shown that non-invasive focused ultrasound can generate premature cardiac contractions4,5,6 and can be used to pace the heart6,7. While the precise biomechanical and bioelectrical mechanisms responsible for this phenomenon are still unknown, the ability to remotely and non-invasively stimulate the heart is a critical component for non-invasive EP study. On the imaging side, ultrafast ultrasound has been shown capable of imaging the transient mechanical response of the myocardium at the very onset of contraction, triggered by electrical stimulation at the millisecond scale8,9,10,11.

Profil physicien M2 ou ingénieur avec un intérêt fort pour les applications biomédicales