Conception et évaluation in vivo de prothèses vasculaires compliantes de petit diamètre par électrofilage avec revêtement bioactif

Résumé

Dans le traitement des maladies cardiovasculaires, l’utilisation des prothèses synthétiques est actuellement limitée par d’importantes complications cliniques, particulièrement pour le remplacement des vaisseaux de petit diamètre (< 6 mm). La faible compliance des implants et leurs propriétés de surface inadéquates sont à l’origine du manque d’endothélialisation et des processus biologiques entraînant un taux d’occlusion des conduits inacceptable. L’hypothèse à la base de ce projet est que la combinaison d’une structure tubulaire compliante avec une couche interne non thrombogène ayant la capacité de stimuler la formation d’une monocouche de cellules endothéliales aurait le potentiel d’améliorer les résultats cliniques. Dans ce contexte, la technique d’électrofilage a été sélectionnée car elle permet de fabriquer des structures fibreuses modulables dans le but de reproduire la morphologie de la matrice extracellulaire des vaisseaux natifs et d’en imiter les propriétés mécaniques. De plus, un revêtement bioactif composé d’un dépôt plasma riche en amines primaires (L-PPE:N) sur lequel est greffé du sulfate de chondroïtine (CS) a démontré un potentiel de réduction de l’adsorption de protéines impliquées dans la formation d’un thrombus, tout en favorisant l’endothélialisation des surfaces. Cette thèse propose ainsi d’élaborer une nouvelle génération de prothèses vasculaires afin d’améliorer la perméabilité des conduits in vivo, tout d’abord par la conception de structures tubulaires électrofilées compliantes, puis leur évaluation in vivo dans un modèle ovin suite à leur combinaison avec un revêtement bioactif. En raison du manque de directives dans les pratiques de conception des implants vasculaires, nous avons tout d’abord employé un modèle analytique pour sélectionner un matériau pouvant obtenir une compliance et une pression à la rupture semblables à des artères natives de petit diamètre (0,0725 %/mmHg et 2031 mmHg, respectivement). Afin d’établir une preuve de concept, nous avons démontré qu’une structure électrofilée en polyuréthane (PU) et polycaprolactone (PCL) était plus compliante qu’un implant commercial en polytétrafluoroéthylène expansé (ePTFE). Avec la sélection d’une épaisseur de 145 μm, il a alors été possible de construire une prothèse vasculaire de petit diamètre avec un bon équilibre entre les importantes propriétés suivantes : la compliance, la pression à la rupture, l’étanchéité au sang et la maniabilité. Suite au transfert du revêtement bioactif à base de L-PPE:N et CS sur les implants électrofilés en PU/PCL, des expérimentations animales ont démontré leur infériorité par rapport à des implants en ePTFE, avec l’observation de sténoses et occlusions au sein de nos conduits. Les causes de ces échecs concernent, d’une part, des altérations structurelles pariétales pour les implants électrofilés thrombosés, et d’autre part, la thrombogénicité de la surface luminale des prothèses potentiellement engendrée par un mauvais greffage de la CS. Le bénéfice de la compliance de nos conduits n’a ainsi pas pu être vérifié. Des recommandations ont été proposées pour chacune des hypothèses d’échec à une visée d’améliorations de travaux futurs. À cet effet, un essai de pelage a été adapté afin de caractériser la force d’adhésion à leur interface pour optimiser la cohésion entre deux matrices électrofilées, et différents paramètres de fabrication ont été explorés. Les travaux ont notamment mis ici en évidence l’augmentation de la force d’adhésion avec le diamètre des fibres entre deux matrices électrofilées. Ces résultats permettent d’apporter des éléments de réflexion dans l’optimisation des implants, et de viser le développement de prothèses multicouches. Les travaux menés ont permis de développer un nouvel implant électrofilé en PU/PCL, établi selon une démarche de conception simple et raisonnée qu’est le modèle analytique, et ayant de meilleures propriétés mécaniques que des implants commerciaux en ePTFE. Malgré les résultats insatisfaisants de l’étude animale sur ces conduits avec revêtement bioactif, ces travaux constituent une avancée des connaissances sur la combinaison de ces types de matériau et molécule active dans un modèle de grand animal. L’étude exploratoire sur la force d’adhésion permet également l’avancement de la compréhension des propriétés d’adhésion entre des matrices électrofilées. Le potentiel de la technique d’électrofilage est ainsi mis en valeur dans ce projet et ouvre la voie au développement d’une nouvelle génération de prothèses vasculaires de petit diamètre.

Date	20 févr. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sophie Lerouge (Directeur(-trice)) & Abdellah Ajji (Codirecteur(-trice))