Ingénierie tissulaire et reconstruction de la voie de sortie du coeur droit : sélection du polymère et de la technique de biofonctionnalisation
Tissue engineering and right ventricular ouflow tract reconstruction : selection of the polymer and the biofunctionnalization technique
par Pontailler Margaux sous la direction de Menasché Philippe
Thèse de doctorat en Interdisciplinaire
École doctorale Interdisciplinaire européenne frontières du vivant

Soutenue le Friday 21 October 2016 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Coeur -- Chirurgie
  • Coeur -- Malformations
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Mots clés
Ingénierie tissulaire, Polymère, Biofonctionnalisation, Chirurgie, Cardiopathie congénitale, Rat
Resumé
Environ 42% de la mortalité infantile dans le monde résulte des cardiopathies congénitales. Un tiers de ces cardiopathies nécessitent la reconstruction de la voie de sortie du cœur droit par des procédures chirurgicales utilisant des dispositifs inertes sans potentiel de croissance. Par conséquence, des réinterventions, parfois nombreuses, sont nécessaires, avec une importante morbi-mortalité. Le projet européen TEH-TUBE a pour objectif de créer un nouveau dispositif implantable de reconstruction de la voie de sortie du cœur droit, sous la forme d'un tube valvé en polymère biorésorbable biofonctionnalisé, afin de permettre la reconstruction in vivo d'une néo-voie de sortie du cœur droit autologue, vivante et douée d'un potentiel de croissance. Ce projet consiste tout d'abord à sélectionner le meilleur couple polymère/biofonctionnalisation en comparant in vitro et in vivo dans modèle expérimental de petit animal différents polymères et techniques de biofonctionnalisation. Dans l'intervalle, le design du tube valvé sera évalué afin de confectionner un dispositif compétent et continent en position de voie de sortie du cœur droit. Une fois ces deux étapes abouties, le tube valvé produit en fonction du couple polymère/biofonctionnalisation préalablement sélectionné sera testé dans un modèle de gros animal en croissance, i.e. l'agneau, afin d'analyser les capacités de régénération in vivo, de compétence hémodynamique et de potentiel de croissance du dispositif. Afin de mettre en place les protocoles de comparaison des polymères et de la biofonctionnalisation, nous avons sélectionné trois polymères biorésorbables de grade non clinique : un polyuréthane [PU], un polyhydroxyalkanoate (le poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate-co-4-hydroxyvalerate) [PHBVV]), et le polydioxanone [PDO]), ainsi que deux techniques de biofonctionnalisation, par ensemencement de cellules souches de tissu adipeux (adipose-derived stem cells [ADSCs]) ou par greffe peptidique de RGD. Ces polymères ont été testés in vitro (prolifération et viabilités cellulaires d'ADSC ensemencées) et in vivo après la mise en place d'un modèle expérimental de remplacement partiel de veine cave inférieure (VCI) chez 53 rats Wistar (comparaison des trois polymères) et 31 rats imuno-déficients nude (comparaison du meilleur polymère biofonctionnalisé par ADSC ou RGD). Les résultats ont été analysés par cytométrie en flux, test de viabilité cellulaire au MTT, imagerie, histologie, immunohistochimie et ELISA. Le PDO a montré les meilleures propriétés in vitro en termes de viabilité et prolifération cellulaire et a été sélectionné pour l'étape de comparaison des biofonctionnalisation. Six semaines après implantation sur la VCI, les imageries réalisées n'ont pas retrouvé de sténose, de dilatation ou de thrombose au niveau des sites d'implantation des patchs. A trois mois, tous les polymères présentaient une couche continue de cellules endothéliales mais seuls le PDO et le PHBVV présentaient une couche continue de cellules musculaires lisses. Le PU était le siège d'une réaction inflammatoire granulomateuse importante. La comparaison des techniques de biofonctionnalisation par ADSC et RGD n'a pas montré de différence significative, avec une reconstruction de la VCI par un néo-tissu similaire à une paroi de VCI native. Cette première partie a permis non seulement de valider les protocoles in vitro de comparaison des polymères et de mettre au point un modèle animal fiable et reproductible, mais aussi de montrer qu'une biofonctionnalistion peptidique peut être aussi efficace qu'une biofonctionnalisation cellulaire, permettant d'éviter la culture cellulaire et l'ensemencement des dispositifs, potentiellement sources de contamination et de fabrication plus compliquée (...).