Développement et implantations de prothèses trachéales en titane poreux chez l'animal : Application aux reconstructions de trachées et de larynx

Development and implantations of porous titanium tracheal prostheses in animals : Application for tracheas and larynx reconstructions

• Auteur / Autrice : Philippe Schultz
• Direction : Christian Debry, Jean-Claude Voegel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Médicales.Innovation Technologique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomatériaux

Substituts du cartilage

Titane

Organes artificiels

Résumé

Objectifs : Ces études sont réalisées afin d’analyser la biocompatibilité du titane poreux T40 utilisable pour remplacer les cartilages trachéaux ou laryngés. Ce biomatériau, à terme, est destiné à concevoir la partie fixe d’une prothèse laryngée. Contexte : La trachée et le larynx étant composés de tissus comparables et se situant dans un milieu exposé aux sécrétions bronchiques et à l’air, les travaux se sont portés sur le remplacement de trachée chez l’animal. Matériels et méthodes : Le titane poreux est constitué d’un assemblage de microbilles (500μ) soudées entre elles sans fusion. Des prothèses trachéales ont été ainsi implantées chez le rat (études à court et long terme) puis chez la brebis par étapes successives. Les billes ont fait l’objet d’un traitement de surface composé de polyélectrolytes et d’une hormone anti-inflammatoire (α-MSH) dans une série, afin d’améliorer la colonisation cellulaire. Résultats : L’intégration des implants a été excellente chez le rat et a autorisé un remplacement d’un tiers de la trachée avec une survie à long terme de plus de 50%. Un polyélectrolyte (PGA) a diminué, lors de la colonisation cellulaire endoprothétique, la formation de tissu conjonctif responsable des sténoses endoluminales. Le même biomatériau et la même procédure chirurgicale n’ont pas permis d’obtenir des résultats identiques en terme de colonisation tissulaire chez la brebis. Discussion : La prothèse, sa tolérance et la survie des animaux ainsi que les résultats histologiques sont analysés. Les difficultés de recouvrements cellulaires endoprothétiques sont attribuées à l’importance de la surface à coloniser chez les gros animaux. Une modification du protocole chirurgical sera proposé afin d’obtenir chez la brebis des résultats aussi satisfaisants que chez le rat. Conclusion : Ces études valident la biocompatibilité du titane poreux. Elles confirment que ce biomatériau possède les propriétés biomécaniques pour être employé au niveau laryngé et trachéal. Des implants mandibulaires, laryngés et phonatoires, en titane poreux, utilisables pour d’autres applications, ont par ailleurs été créés et mis en place à partir de ces travaux.

Objectives: These studies are performed to analyse the biocompatibility of porous titanium, designed to replace tracheal or laryngeal cartilages. This biomaterial is studied to participate, in the end, to the manufacture of a laryngeal prosthesis. Background: The histology and the environment of the trachea are comparable to the larynx. Therefore all studies are completed on the trachea, for the purpose to simplify the experimentations. Materials and methods: Porous titanium is constituted with microbeads (500μ) welded together without fusion. Titanium prostheses have been implanted in rats (short and long-term studies) and in sheep. Some of implants have been coated with a surface treatment made of polyelectolytes and an anti-inflammatory peptid (melanocyte stimulating hormone) in order to improve cellular colonization. Results: In rats, the integration of the prostheses was excellent and authorized to replace a third of the trachea. The longterm survival amount to 50 %. Polyelectrolyte (PGA) seems to decrease, during the cellular colonization, the formation of connective tissue responsible for endoluminal stenoses. The same biomaterial and the same surgical procedure didn’t elicit identical results in term of colonization in sheep. Discussion: Prosthesis, tolerance, animal survival and histological findings are analysed. The unsatisfactory endoprosthesis colonization is imputed to the large surface of sheep’s prostheses. A modification of the surgical protocol will be proposed in order to get, in sheep, comparable results than in rats. Conclusion: These studies validate the biocompatibility of porous titanium. They confirm that this biomaterial has the mechanical properties to be used in laryngeal and tracheal rehabilitations. Mandibular and laryngeal implants as well as speech valves have been fathered and tested from these work.