Conception et validation d'un substitut vasculaire naturel, fonctionnalisé par un film multicouche de polyélectrolytes et cellularisé par un endothelium autologue orienté

Conception of a natural vascular substitute, fonctionnalized by a polyelectrolyte multilayer film and cellularized by an autologous endothelium

• Auteur / Autrice : Estelle Paternotte
• Direction : Patrick Menu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 27/09/2010
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : UMR 7561 - Physiopathologie, pharmacologie et ingénierie articulaires
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Menu, Philippe Fernandez, Didier Letourneur, Pierre Labrude, Simon Rinckenbach, Jean-François Stoltz, Jean-Claude Voegel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Fernandez, Didier Letourneur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prothèses vasculaires

Polyélectrolytes

Endothélialisation

Biomatériaux

Mots clés libres

Ingénierie vasculaire

Substitut vasculaire de petit calibre

Film multicouche de polyélectrolytes

Cellules endothéliales matures

Progéniteurs endothéliaux

Contraintes de cisaillement

Pontage carotidien

Vascular engineering

Small calibre vascular graft

Polyelectrolytes multilayer films

Endothelial cells

Progenitor endothelial cells

Shear stress

Vascular by-pass

Résumé

Les taux élevés de mortalité et de morbidité associés aux maladies vasculaires en font des pathologies dont les conséquences physiopathologiques, chirurgicales et socio-économiques sont d’une importance majeure pour le système de santé. Malgré leurs avantages, la disponibilité limitée des vaisseaux autologues a conduit au développement de prothèses synthétiques. Cependant, leur surface hautement thrombogène limite leur utilisation dans la substitution des vaisseaux de petit calibre (< 6 mm). De ce fait, à cause de leur obstruction précoce, la reconstitution d’une surface luminale proche de l’endothélium natif est incontournable. Pourtant, les revêtements de surface actuellement disponibles possèdent de médiocres qualités de rétention des néo-endothélium lorsqu’ils sont soumis à des contraintes de cisaillement physiologiques. Dans ce travail, nous proposons un substitut vasculaire de petit calibre endothélialisé réalisé à partir de trois éléments : 1) une matrice préparée à partir d’une artère ombilicale désendothélialisée, 2) un recouvrement de surface innovant constitué du film multicouche de polyélectrolytes (MPE) (PAH-PSS)3-PAH, et 3) un néo-endothélium constitué de cellules endothéliales matures ou progénitrices. Les études in vitro menées sur ces substituts ont montré que la formation, la rétention sous contraintes de cisaillement et la fonctionnalité du néoendothélium élaboré sur la surface luminale étaient améliorées par le film MPE. L’implantation du substitut par pontage termino-latéral sur le lapin a montré que le cahier des charges imputé aux substituts de petit calibre était rempli, principalement en termes de perméabilité et de diamètre, mais aussi de résistance à la suture et aux infections. En conclusion, le film MPE favorise le développement d’un substitut vasculaire de petit diamètre perméable à « long » terme et qui pourrait répondre aux exigences des chirurgiens

Vascular diseases with their high rate of mortality and morbidity belong to the pathologies involving important socio-economic factors for health system. Despite the advantages of autografts, the limited availability of autologous vessels has led to the development of synthetic prostheses. However, their high thrombogenic surface limits their use as small calibre vascular substitutes (< 6 mm). To prevent narrowing of small diameter vascular grafts, the reconstruction of a luminal surface close to the native endothelium is essential. However, the retention of the neo-endothelium subjected to shear stress is poor on the coatings currently available. In this work, we developed a small calibre endothelialized vascular substitute thanks to three elements: 1) a natural matrix prepared from umbilical artery, 2) an innovative coating based on the polyelectrolytes multilayer film (PEM) (PAH-PSS)3-PAH, and 3) used for cell culture of mature or progenitor endothelial cells. In vitro studies have shown that the formation, the retention under shear stress and the endothelial function of the neoendothelium on the luminal surface were improved by PEM film. The anastomosis of this substitute on rabbits has shown that the specifications essential to small calibre vascular grafts were reached, mainly in terms of permeability and diameter but also of resistance to suture and infections. In conclusion, PEM films helped us to develop a small diameter vascular substitute with long term patency