Amélioration de la biocompatbilité apportée par l’immobilisaton d’un peptide du CD31 sur des stents endovasculaires

Biocompatibility improvement conferred by the immobilization of a CD31 peptide on endovascular stents

• Auteur / Autrice : Charlotte Rasser
• Direction : Giuseppina Caligiuri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Immunologie B3MI
• Date : Soutenance le 27/11/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Yves Colin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Giuseppina Caligiuri, Yves Colin, Imo Hoefer, Nicolas Blanchemain, Didier Léonard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Imo Hoefer, Nicolas Blanchemain

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antigènes CD31

prévention et contrôle

Inflammation

composition chimique

usage thérapeutique

Protéines immobilisées

Biocompatibilité

Endothélialisation

Prothèses internes -- Complications (médecine)

Mots clés libres

Stents coronaires

Déviateurs de flux

Coronary stents

Flow diverters

Résumé

Au cours des dernières décennies, les stents coronaires et les stents déviateurs de flux intracrâniens ont révolutionné le traitement endovasculaire de deux pathologies artérielles différentes : la maladie coronarienne et les anévrismes intracrâniens. Ces deux types d’endoprothèses métalliques ont des mécanismes de fonctionnement différents, mais ils sont tous deux associés à des complications qui découlent de problèmes de biocompatibilité. En particulier, la couverture rapide de ces endoprothèses par des cellules endothéliales présentant un phénotype anti-inflammatoire et anti-thrombotique est cruciale pour leur intégration à l’interface vaisseau/sang. Par conséquent, le développement de solutions visant à améliorer l’endothélialisation et l’intégration de ces deux types de stents dans la paroi vasculaire représenterait un progrès majeur dans leur domaine respectif.Dans ce contexte, cette thèse porte sur l’immobilisation d’une molécule bioactive à la surface de stents coronaires et de stents déviateurs de flux, afin de résoudre leurs problèmes de biocompatibilité. La molécule bioactive utilisée est un peptide synthétique, appelé P8RI, qui promeut les fonctions régulatrices de la glycoprotéine transmembranaire CD31 : l’inhibition de l’activation des plaquettes et des leucocytes, ainsi que l’amélioration de la survie, de la migration et de la fonction de barrière des cellules endothéliales.La première partie de ce travail de thèse a consisté à développer un procédé d’immobilisation du P8RI sur des stents métalliques. Nous avons successivement adopté trois approches : l’immobilisation directe du peptide sur des surfaces d’alliage fonctionnalisées par plasma ; le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma d’une couche intermédiaire de polymère ; et le dépôt d’une couche de polydopamine par auto-polymérisation, suivi de l’immobilisation d’un bras d’ancrage et de la liaison du P8RI par chimie click sans cuivre.Nous avons ensuite réalisé une évaluation in vitro de la biocompatibilité des surfaces d’alliage ainsi revêtues, en termes de propriétés anti-thrombotiques, anti-inflammatoires et pro-endothélialisation. Les surfaces sur lesquelles le P8RI avait été immobilisé ont montré une tendance à diminuer l’adhésion plaquettaire, à améliorer l’adhérence et la fonction de barrière de cellules endothéliales vasculaires humaines, et à promouvoir un phénotype anti-inflammatoire et anti-thrombotique chez ces dernières. Enfin, nous avons évalué in vivo des stents coronaires et déviateurs de flux recouverts de P8RI. Les stents coronaires ont été implantés dans des artères coronaires de porcs, et les résultats préliminaires ont montré une endothélialisation plus complète et une moindre densité de leucocytes adhérents sur les stents recouverts de P8RI que sur les témoins. Quant aux stents déviateurs de flux recouverts de P8RI, implantés dans un modèle d’anévrisme carotidien induit par incubation d'élastase chez le lapin, ils ont été associés à la formation d’une néointima plus épaisse et mieux organisée que sur les témoins, en particulier au niveau du collet anévrismal, ce qui implique de moindres risques de persistance du flux sanguin et de rupture d’anévrisme.

Over the last decades, coronary stents and intracranial flow diverting stents have revolutionized the endovascular treatment of two different arterial pathologies: coronary artery disease and intracranial aneurysms. The working mechanisms of these metallic endoprostheses are different but both are associated with complications stemming from biocompatibility issues. In particular, the rapid covering by endothelial cells presenting an anti-inflammatory and anti-thrombotic phenotype is key to the integration of the endoprosthesis at the blood/vessel interface. Thus, the development of solutions to improve the endothelialization and the integration of these two types of stents in the vessel wall would represent a major progress in their respective field.In this context, this thesis work deals with the immobilization of a bioactive molecule on coronary stents and flow diverting stents in order to solve their biocompatibility issues. The bioactive molecule that we used is a synthetic peptide, named P8RI, which promotes the regulatory functions of the transmembrane glycoprotein CD31 : the inhibition of platelets and leukocytes activation, as well as the enhancement of endothelial cell survival, migration and barrier function.The first part of this thesis work consisted in the development of a process for the immobilization of P8RI on metallic stents. We adopted three successive approaches: the direct immobilization of the peptide on plasma-functionalized alloy surfaces; the plasma-enhanced chemical vapor deposition of an intermediate polymeric layer; and the deposition of a polydopamine coating by self-polymerization, followed with the immobilization of a linker and the binding of P8RI by copper-free click chemistry.We then carried out an in vitro evaluation of the biocompatibility of the resulting coated alloy surfaces, in terms of anti-thrombotic, anti-inflammatory, and pro-endothelialization properties. The surfaces on which P8RI had been immobilized were shown to exhibit a tendency to decrease platelet adhesion, increase endothelial cell adhesion and barrier function, and promote an anti-inflammatory and anti-thrombotic phenotype in human vascular endothelial cells.Finally, coronary stents and flow diverting stents were evaluated in vivo. Coronary stents were implanted in the coronary arteries of farm pigs, and preliminary results showed a more complete endothelialization and a lesser density of adherent leukocytes on ‘P8RI-coated’ stents than on the controls. ‘P8RI-coated’ flow diverting stents were implanted in a rabbit elastase-induced carotid aneurysm model. Compared with the controls, they were associated with the formation of a thicker and better organized neointima, in particular on the stent struts in front of the aneurysm neck, which implies lesser risks of persistence of blood flow and aneurysm rupture.