Propriétés mécaniques et histologiques des calcifications artérielles

Mechanical and histological properties of arterial calcifications

• Auteur / Autrice : Camil-Cassien Bamdé
• Direction : Eric Steinmetz, Jean Michel Davaine
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Médecine, pathologie cardiorespiratoire et vasculaire
• Date : Inscription en doctorat le 15/11/2024
• Etablissement(s) : Dijon, Université Bourgogne Europe
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physiopathologie Epidémiologie Cérébro-Cardiovasculaires

Mots clés

Mots clés libres

Calcifications

Arteres

Histologie

Mécanique

Calcifications

Artery

Histology

Résumé

Les calcifications artérielles (CA) ont longtemps été considérées comme un marqueur inerte d'athérosclérose et comme un phénomène passif d'un point de vue fonctionnel. En réalité il s'agit d'un processus hautement régulé impliquant de nombreux mécanismes moléculaires et cellulaires fondamentaux. Leur meilleure compréhension laisse entrevoir la possibilité d'identifier des cibles thérapeutiques. L'impact clinique des calcifications est majeur, leur présence augmentant significativement le risque d'amputation de membre et d'AVC en particulier et ce indépendamment de ce qui est prédit par les scores de risque cardiovasculaires standards type Framingham. Avec l'avènement des traitements endovasculaires, et notamment des différentes techniques de préparation du vaisseau, les CA occupent désormais une place centrale dans les débats par leur impact sur la perméabilité. En effet, plusieurs auteurs ont montré que les calcifications étaient, à court terme, un facteur d'échec de procédure et de thrombose précoce, et à long terme, un facteur protecteur vis-à-vis de la resténose. La thrombose précoce peut en partie s'expliquer par les contraintes exercées par les calcifications, appelées « recoil » (ressaut). La resténose se définit quant à elle par une prolifération des cellules musculaires lisses en réponse à une irritation locale de la paroi artérielle (angioplastie, stenting), aboutissant à terme à une réduction de la lumière artérielle. Cependant, la relation qui lie calcifications, recoil et resténose mérite d'être précisée sur différents plans notamment histologiques, scanographiques et mécaniques. Premièrement, dans une étude clinique préalable, nous avons pu constater que les lésions les plus calcifiées étaient à moindre risque de resténose, avec l'hypothèse d'une explication par la raréfaction des cellules musculaires lisses dans les lésions calcifiées. Nous souhaitons vérifier cette hypothèse en apportant des arguments histologiques. Deuxièmement, il n'existe pas à l'heure actuelle d'outil informatique précis permettant d'évaluer et de quantifier les calcifications artérielles périphériques, ce qui limite notre capacité à identifier les patients à haut risque de thrombose précoce/plicature de stent/sténose résiduelle. L'étude fine des calcifications pourrait permettre d'identifier cette population et de proposer une préparation du vaisseau adaptée (debulking type athérectomie, lithotripsie). L'utlilisation du score calcique scannographique se fait en routine au niveau coronaire et constitue un marqueur qui influence la thérapeutique. Il nous semble crucial de développer le même type d'outil dans les territoires vasculaires périphérique. Dans ce contexte, nous étudierons différentes méthodes de mesure des calcifications et la concordance des mesures effectuées entre différents logiciels. Nous validerons les méthodes mises au point sur des cohortes cliniques à notre disposition en particulier au niveau fémoral et carotidien dans le souci de la pertinence clinique de cet outil. A terme, une solution de logiciel clinique prête à l'emploi est envisagée. Par la suite, nous explorerons les propriétés mécaniques des calcifications, en termes de résistance à la compression, déformabilité afin d'identifier les facteurs prédictifs de « recoil » précoce ou tardif. Pour cela nous disposerons d'un banc d'essai pulsatile dans lequel un vaisseau calcifié peut-être traité par angioplastie ou stenting et les caractéristiques mécaniques évaluées. Enfin un travail en parallèle sur ce banc d'essai vise à évaluer l'efficacité de certains outils thérapeutiques dédiés sur les CA.

Arterial calcification (AC) has long been considered an inert marker of atherosclerosis and a functionally passive phenomenon. In reality, it is a highly regulated process involving numerous fundamental molecular and cellular mechanisms. A better understanding of these mechanisms opens the possibility of identifying therapeutic targets. The clinical impact of atherosclerosis is significant, as its presence significantly increases the risk of limb amputation and stroke, independent of what is predicted by standard cardiovascular risk scores such as Framingham. With the advent of endovascular treatments, and in particular the different techniques of vessel preparation, ACs now play a central role in the debate due to their impact on patency. Indeed, several authors have shown that calcifications are a short-term factor for procedural failure and early thrombosis and a long-term protective factor against restenosis. Early thrombosis may be partly explained by the stress exerted by the calcifications, the so-called ''recoil''. The thrombosis précoce can in part be explained by the contraintes exerted by the calcifications, called ''recoil''.Restenosis is defined as the proliferation of smooth muscle cells in response to local irritation of the arterial wall (angioplasty, stenting), ultimately leading to a reduction in the arterial lumen. However, the relationship between calcification, recoil and restenosis needs to be clarified from multiple perspectives, including histologic, CT and mechanical. First, in a previous clinical study, we observed that the most calcified lesions had a lower risk of restenosis, with the hypothesis that this could be explained by the rarefaction of smooth muscle cells in calcified lesions. We aim to verify this hypothesis with histologic evidence. Second, there is currently no accurate computerized tool to assess and quantify peripheral arterial calcifications, which limits our ability to identify patients at high risk for early thrombosis/stent replacement/residual stenosis. A detailed study of calcifications may allow identification of this population and suggest appropriate vascular preparation (atherectomy-type debulking, lithotripsy). The scannographic calcium score is routinely used in coronary artery disease and is a marker that influences treatment. We believe it is critical to develop the same type of tool in peripheral vascular territories. In this context, we will investigate different methods to measure calcifications and the concordance of measurements between different software programs. We will validate the methods developed in the clinical cohorts available to us, particularly in the femoral and carotid arteries, to ensure the clinical relevance of this tool. Ultimately, a ready-to-use clinical software solution is envisaged. We will then study the mechanical properties of calcifications in terms of compressive strength and deformability to identify factors that predict early or late recoil. To this end, we will have a pulsatile test bed in which a calcified vessel can be treated by angioplasty or stenting and its mechanical properties assessed. Finally, parallel work on this test bed will evaluate the efficacy of specific therapeutic devices on AC.