Modeling biodegradable stents and their effect on the arterial wall

Résumé : Les stents sont aujourd’hui le traitement le plus courant des stades avancés de l’athérosclérose. Le concept de stents bioresorbables (BRS) est basé sur l’idée qu’un stent n’est nécessaire que jusqu’à la guérison de l’artère – suite à quoi il serait préférable que le stent disparaisse, afin de retrouver un état plus physiologique. Le déploiement d’un stent altère significativement les contraintes mécaniques exercées sur la paroi artérielle, or celles-ci jouent un rôle important dans l’incidence de complications telle que la resténose et l’hyperplasie néointimale. Dans le cas d’un BRS, les contraintes mécaniques dans le stent comme dans la paroi artérielle évoluent au fur et à mesure que le stent se dégrade. De plus, la dégradation du stent par hydrolyse peut être accélérée par ces contraintes : un couplage supplémentaire qui doit être pris en compte. Nous nous intéressons à la détermination de l’évolution des contraintes dans le stent et dans l’artère pendant le déploiement puis la dégradation du stent, ainsi qu’à l’influence de ces contraintes sur la dégradation du stent et sur le remodelage de la paroi, qui est également influencé par la dénudation de l’endothélium et par l’inflammation induite par l’implantation d’un BRS. Pour atteindre ces objectifs, nous avons développé un modèle 3D par éléments finis du déploiement et de la dégradation d’un BRS en acide polylactique tenant compte du couplage entre l’artère et le stent. Il permet notamment de prédire les zones de démantèlement dustent et l’évolution de l’épaisseur de la paroi artérielle en réponse à l’implantation d’un BRS. Etant donné que le modèle repose fortement sur des paramètres qui doivent être déterminés expérimentalement, nous nous sommes intéressés au développement d’une méthode expérimentale pour suivre la dégradation d’un BRS. Nous avons utilisé la tomographie par cohérence optique (OCT) pour suivre régulièrement la dégradation de stents déployés dans des tubes et immergés dans du sérum physiologique à 37°C pendant deux ans. Nous avons ensuite développé une méthode qui détecte automatiquement les struts des stents sur les images OCT et quantifie leur intensité de niveau de gris. Les résultats suggèrent que cette méthode automatisée d’analyse d’images OCT est un outil prometteur pour évaluer quantitativement l’état de dégradation d’un BRS. Enfin, nous nous sommes intéressés à la capacité d’une artère stentée à s’adapter à une modification du cisaillement ressenti. Nous avons étudié l’évolution de la lumière artérielle de porc stentés suivis in vivo par OCT ainsi que le cisaillement associé. Alors qu’un stent métallique bloque le remodelage artériel, nous avons observé qu’un BRS – probablement grâce au démantèlement du stade final de la dégradation – libère le vaisseau et permet ainsi l’adaptation de son diamètre de manière à diminuer le cisaillement et l’inadéquation avec l’artère non stentée. L’adaptation de la lumière artérielle permise par le démantèlement du stent pourrait être prise en compte dans de futurs modèles numériques.
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Thèse
Biomechanics [physics.med-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. English. 〈NNT : 2016SACLX034〉
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Soumis le : lundi 6 novembre 2017 - 22:14:15
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Johanne Mensah-Gourmel. Modeling biodegradable stents and their effect on the arterial wall. Biomechanics [physics.med-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. English. 〈NNT : 2016SACLX034〉. 〈tel-01599263v2〉

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