Objectifs : caractériser (1) la morphométrie de la crosse afin d’examiner les critères favorisant les complications et la faisabilité d’endoprothèses (EP) standards. (2) les propriétés mécaniques de l’aorte ascendante (AA) chez le porc, homme sain et en cas de dissection aortique (DAo).Matériels et méthodes :Caractérisation morphométrique : A partir d’angioscanner aortiques les paramètres: (1) morphométriques élémentaires (2) géométriques ; (3) troncs supra-aortiques (TSAo), sont mesurésCaractérisation mécanique : In vivo : à partir de données échographiques et hémodynamiques, les paramètres élastiques sont calculés.In vitro : tests de traction bi-axiale sur l’AA plus une analyse histomorphométrique et microstructurale.Résultats :Caractérisation morphométrique : > de75% des patients ont une orientation des TSAo à ± 15° par rapport à la moyenne, et une variabilité de la distance entre les ostia TSAo de ± 4 mm.Les facteurs indépendants associés aux endofuites, défaut d’apposition et mal-positionnement sont respectivement:(1) collet proximal court; (2) angulation de la zone d’ancrage (valeur seuil 51°); et (3) indice tortuosité (valeur seuil 1.68) Caractérisation mécanique : In vivo : une grande compliance de l’aorte porcine comparé à l’homme et une rigidification en cas de DAo.In vitro : l’aorte porcine a un comportement linéaire comparé au caractère non linéaire chez l’homme. Conclusion : Ce travail montre :- le lien entre morphométrie et complications après EP, et la faisabilité d’EP standards pour la crosse.- le modèle porcin est inapproprié pour tester les EP de l’AA. - la rigidification de la paroi en cas de DAo influencera le choix des futurs EP. / Objectives: characterize (1) arch morphometry to examine criteria favoring complications after thoracic endovascular aortic repair (TEVAR) and feasibility of « off-the-shelf » fenestrated devices.(2) mechanical properties of ascending aorta (AA) in swine and humans, with and without aortic dissection.Materials and methods : Morphometric characterization : Computed tomographic angiography were analysed to calculate elementary morphometric, geometric and supra-aortic trunks data Mechanical characterization : In vivo: arterial pressure and diameters measured with echocardiophy are used to calculate elastic parameters.Ex vivo: biaxial tensile testing performed on AA plus histological and microstructural analysis. Results :Morphometric characterization : In > 75% of cases supra-aortic branches are positioned within 15° of each other and distances between them have a variability of ± 4 mm.Independant factors associated with endoleak, bird beak and mis-positioning are respectively : (1) short proximal neck (2) landing zone angulation (cut-off value: 51°); and (3) tortuosity index (cut-off value: 1.68). Mechanical characterization : in vivo: greater compliance of swine aorta compared to humans and a stiffer aorta in case of aortic dissectionBiaxial testing: linear stress-strain behavior of swine aorta, compared to a non linear one in human. Conclusion : our study reveals :- the impact of anatomy on complications occurrence after TEVAR, and suitable arguments for « off-the-shelf » fenestrated devices.- swine model is inappropriate to test AA dedicated stent-graft.- stiffer wall in aortic dissection has consequences on the choice of futur devices dedicated to AA.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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L’athérosclérose et la pathologie anévrysmale sont principalement caractérisées par un remodelage de laparoi artérielle au cours de leur évolution. Ce travail a examiné un aspect de la destruction de la paroiartérielle à travers l’étude de la métalloprotéase MMP-14 au cours de l’athérome et un aspect dereconstruction artérielle à travers l’étude d’une thérapie cellulaire d’un modèle d’Anévrysme de l’AorteAbdominale (AAA) par Cellules Souches Mésenchymateuses (CSMs).En utilisant un modèle de greffe de Moëlle Osseuse (MO) dans des souris Ldlr-/-, nous avons montré que ladélétion d’expression de MMP-14 dans les cellules issues de la MO provoquait une accumulation decollagène interstitiel dans la plaque athéromateuse sans modification de la composition cellulaire nivariation de taille. Une mesure de l’activité collagénolytique par substrat fluorescent a confirmé que ladélétion en MMP-14 chez les macrophages provoquait une baisse de l’activité collagénolytique. Cetteactivité est indépendante de l’activité MMP-2 et MMP-8 et pourrait être médiée partiellement parl’activation de MMP-13. Nous avons mis en évidence la présence de CSMs à la surface luminale de thrombus de AAA et nous avonsmontré une diminution significative des CSMs circulantes chez des patients porteurs de AAA. Nous avonspu stabiliser la croissance de AAA expérimentaux chez le rat à partir de xénogreffe artérielle par perfusionendoluminale de CSMs. La perfusion de CSMs provoquait une diminution de l’inflammation à court termeet favorisait la reconstruction artérielle par accumulation de collagène et d’élastine à moyen terme.En conclusion, l’activité collagénolytique de MMP-14 est un des mécanismes moléculaires possibles del’évolution de la plaque athéromateuse par rupture de plaque. Elle ouvre la perspective d’une nouvelleapproche thérapeutique et pourrait être une cible comme substrat pour une imagerie fonctionnelle de laplaque athéromateuse. L’évolution de la maladie anévrysmale pourrait être secondaire à une altération dessystèmes de réparation tissulaire dont les CSMs seraient des acteurs clé. La perfusion endoluminale desCSMs dans un modèle expérimental a permis la restauration de ces systèmes de réparation tissulaire etouvre la perspective d’un nouvel outil thérapeutique contre les AAA / Pas de résumé anglais

L’anévrisme de l’aorte abdominale (AAA) est une pathologie devant être traitée par un acte chirurgical afin d’éviter une rupture, mortelle dans la majorité des cas. Son traitement par chirurgie endovasculaire (EVAR) a pour objectif d’éviter toute opération trop lourde et invasive en déposant une endoprothèse au sein de l’AAA par voie artérielle, à laquelle le chirurgien accède via une simple incision de l’artère fémorale. Les diffeìrents retours cliniques montrent globalement que les probleÌmes post-opeìratoires observeìs - migration, plicature, endofuite, rupture – sont intimement lieìs aÌ la conception des endoprotheÌses actuelles, reìaliseìes par l’assemblage d’un corps textile avec un exosquelette sutureì sur ce dernier. Ces dernières preìsentent aujourd’hui un comportement mécanique treÌs heìteìrogeÌne, et éloigné de celui de l’aorte native. Ces problèmes post-opératoires conduisent très souvent à une nécessité de ré-opération des patients, ce qui réduit à long terme les bénéfices de la chirurgie endovasculaire.Les sollicitations in-vivo auxquelles est soumise l’endoprothèse sont diverses. La sollicitation principale de gonflement engendrée par la pression du flux sanguin, s’accompagne d’une compression exercée par les organes environnants, mais également de la flexion due aux mouvements du patient et aux géométries tortueuses des anévrismes, etc. Le comportement mécanique de l’endoprothèse doit être biomimétique dans la mesure du possible afin de se calquer sur la portion artérielle d’origine, i.e. limiter des discontinuités mécaniques aux collets, responsables d’hyperplasie intimale.Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de contribuer au développement et à l’optimisation d’endoprothèses vasculaires, issues d’une technologie de fabrication innovante permettant d’insérer une trame hélicoïdale métallique en NiTi au sein d’un corps textile PET tricoté par maille jetée. Cette technologie permet de réaliser des structures textiles homogènes sans exo-squelette. Dans le but d’optimiser les structures produites, différents essais expérimentaux ont été mis en place, couplés à des techniques d’imagerie 2D ou 3D – micro-tomographie RX synchrotron et de laboratoire – afin de caractériser leur comportement mécanique ainsi que leur comportement au fluide (perméabilité). Les résultats de ces différents essais sont comparés lorsque cela est possible à des résultats expérimentaux ou numériques de la littérature sur l’aorte saine, ainsi qu’à des données concernant des produits du marché. Le but final de ces travaux est d’accéder au développement d’une structure endoprothétique type, dont le comportement est proche de celui de l’aorte abdominale native et permettant de limiter les problèmes post-opératoires observés aujourd’hui. / Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a pathology that must be repaired by a surgical procedure to avoid a rupture, lethal in most of the cases. Endovascular aneurysm repair (EVAR) is a non-invasive procedure, allowing the deployment of a stent-graft inside the aneurysmal sac. Nevertheless, clinical feedback currently available for stent-grafts show that many complications after surgery – migrations, thrombosis, endoleaks, rupture – are closely linked to the mechanical behaviour of the stent-grafts, which is heterogeneous and very far from the one of the aorta. This behaviour is induced by the design of current stent-grafts, made by assembling a textile body with an exoskeleton sutured on the latter. These post-operative problems frequently lead to a second operation of the patient, which drastically reduces the benefits of endovascular surgery.In-vivo, stent-grafts are submitted to various loadings: inflation induced by the blood pressure, compression due to surrounding organs, but also bending due to the patient motion or the aorta tortuosity, etc. As far as possible, the mechanical behaviour of stent-grafts must also be as closed as possible to the original aorta, to avoid mechanical discontinuities that may be responsible for intimal hyperplasia.In this context, the principal purpose of this thesis is to contribute to the development and the optimization of vascular endoprostheses, resulting from an innovative manufacturing technology whose target is to insert a helical metallic wire in NiTi within a knitted PET textile body. This technology allows to build homogeneous textile tubes without any exo-skeleton. In order to optimize these structures, various experimental tests coupled with 2D or 3D imaging techniques – Synchrotron and laboratory X-ray micro-tomography – have been developed to characterize the mechanical behavior as well as permeability of these tubes. The results of these different tests are compared to experimental or numerical results of the literature regarding the native aortic tissue, as well as data concerning market products. The ultimate goal of this work is to provide new stent-grafts whose behavior is close to the native abdominal aorta, and which limit current post-operative problems.

L'anévrysme de l'aorte abdominale (AAA) est une pathologie vasculaire caractérisée par une augmentation du diamètre de l'aorte de plus de 1, 5 fois le diamètre de référence et une perte du parallélisme de la paroi au niveau infra rénal. Les AAA affectent de manière prépondérante les homes âgés avec une prévalence de 5%. La rupture d'un AAA est responsable de 1à 4% de la mortalité chez les hommes de plus de 65 ans. Dans le cas d'une rupture, la mortalité est supérieure à 70-95%. C'est pourquoi les AAA sont une des causes majeures de mortalité dans les pays industrialisés avec une population vieillissante. L'age, le sexe masculin, la consommation de tabac, la susceptibilité génétique et la présence d'une autre localisation d'athérosclérose sont des facteurs de risque connus pour le développement d'un AAA. La rupture peut être prévenue par une chirurgie vasculaire qui permet de diminuer la mortalité chez les patients atteints d'AAA. Néanmoins, la plupart des patients atteints d'AAA sont asymptomatiques et la majorité ne sont pas diagnostiqués avant la rupture. Au cours de ce travail de thèse, nous avons utilisé des techniques de protéomique différentielle dans le but d'analyser et comparer des échantillons provenant de plasma et de cellules (cellules musculaires lisses, monocytes différenciés en macrophages) de patients présentant ou non un AAA. Ces analyses ont été réalisé avec comme but les objectifs suivants : a) Identifier et évaluer les marqueurs biologiques potentiels pour un dépistage des AAA, qui permettrait un diagnostique précoce et donc un traitement précoce de cette pathologie. b) De permettre une meilleure connaissance des mécanismes physiopathologiques impliqués dans l'évolution des AAA par le biais des résultats obtenus lors de l'analyse protéomique différentielle. En ce qui concerne l'analyse protéomique des cellules, l'utilisation de la technique DIGE par saturation associée avec l'utilisation du logiciel SameSpots, a permis l'identification de 2 profils protéiques différents dans l'ensemble des types cellulaires étudiés, indépendamment du statut du patient. Ces deux protéomes différents sont le résultat d'un biais technique du à l'utilisation d'un traitement à la DNase I des échantillons dans le but d'éliminer les acides nucléiques présents. Nous avons montré que le traitement à la DNase I produisait des changements de profil protéique de ces deux types cellulaires. Les protéines principalement affectées par ce traitement sont celles impliquées dans le mouvement cellulaire, la réorganisation du cytosquelette d'actine, et l'apoptose. Du fait de la présence de ce biais technique, la comparaison entre les échantillons de cellules obtenues de patients présentant ou non un AAA n'a pas permis de résultats concluants. L'analyse protéomique du plasma a été effectué en collaboration avec le laboratoire du Pr Goodlett à Seattle (USA). Deux approches différentes de spectrométrie de masse ont été utilisées pour comparer les échantillons plasmatiques de patients présentant ou non un AAA. La première approche combine l'utilisation de l'analyse MS PAcIFIC avec le calcul spectral et la seconde approche combine l'analyse des données MS de manière indépendante avec un marquage TMT isobarique. Après validation par western blot, quatre protéines ont été validées comme différentiellement exprimées dans le plasma de patients présentant ou non un AAA : l'adiponectine, la superoxide dismutate extracellulaire, la kallistatine et la carboxipeptidase B2. Ces protéines sont impliquées dans la pathologie anévrysmale et peuvent être des potentiels marqueurs biologiques pour le diagnostique de AAA. Des études dans de grandes cohortes seront nécessaires pour valider leur utilisation pour le dépistage des AAA dans la population à risque. Cela permettrait une détection précoce de la maladie et une diminution de la mortalité de la population âgée dans les pays industrialisés.

Les leucotriènes sont les métabolites de l'acide arachidonique formés via la voie de la 5-lipoxygénase. De par leurs propriétés pro-inflammatoires, vasoconstrictrices, chimiotactiques et prolifératives, ils sont impliqués en physiopathologie cardiovasculaire. Nous avons, dans cette thèse, mis en évidence la contribution des cystéinyl leucotriènes aux effets vasoconstricteurs de l'angiotensine II et de la noradrénaline sur l'aorte de plusieurs modèles de diabète et d'hypertension artérielle essentielle chez le rat. De plus, la 5-lipoxygenase a été localisée au niveau vasculaire. Enfin, nous avons constaté une activation de la voie de synthèse des leucotriènes dans ces conditions pathologiques, qui a été confirmée chez des patients diabétiques de type 1. L'ensemble de ces données suggère l'interêt potentiel de l'inhibition de la voie de la 5-lipoxygénase dans la prise en charge des pathologies cardiovasculaires.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'aorte conduit le sang oxygéné aux organes et amortit l'onde pulsatile cardiaque. Au cours du vieillissement, elle est exposée à des altérations hémodynamiques et à une rigidité augmentée, elle-même associée à la mortalité.L'objectif de ma thèse est de proposer, à partir de l'IRM et des simulations, des indices non-invasifs de l'hémodynamique aortique locale, qui soient simples, rapides et complémentaires aux indices IRM de géométrie et de fonction aortiques établis.Un premier volet est consacré au développement et la personnalisation d'un modèle 1D de l'aorte descendante, validé qualitativement et quantitativement avec des données IRM sur 7 sujets, afin d'extraire des paramètres de pression, vitesse et surface.Un second volet, dédié aux données IRM, est centré sur :la comparaison de 7 méthodes d'évaluation de la pulsatilité aortique et leur validation avec la référence sur 70 sujets sainsla quantification du flux réverse aortique et l'étude de sa variation avec l'âge, ainsi que l'identification de ses déterminants sur 96 sujets sainsl'estimation automatique d'indices hémodynamiques de la sténose valvulaire aortique (SVA) et leur comparaison à l'échocardiographie Doppler sur 53 patients avec une SVA et 21 contrôles.Ainsi, le modèle aortique pourrait aider à identifier les déterminants des altérations aortiques et à consolider les observations in vivo. Par ailleurs, les outils mis au point pour l'analyse reproductible des données d'IRM fournissent des indices caractéristiques du vieillissement, qui pourraient être étudiés vis-à-vis des organes cibles (coeur, cerveau, rein, etc.) dans les pathologies cardiovasculaires (hypertension artérielle, drépanocytose). / The aorta conducts oxygenated blood to organs and also cushions the cardiac pulse wave. Such artery is exposed to age-related hemodynamic alterations and increased stiffness, which is associated with mortality. The objective of my PhD thesis is to propose, using MRI and numerical simulations, non-invasive indices of local aortic hemodynamics, which would be simple, fast and complementary to established aortic geometry and function MRI indices. A first work aims at developing and personalizing a 1D model of the descending aorta, as well as validating such model both qualitatively and quantitatively against MRI data acquired in 7 subjects, to eventually extract pressure, velocity and area parameters. A second work, which is based on MRI data, focuses on: the comparison of 7 methods for the evaluation of aortic pulsatility and their validation against the reference method in 70 healthy subjects, the quantification of aortic reverse flow and its variation with age, as well as the identification of its prime determinants in 96 healthy subjects, : the automated estimation of hemodynamic indices in aortic valve stenosis (AVS) as well as their comparison with the reference Doppler echocardiography, in 53 patients with AVS and 21 controls. Thus, the aortic model could help to identify determinants of aortic alterations and to strengthen in vivo observations. Besides, software tools developed for the reproducible analysis of MRI data provide indices that are characteristic of aging, and which could be studied in relation to end-target organs damage (heart, brain, kidney, etc.) in the setting of cardiovascular pathologies (hypertension, sickle cell disease).