L’assistance ventriculaire constitue une voie thérapeutique prometteuse de l’insuffisance cardiaque terminale. En dépit des progrès, notamment dans le développement des assistances de type shunt ventriculo-aortique, les écueils relatifs à l’encombrement, à l’alimentation et/ou aux interactions avec le sang de ces dispositifs limitent leur application clinique. Récemment, le concept de Compression Cardiaque Directe (DCC) apparaît comme une piste prometteuse en palliant les difficultés sus-citées. Dans ce travail de thèse, nous avons mis l’accent sur la conception et le test de faisabilité d’une solution de Compression Cardiaque Directe de type mécanique et entièrement implantable appelée l’Exosquelette Cardiaque. Notre travail expérimental a porté, dans un premier temps, sur la conception assistée par ordinateur et sur la modélisation numérique permettant ainsi d’optimiser et de prédire (i) les interactions tissus myocardiques/dispositifs et (ii) les pressions ventriculaires générées. Ensuite, un prototype fonctionnel a été réalisé par fabrication additive (titane, polymères) en s’appuyant sur les données issues de la modélisation et en respectant les contraintes énergétiques, mécaniques et architecturales anatomiques. Enfin, nous avons conduit une phase d’évaluation du potentiel de ce dispositif original sur un modèle de cœur ex vivo. Nous avons pu concevoir et valider un modèle numérique fondé sur le principe des éléments finis. Ce modèle à la fois simple et robuste, a permis de simuler (i) l’impact des points de fixation du dispositif sur le tissu cardiaque, (ii) l’efficacité de la compression externe sur la genèse des pressions intraventriculaires et (iii) l’influence de la compression mécanique externe sur le tissu cardiaque. Le prototype issu de ce travail de thèse a pu produire des résultats prometteurs concernant (i) la restauration physiologique de la pression intraventriculaire, (ii) la consommation énergétique suffisamment basse et (iii) le design compatible avec les contraintes anatomiques thoracique. L’ensemble de ces résultats esquissent la possibilité d’une implantation totale de l’Exosquelette Cardiaque chez le patient / Ventricular assistance is a promising therapeutic pathway for terminal chronic heart failure. Notwithstanding the progress made for the development of aorto-ventricular shunt pump among other things, the difficulties relatives to footprint, power supply and/or blood-device interactions are somehow limiting their clinical applications. Recently, direct cardiac compression (DCC) was suggested as a promising lead to overcome the difficulties mentioned above. In this work, we focused on the design and the feasibility of an implantable and mechanical Direct Cardiac Compression device called: The Cardiac Exosqueleton. Our experimental work used Computer Assisted Design (CAD) and numerical modeling to optimize and predict (i) tissue-device interactions and (ii) pressure generation inside ventricular cavities. Then, a functional prototype was realized by additive manufacturing (titanium, polymer) with the help of modeling data and with respect to the anatomical, mechanical and energetical limitations. Finally, we conducted an evaluation of the ability of our device on both in vitro setup and ex vivo heart. We were able to conceive and validate a numerical model based on finite element techniques. This simple yet robust model allowed us to study (i) the impact of suture fixation of a device at the apex of the heart, (ii) the influence of the direct cardiac compression on intracardiac pressures and (iii) overall and local tissue stress in the myocardium. Our prototype showed promising results concerning (i) the restoration of physiological intraventricular pressures, (ii) a low energy consumption and (iii) a shape that is compatible with the thoracic anatomical constraints. All of these results allow us to envision a total implantation of the cardiac exoskeleton into the patient

La pandémie de maladies cardiovasculaires, actuellement en hausse, pose un problème majeur de santé publique. Malgré les progrès remarquables de la médecine au cours des précédentes décennies, les maladies cardiovasculaires constituent à l’heure actuelle la première cause de mortalité et de morbidité dans le monde. Parmi ces maladies, l’insuffisance cardiaque occupe une place assez importante. Les recherches réalisées au cours de ces dernières années ont permis d’établir que de nombreux facteurs de risque cardiovasculaire comme l’hypertension artérielle, le diabète, l’hyperlipidémie, l’obésité et le tabagisme s’accompagnent d’une dysfonction endothéliale précoce, caractérisée par la diminution de la biodisponibilité du monoxyde d’azote, et d’une rigidité artérielle. La DE semble être le dénominateur commun aux lésions microvasculaires, résultant d’une augmentation du stress oxydatif et d’une activation des voies de l’inflammation. Les conséquences fonctionnelles de ces lésions sont une altération de la capacité de la vasodilatation en réponse aux stimuli physiologiques, une augmentation de la rigidité artérielle et une ischémie tissulaire relative.Pour ce faire, nous avons étudié l’effet des différents facteurs affectant la fonction endothéliale microvasculaire et la biodisponibilité endothéliale du NO chez le sujet sain et pathologique, à l’aide d’une technique non invasive et reproductible appelée « laser Doppler imaging ».Nous avons dès lors démontré que le jeûne intermittent améliore la fonction endothéliale microvasculaire, produit une augmentation de la biodisponibilité du NO chez des sujets masculins en surcharge pondérale par rapport au groupe contrôle, de même qu’il exerce un effet favorable sur la tension artérielle et les paramètres biologiques.Dans un deuxième temps, nous avons examiné les effets des assistances ventriculaires à flux continu centrifuge sur les patients insuffisants cardiaques au stade terminal. Ainsi, nous avons pu montré que ces pompes, n’altèrent pas la dysfonction endothéliale existante chez les patients non assistés, et qu’elles sont respectueuses de la production du vWF, et permettent ainsi de diminuer l’incidence des hémorragies sans pour autant induire de thromboses. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished