Alors que 1 % des patients pédiatriques souffrent de malformations cardiaques, les substituts valvulaires présentement disponibles sur le marché leur sont imparfaits : taille inadéquate, absence de croissance, etc. L’hypothèse est qu’il est possible de fabriquer par génie tissulaire, via la méthode par auto-assemblage, des substituts valvulaires adaptés aux besoins pédiatriques spécifiques. Ce projet de maîtrise, visant à améliorer la méthode de fabrication, s’inscrit à la suite de travaux précédents de notre groupe de recherche, qui avaient conduit à la mise au point de deux techniques de production. L’approche préconisée consiste à ensemencer directement des fibroblastes dermiques sur la surface de gabarits de polycarbonate, traités au plasma pour favoriser leur adhésion, suivi d’une maturation dans un milieu de culture sans sérum, puis d’une phase de contraction jusqu’aux dimensions prédéterminées, permettant aux rebords des feuillets une bonne coaptation. Pour ce faire, quatre expériences préliminaires ont d’abord été conduites afin de jeter les bases de la culture sur gabarits 3D usinés. Ces dernières ont permis d’obtenir des feuillets cellulaires manipulables sur des gabarits à géométrie simplifiée, d’améliorer leurs propriétés mécaniques selon le fini de la surface usinée et avec un milieu de culture sans sérum, de réduire leur pourcentage de contraction et d’optimiser le traitement plasma. Les essais de fabrication des substituts valvulaires ont par la suite permis de faire progresser la technique, mais n’ont pas produit les résultats escomptés. Ainsi, des optimisations restent à apporter afin que la méthode soit un succès. En effet, l’hypothèse principale quant à ces insuccès est liée à une surface d’échanges gazeux insuffisante entraînant potentiellement une hypoxie cellulaire et une acidification du milieu de culture secondairement au dioxyde de carbone. En regard des expériences préliminaires prometteuses, de futurs essais tenant compte des recommandations présentées dans ce mémoire pourraient toutefois mener à la fabrication de substituts valvulaires adaptées aux patients pédiatriques / While 1% of children are born with a cardiac defect, valve prostheses actually available on the market do not meet their needs: oversized, non-growing, etc. The hypothesis is that it is possible to fabricate a tissue-engineered heart valve prosthesis (TEHV) with the self-assembly method adapted to the paediatric specific needs. This master level project, with the objective of improving the fabrication method, follows the work of our research group, which led to two different valve prosthesis fabrication techniques. The chosen approach consists in seeding dermal fibroblasts directly on the surface of plasma treated polycarbonate templates to ensure cell adherence, followed by maturation in a serum-free cell culture media (SFM) and a contraction phase to predetermined dimensions, allowing for a good coaptation of the leaflets. To reach this goal, four preliminary experiments were first conducted to set the ground for cell culture on 3D machined templates. They led to manipulable cell sheets on templates with a simple geometry, to increased mechanical properties due to the machined surface characteristics and the SFM, to a reduced contraction percentage and to the optimization of the plasma treatment. Subsequently, valve prosthesis fabrication assays allowed the method to progress further but did not end with the expected results. Therefore, optimizations are still required to make the method succeed. Indeed, the main hypothesis for this failure is a too small gas exchange area potentially leading to cell hypoxia and culture medium acidification secondary to carbon dioxide. Following the promising preliminary experiments, future trials considering the recommendations made in this thesis could lead to the successful fabrication of TEHV adapted to the paediatric patients.

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) représente une complication fréquente de lachirurgie cardiaque pédiatrique sous circulation extracorporelle (CEC). Son traitement resteessentiellement conservateur, visant à prévenir l’aggravation de l’atteinte rénale, ousubstitutif, par épuration extrarénale (EER). L’EER précoce améliore le pronostic des adultesen défaillance multiviscérale, mais ceci n’a pas été montré chez l’enfant après chirurgiecardiaque. Le diagnostic de l’IRA repose actuellement sur une diminution du débit defiltration glomérulaire (DFG), reflété par la hausse de la créatinine sérique (sCr), et laréduction de la diurèse. Ces critères traduisent une perte de la fonction glomérulaire ; orl’atteinte initiale dans l’IRA post-chirurgicale se situe au niveau tubulaire. Ces critères sontpeu spécifiques et tardifs, et risquent de retarder le diagnostic et la prise en charge de l’IRA.Des nouveaux biomarqueurs rénaux, traduisant la présence d’une lésion tubulaire, dont leNeutrophil Gelatinase-Associated Lipocaline urinaire (NGALu) est le plus populaire,permettraient un diagnostic plus précoce.Objectif. L’objectif de ce travail est triple : (i) explorer l’association entre le délai de la miseen route de l’EER et le pronostic à court et moyen terme chez le patient < 1an qui développeune IRA post-chirurgie cardiaque ; (ii) explorer les performances diagnostiques desvariations précoces de la sCr pour l’IRA sévère ; et (iii) explorer les performancesdiagnostiques de l’élévation de NGALu pour l’IRA sévère dans des populations similaires depatients < 1an.Méthode. Une cohorte monocentrique rétrospective de patients < 1an constituée sur 10 ansa servi pour étudier l’association entre le délai de la mise en route de l’EER et la survie àcourt et moyen terme. La technique de pondération inverse par le score de propension a étéutilisée afin de réduire le biais associé aux changements des pratiques inhérents à la longuepériode d’inclusion. Une deuxième cohorte monocentrique rétrospective de patients < 1anconstituée sur 3 ½ ans a servi pour étudier les performances diagnostiques des variationsprécoces de la sCr pour l’IRA sévère. Enfin, une troisième cohorte monocentriqueprospective de patients < 1an constituée sur 18 mois a servi pour étudier les performancesdiagnostiques de NGALu pour l’IRA sévère. Pour l’étude des deux biomarqueurs, sCr etNGALu, la méthodologie utilisée a été similaire : partition des trajectoires individuelles devariation, puis analyse de l’association avec un critère composite (recours à l’EER et/oudécès postopératoire) et définition du profil à faible risque d’IRA; enfin, utilisation de laméthodologie des courbes ROC et des tables de reclassification pour quantifier leursperformances diagnostiques respectives.Résultats. La mise en route de l’EER le jour de la chirurgie ou le lendemain a été associéeavec une augmentation d’environ 45% de la survie à 30 et 90 jours. La variation de la sCrdans les 2 jours suivant la chirurgie a été spécifique mais peu sensible et peu discriminantepour le diagnostic de l’IRA sévère ; le profil à faible risque, rencontré chez près de 50% despatients a été une diminution durable d’environ 25% de la sCr par rapport à la valeur basale.NGALu a été discriminant et prédictif pour le critère composite ; la concentration de NGALu aaugmenté dans les 2 heures suivant la chirurgie, et est restée élevée chez les patientsprésentant le critère composite.Discussion et conclusions. Si la prise en charge précoce par EER de l’IRA sévère est unepriorité en termes de pronostic chez le patient < 1an, alors il faut se munir de moyensdiagnostiques précoces et performants. La variation précoce de la sCr est peu sensible etpeu discriminante. En revanche, l’élévation précoce de l’NGALu présente d’excellentesperformances diagnostiques pour l’IRA sévère, faisant de NGALu un marqueur rénalprometteur dans la population < 1an bénéficiant d’une chirurgie cardiaque. / Acute kidney injury (AKI) is common following congenital cardiac surgery withcardiopulmonary bypass (CPB). To date, no prophylactic intervention has proved to beuseful for the prevention of postoperative AKI. When AKI occurs, treatment is mainlysupportive and, when severe, requires renal replacement therapy (RRT). Several reportshave shown better outcome with early RRT in adults with multiorgan failure. No such data isavailable in children undergoing cardiac surgery, and criteria for RRT vary among centres.The definition of AKI is a reduction in the glomerular filtration rate (GFR), and the diagnosis isbased on an increase in serum creatinine (sCr) and a reduction in urine output; these arefunctional criteria, translating the consequences of glomerular injury. However, it iscommonly admitted that the first pathophysiologic finding in AKI following cardiac surgery istubular injury. Besides, the functional criteria are late, are not specific, and may delay thediagnosis of AKI. Novel AKI biomarkers, specific of tubular injury are available nowadays,with urine Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocaline (uNGAL) being the most popular –they may allow for an early diagnosis of AKI.Objectifs. The aim of this work was: (i) explore associations between the delay to RRT, earlyand mid-term outcome in patients younger than 1 year of age who develop AKI followingcardiac surgery; (ii) assess the accuracy of early sCr variations and (iii) of uNGAL for severeAKI in two similar populations aged < 1 year.Methods. A single centre retrospective cohort of patients aged < 1 year undergoing surgeryover 10 years was used to asses the association between the delay to RRT et short and midtermsurvival. Inverse probability of treatment weighting was used to reduce bias due tochanges in practices that occurred during the long study period. A second retrospectivecohort of patients aged < 1 year undergoing surgery over 3 ½ years was used to asses theaccuracy of early sCr variations for the diagnosis of severe AKI. Finally, a third prospectivecohort of patients aged < 1 year undergoing surgery over 18 month was used to asses theaccuracy of uNGAL for the diagnosis of severe AKI. The study of both sCr and uNGAL useda similar methodology: first clustering of all individual trajectories of variation, enablingassessment of the association with a composite outcome (need for RRT and/or death) andidentification of the « normally expected » postoperative evolution of both sCr an uNGAL,associated with the best outcome; second, use of ROC curves and reclassification tables toassess the accuracy of each biomarker for the diagnosis of AKI.Results. Early RRT, initiated on the day of surgery or on day 1 following surgery, wasassociated with a 45% increase in 30-days and 90-days survival. Early sCr variation, within 2days of surgery, had a good specificity but was lacking sensitivity and discrimination for thediagnosis of severe AKI; the « expected » sCr evolution was a persistent 25% postoperativereduction relative to baseline. uNGAL had good discrimination and predictive ability for thecomposite outcome; uNGAL concentration increased within 2 hours of surgery, andremained high in patients with the composite outcome.Discussion and conclusions. If early RRT improves outcome in patients aged < 1 yearswith AKI following cardiac surgery, then it becomes important to perform an early diagnosisof severe AKI. To date, diagnosis of AKI is based on early sCr variations, but such variationslack sensitivity and discrimination for the diagnosis of severe AK. On the other hand, theincrease in uNGAL within hours of surgery has excellent accuracy for the diagnosis of severeAKI, making uNGAL a promising AKI biomarker in patients aged < 1 year undergoing cardiacsurgery with cardiopulmonary bypass.

La coagulopathie induite par la circulation extracorporelle (CEC) chez les enfants porteurs d’une cardiopathie congénitale et bénéficiant d’une chirurgie cardiaque est complexe et multifactorielle. La prise en charge de ces enfants est délicate et doit être spécifique aux caractéristiques de cette population. De plus, cette prise en charge doit être multimodale, basée sur la prévention et le traitement précoce et ciblé. <p>Dans la première partie de ce mémoire, nous avons étudié la place de l’acide tranexamique, agent antifibrinolytique, dans la prévention de la fibrinolyse chez les enfants bénéficiant d’une chirurgie cardiaque avec CEC. Nous avons évalué les propriétés pharmacocinétiques et pharmacodynamiques de la molécule dans cette population particulière. Notre hypothèse étant que l’utilisation de schémas adaptés pourrait permettre d’optimaliser la balance bénéfice/risque de l’utilisation prophylactique de l’acide tranexamique. <p>Nous avons également développé un modèle expérimental susceptible d’améliorer la sensibilité des tests viscoélastiques pour la détection de la fibrinolyse et qui pourrait être utilisé pour estimer la concentration minimale d’acide tranexamique nécessaire pour inhiber la fibrinolyse. <p>Dans la seconde partie de ce mémoire, nous avons étudié l’importance de l’implémentation d’une prise en charge adaptée de la coagulopathie, en utilisant un algorithme défini en tenant compte des caractéristiques de la population cible. Si le ROTEM® s’avère être un outil important, son utilisation doit être limitée aux enfants qui présentent un saignement anormal afin de guider l’administration de produits hémostatiques. L’ensemble de nos travaux contribue à l’amélioration de nos connaissances dans la prise en charge de l’enfant à risque de saignement en période péri-opératoire de chirurgie cardiaque. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished