La resténose intra-stent (RIS) est une complication importante du traitement endovasculaire des sténoses et occlusions artérielles dont l’incidence est réduite par les stents actifs. Ces derniers entraînent un retard de cicatrisation de la paroi vasculaire et parfois une réaction d’hypersensibilité au polymère, pouvant être responsable d’une thrombose aigue tardive. En raison de l’absence de modèle ex vivo validé, le modèle animal est actuellement obligatoire pour l’étude de la RIS. Ces modèles posent des problèmes éthiques et ne permettent pas une étude satisfaisante des stents actifs en raison de l’impossibilité d’effectuer des prélèvements réguliers. Le but de ce travail est d’une part l’exploration de deux nouvelles cibles thérapeutiques dans la RIS, l’hémine et EP224283, et d’autre part la mise au point d’un bioréacteur pour l’étude ex vivo hémodynamique de la RIS. Analyse in vivo. Les modèles de RIS utilisés étaient le stenting d’aorte de rat et le stenting d’artères iliaques de lapins hypercholestérolémiques. Sept ou 28 jours après l’implantation du stent, les artères stentées étaient prélevées puis soit incluses en résine pour analyse morphologique, soit congelées pour analyse de l’expression protéique. L’hémine était administrée par voie intrapéritonéale et EP224283 par voie sous cutanée toutes les 48 heures. Les témoins recevaient du sérum physiologique. L’analyse histomorphométrique après traitement par hémine montrait une réduction significative de 30% de la formation de néointima chez le rat et de 48% chez le lapin. La ré-endothélialisation des mailles du stent, analysée en microscopie électronique, était comparable à celle des témoins. L’analyse protéique montrait chez les rats traités par hémine : une réduction de l’expression des cytokines inflammatoires et des protéines impliquées dans la prolifération et la migration des CMLV (ERK1/2 et RhoA), associée à une augmentation de l’expression des protéines régulatrices de la prolifération (p21 et p27), et une réduction de l’apoptose. L’analyse histomorphométrique montrait chez les rats traités par EP224283 une réduction significative de formation de néointima de 20%. L’analyse protéique montrait une réduction de l’expression des protéines impliquées dans la prolifération des CMLV (ERK1/2 et Akt) associée à une augmentation de la forme active de p38, régulatrice de la prolifération. L’expression de Ki67 était réduite chez l’ensemble des rats traités témoignant d’une réduction de prolifération cellulaire. Analyse ex vivo : En partenariat avec l’ENSAM (Paris), nous avons confectionné et breveté un bioréacteur pour l’étude ex vivo de la RIS en conditions hémodynamiques et biologiques semblables au vivant. Ce bioréacteur fait circuler un flux pulsé dans 6 artères branchées en dérivation et immergées dans du milieu de culture cellulaire. Ce circuit est logé dans un incubateur afin de maintenir les tissus vivants durant l’expérimentation. Son objectif est d’affiner l’étude des nouveaux stents actifs par la possibilité de prélèvements multiples, d’analyser les écoulements, de travailler avec des artères humaines (prélevées lors de dons d’organes) et de s’affranchir en partie du modèle animal. Ces travaux montrent l’intérêt de deux nouvelles molécules thérapeutiques dans la RIS. Celles-ci limitent la prolifération cellulaire sans empêcher la cicatrisation de la paroi vasculaire. Notre modèle d’étude ex vivo hémodynamique de la RIS n’a jamais été décrit dans la littérature et permettra une analyse précise des nouveaux stents. Ce modèle va réduire le recours à l’expérimentation animale. Nos travaux futurs comprendront la mise au point de nouveaux stents actifs à l’hémine et à EP224283, ainsi que la validation et l’exploitation du modèle de RIS hémodynamique ex vivo. / In stent restenosis (ISR) is a major complication of endovascular treatment due to an excessive healing of the arterial wall. Drug eluting stents (DES) reduce the rate of ISR but expose to late stent thrombosis, related to a delayed or incomplete healing of the arterial wall, and also to hypersensitivity reactions induced by the polymer. Currently animal models are mandatory to investigate ISR as there is no reliable in vitro model. Nevertheless, these models are often far from human ISR, because of the underlying atherosclerosis process. They are also not suitable for testing DES because several experimentations and multiple samples are required. In this work, we assess the effects of two new therapeutic molecules to reduce ISR, hemin and EP224283, and we developed a new in vitro model of ISR, reproducing a hemodynamic and biological physiological environment. In vivo analysis. In stent restenosis models were stent implantation in rat abdominal aorta or in hypercholesterolemic rabbit iliac arteries. Seven or 28 days after stent implantation, the stented arteries were removed and either frozen for protein analysis or placed in fixative for morphological analysis with optical or electronical microscopy. Animals received hemin intraperitoneally or EP224283 subcutaneously every 48 hours. Control animals received saline. Histomorphological analysis at day 28 revealed that in the hemin treated group, the extent of neointima area was significantly reduced compared to the control group. A 30% decrease was observed in rats and 40% in rabbit. Endothelial coverage in electronic microscopy was similar in hemin-treated rats and rabbit when compared to their controls. The protein analysis in rats revealed that hemin limited the early inflammatory response and cellular mechanisms implicated in VSMC proliferation (ERK1/2 and p21 p27), in VSMC migration (RhoA) and reduce apoptosis. At day 28, EP224283 significantly reduced neointima growth around 20% in rats. Protein analysis revealed that EP224283 reduced vascular smooth muscle cells proliferation pathways: both ERK1/2 and Akt activated form were down-regulated in the treated rats, and p38 activated form were up-regulated. Expression of Ki67 was also reduced in both hemin and EP224283 treated group, indicating a reduced proliferation of vascular cells.Ex vivo experiments. In association with ParisTech, we developed a bioreactor for ex vivo study of ISR, providing physiologic pulsatile flow. This bioreactor will be a major tool in the research on future pro-healing DES. The bioreactor will allow: to perform numerous blood samples; study several stents at the same time; analyze flows and their effects on ISR; work directly with human arteries, collected during organ donation; and reduce the need for animal experimentation. This work demonstrated the significance of two new therapeutic molecules to prevent ISR, hemin and EP224283. Both reduced ISR without stopping the physiological healing of the arterial wall. We developed a bioreactor providing physiological and hemodynamical conditions. It will be a useful tool for the development of new DES. Our perspectives are now to create a new drug eluting stent releasing hemin or EP224283, as well as to validate our novel ex vivo hemodynamic model of ISR, in order to test our new DES in both animal models and ex vivo hemodynamic conditions.

L’athérosclérose et ses complications demeurent une des causes majeures de décès dans les pays industrialisés. L’angioplastie coronarienne n’a pas cessé de progresser et atteint de hauts niveaux de réussite technique. Toutefois, des obstacles majeurs au succès à long terme de l'angioplastie persistent (Davies et Hagen, 1994). C’est le cas de la resténose. Plus de 30 à 60% des artères coronariennes ayant subies une angioplastie sont des cas de resténose, survenant durant la première année de la procédure (Kitazume et al, 1995). Plusieurs facteurs de risques menant vers la resténose post-angioplastie ont été relevés (Lau et Sigwart, 1993). L’hyperplasie intimale et le remodelage artériel sont identifiés comme les deux causes responsables de ce processus multifactoriel (Geary et al., 1998). Hypothèse de recherche : Des évidences suggèrent une implication de divers médiateurs vasoactifs et facteurs de croissances dans le processus resténotique. L’angiotensine II et les endothélines se présentent comme des éléments clés dans la prévention et l'atténuation de l'hyperplasie intimale dans les modèles expérimentaux. Objectif : Investiguer les rôles de ces deux familles de médiateurs dans l’hyperplasie intimale afin de mieux comprendre leurs mécanismes d’actions lors de la resténose post-angioplastie. Buts: 1) Vérifier les effets des bloqueurs de l'angiotensine II (antagonistes et inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l’angiotensine II) dans le modèle de la carotide de rat; 2) Vérifier les effets des bloqueurs des endothélines (antagonistes et inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'endothéline) dans le modèle de la carotide de rat; 3) Tester les approches ayant montré une efficacité significative dans un nouveau modèle animal d’angioplastie: le modèle de la carotide de furet; 4) Développer de nouveaux outils et de nouvelles approches pharmacologiques (nouveaux composes, combinaisons, et formulations de microsphères); 5) Mettre au point un modèle intégré d’analyse pharmacotoxicologique chronique de moyenne durée chez le rat. Résultats: Les résultats révèlent un rôle des antagonistes du récepteur AT[indice inférieur 1], mais non ceux du récepteur AT[indice inférieur 2], de l'angiotensine II contre l'hyperplasie intimale dans le modèle d’angioplastie par ballonnet chez le rat mais pas chez le furet. L’inhibition limitée à 50% n’est pas améliorée, à dose égale, par une approche locale que procure l’utilisation des microsphères. Quant aux bloqueurs du système des endothélines, ils démontrent une efficacité similaire à atténuer l’hyperplasie intimale à celles des antagonistes de l’angiotensine II, dans le même modèle du rat. Le développement de la méthode d’administration continue a, de plus, permis de valider le prélèvement sanguin et les mesures hémodynamiques de façon chronique. Conclusions : Au moins deux systèmes sont impliqués dans l’hyperplasie intimale chez le rat. L’angiotensine II ne semble pas avoir un rôle dans l’hyperplasie intimale du furet même si ce modèle démontre une hyperplasie intimale bien évidente suite à la dilatation artérielle, telle qu’observée par d’autres équipes chez le porc. Le rat demeure un modèle utile mais limitée quant à l'interprétation et l'extrapolation que l'on peut en faire vers une application clinique, puisqu’une même approche thérapeutique est inefficace chez le furet. Une formulation permettant une action localisée, telle que l'application de microsphères contenant le médicament, n’a pas démontré une efficacité supérieure. Les effets anti-prolifératifs de bloqueurs des endothélines, dissociables de ceux relies aux bloqueurs de I’angiotensine II, suggèrent qu’une approche combinée pourrait mener à une efficacité supérieure contre l’hyperplasie intimale.

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

La perturbation des écoulements au voisinage de la paroi artérielle équipée d'un stent joue un rôle prépondérant dans l'apparition et le développement des complications liées aux maladies cardiovasculaires (sténose, resténose, thrombose...). La topologie de l'écoulement dans ces régions est très complexe. En effet, au voisinage du stent, des zones de recirculation se forment en amont et aval de chaque branche et les contraintes pariétales y sont très faibles. Des études in vivo et in vitro ont mis en évidence le rôle de ces caractéristiques de l'écoulement intra-stent sur les maladies cardiovasculaires. Pour cela, la bonne estimation des contraintes pariétales et la compréhension du comportement de l'écoulement intra-stent et son rôle dans le transfert du principe actif devraient permettre d'optimiser les traitements (design de la prothèse, principe actif...). L'approche numérique est une voie très utile pour étudier ces phénomènes. Cependant, la bonne précision du calcul dépend du choix du modèle d'écoulement, des conditions aux limites, de la géométrie du stent et de l'artère pour réaliser une simulation pertinente.Nous étudions ici dans un premier temps l'effet du choix du modèle hémodynamique sur les caractéristiques de l'écoulement intra-stent. Trois modèles numériques décrivant l'écoulement coronaire ont été utilisés. Ces modèles sont : un modèle stationnaire "MP", le modèle pulsé simplifié "MPS" et le modèle pulsé complet "MPC" basé sur l'analyse de Womersley. Nous avons ainsi montré l'importance de la prise en compte de l'instationnarité de l'écoulement mais au dépens d'un temps de calcul très accru. Dans un second temps, nous étudions expérimentalement l'écoulement intra-stent en utilisant la technique de mesure "PIV". Cette étude expérimentale a permis de confirmer les résultats numériques précédents. Au final, nous examinons numériquement l'effet de la pulsatilitié de l'écoulement sur les flux massiques libérés par les faces d'une branche de stent actif. Cette étude numérique a mis en exergue l'importance du couplage entre les recirculations et le transfert de masse vers la paroi artérielle. / The disturbance of the flow in the vicinity of the arterial wall equipped with a stent plays a key role in the onset and development of complications related to cardiovascular diseases (stenosis, restenosis, thrombosis...). The topology of the flow field in the intra-stent zone is very complex. Indeed, in the vicinity of the stent, recirculation zones form upstream and downstream of the stent strut where wall shear stress is very low. In vivo and in vitro studies have demonstrated the role of the in-stent flow features on cardiovascular diseases.The correct estimation of the wall shear stress, the understanding of the behavior of the in-stent flow and its role in the transfer of the drug are expected to help optimize treatments (stent geometry, drug composition...). The numerical approach (CFD) is a useful and versatile way to study these phenomena. However, the accuracy and the relevance of the results depend on the choice of the flow model, the boundary conditions and the stent and artery geometry.Firstly we study in this work the impact of the hemodynamic model on the in-stent flow characteristics. Three numerical models describing the coronary flow are used. These models are: the steady model "MP", the simplified pulsatile model "MPS" and the complete pulsatile model "MPC" based on Womersley's analysis. We show the importance of the pulsatility of the flow but at the expense of a high increase in the computing time. Secondly we study experimentally the in-stent flow using measurement technique "PIV". This experimental study confirms the previous numerical results. Finally we examine numerically the effects of the flow pulsatility on the mass fluxes released by the faces of a drug eluting stent. This numerical study highlights the importance of the coupling between the recirculation zones and the mass transfer into the arterial wall.

Ce projet de thèse concerne les 2 principales complications rencontrées en pratique clinique dans les suites de l’angioplastie-stenting artériel : la resténose et la thrombose aigüe. Pour remédier à ce problème, des stents enrobés d’agents antiprolifératifs sont déjà sur le marché, mais leurs résultats restent décevants en raison de l’augmentation du taux de thrombose tardive intrastent (RR 1,2 vs stent nu) à l’origine d’une surmortalité (RR 1,32 vs stent nu) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. Dans ce travail, nous proposons d’immobiliser sur le stent une ancre spécifique au substrat métallique soit pour immobiliser i) la molécule thérapeutique, soit pour immobiliser ii) une matrice polymère sur laquelle sera adsorbée une molécule thérapeutique dans le cas d’un système à libération prolongée; cette dernière ciblant la resténose et la thrombose. Cette ancre, issue des protéines permettant l’accroche des moules marinières à tout type de substrat [Waite JH et al., Science 1981], est la base commune pour une immobilisation par liaisons covalentes de la molécule thérapeutique ou du système polymère. La première partie du projet concernait la mise au point de l’ancre chimique spécifique dans le cadre d’une immobilisation de surface. Avec cette technique d’immobilisation, l’ancre dopamine inclue un ester activé, permettant de générer un polymère de longueur de chaine contrôlé et capable d’adsorber une quantité contrôlée et définie de molécule thérapeutique [C Zobrist et al., Macromolecules 2011]. Ce polymère de N-(Acryloyloxy)succinimide a pu être caractérisé et couplé à une molécule de glucosamine, protéoglycane aux caractéristiques pertinentes dans la problématique développée. Ce modèle a été validé sur le plan chimique et biologique. Les résultats restaient décevants concernant la prolifération des cellules musculaires lisses qui sont les cellules cibles dans la resténose.L’ancre dopamine a par la suite était modifiée dans le but de permettre le greffage d’autres fonctions chimiques, notamment amines et acides. Elle a finalement été utilisée en conditions basiques (pH 8,5) permettant d’obtenir une polydopamine [Lee et al., Science 2007].Cette polydopamine a permis l’interaction sur notre surface d’un polymère bien connu au sein de notre unité et déjà employé pour la fonctionnalisation des tissus dans le domaine biomédical, le polymère de cyclodextrine (CD) [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. Les CD sont des oligosaccharides cycliques sous forme de cône tronqué possédant une cavité hydrophobe interne et des groupements hydroxyles à l’extérieur engendrant un caractère hydrophile. Cette structure cyclique leur confère la capacité de former des complexes d’inclusion réversibles avec un grand nombre de molécules hydrophobes. Elles peuvent donc stocker une molécule thérapeutique en grande quantité et ont la capacité de la libérer dans le temps.L’ensemble des paramètres du procédé de fonctionnalisation permettant l’adsorption de ces 2 couches successives : polydopamine et polymère de CD a pu être optimisé. La complexation de deux molécules thérapeutiques d’intérêt à notre plateforme fonctionnalisée a pu être réalisée: la simvastatine et le paclitaxel. La simvastatine, de la famille des statines, est une molécule pléïotrope, régulatrice de la dysfonction endothéliale ; elle limite la réaction inflammatoire locale impliquée à la fois dans les phénomènes de resténose et de thrombose [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. Le paclitaxel est un agent immunosuppresseur et antiprolifératif limitant la prolifération de la néointima [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. Nous avons comparé notre plateforme avec un système actuellement sur le marché, le système PTX « polymer-free » mise au point par Dake et al. [Dake et al., JVIR 2011]. [...] / This work has focused on 2 major issues encountered after angioplasty and stenting of arterial occlusive disease: intra-stent restenosis and thrombosis.To prevent these postoperative complications, drug eluting stents (DES) have been developed and are currently available for clinical use; they elute antiproliferative drugs overtime which limit smooth muscle cells migration and proliferation. Long-term results of DES are jeopardized by a high late in-stent thrombosis rate (RR 1.2 vs bare metal stent) which is correlated to a higher late death rate (RR 1.32 vs bare metal stent) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. We present an original process of immobilization of a specific anchor on a metallic substrate which has the ability to directly immobilize drugs onto the metallic surface. It can also indirectly using specific biocompatible polymers load drugs onto the metallic surface which would be eluted overtime. The target for both systems is the cellular response involved in the restenosis and thrombosis process.This specific anchor, which is dedicated to several substrates, is developed from marine mussels gel [Waite JH et al., Science 1981]. It is currently a common basis for covalent immobilization of drugs and/or polymer systems able to sustain drug release.The first part of the project involved the development of a specific chemical anchor through an immobilization surface strategy. This dopamine anchor includes an activated ester, which is the starting point of the creation of a polymer with defined and controlled chain length. The generated polymer of N-(Acryloyloxy)succinimide has the ability to absorb a controlled and defined amount of drug; it has been linked with glucosamine to illustrate the potential of the system - glucosamine is a proteoglycan from the extracellular matrix of the arterial wall. The system has then been characterized and optimized for every parameters; unfortunately, results were not as good as expected regarding SMC proliferation.The Dopamine anchor has thus been modified to allow interactions with more chemical functions, including amino- and carboxylic functions. Finally, we used it under alkaline conditions (pH=8.5) where dopamine generated a network of polydopamine [Lee et al., Science 2007].Afterwards, we report an original functionalization of metallic surfaces with a hydrophilic, biocompatible and biodegradable cyclodextrin based polymer. This polymer acts as a reservoir for hydrophobic drugs allowing the sustained release of anti-proliferative drugs and promotes natural arterial wall healing. The polymer of CD is well-known in our research department and has already been used as an active coating onto textile for vascular devices [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. In this setting polydopamine was applied as a first coating layer onto the metallic surface in order to promote a strong anchorage of a cyclodextrin based polymer that was “in situ” generated from the native cyclodextrins and citric acid as a crosslinking agent through a polycondensation reaction. After optimization of the grafting process, the ability of this system to act as a drug eluting system was evaluated with paclitaxel (PTX) and simvastatine. PTX is a reference drug for current vascular drug eluting stents [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. PTX is currently coated on vascular stents with a “polymer-free” method [Dake et al., JVIR 2011]. It is a highly lipophilic antiproliferative drug, and that “polymer free” system was compared as a positive control to our functionalized scaffold. We compared the results of our functionalized surface loaded of PTX and Simvastatin. Simvastatin is a pleiotropic molecule with targeted actions on arterial disease, inflammatory process and dyslipidemia [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. [...]

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

Pour rétablir, ou maintenir, le flux coronarien dans des artères en partie ou totalement obstruées, on implante une endoprothèse qui a la forme d'un petit ressort métallique. Cependant, la pose de ces stents conduit dans 5 à 20% des interventions à une lente réocclusion qui naît en partie de la réponse des cellules pariétales aux efforts hémodynamiques.<br /><br />Notre étude vise donc à établir numériquement (à l'aide du logiciel Star-CD) et expérimentalement (par PIV et PSV) la topologie de l'écoulement intra stent, mais aussi à quantifier les niveaux de contraintes pariétales au sein du design, en écoulement newtonien et non newtonien. En préambule, une synthèse bibliographique des réponses des cellules constitutives de la paroi artérielle à différents niveaux de contrainte de cisaillement est proposée. La connaissance de ces réponses différenciées des cellules endothéliales et musculaires lisses permet alors de proposer une estimation des régions favorables à la resténose, via le calcul des contraintes de cisaillement qui leurs sont appliquées.<br /><br />Notre étude paramétrique bidimensionnelle a permis de démontrer la prépondérance de la hauteur des branches sur les risques de resténose. Les résultats tridimensionnels permettent d'estimer les lieux d'une activité mitogénique potentiellement anormale, ainsi que le caractère non newtonien et quasi-stationnaire de l'écoulement intravasculaire au niveau de la paroi artérielle.

Ce projet de thèse concerne les 2 principales complications rencontrées en pratique clinique dans les suites de l'angioplastie-stenting artériel : la resténose et la thrombose aigüe. Pour remédier à ce problème, des stents enrobés d'agents antiprolifératifs sont déjà sur le marché, mais leurs résultats restent décevants en raison de l'augmentation du taux de thrombose tardive intrastent (RR 1,2 vs stent nu) à l'origine d'une surmortalité (RR 1,32 vs stent nu) [Lagerqvist Bo et al., N Eng J Med 2007]. Dans ce travail, nous proposons d'immobiliser sur le stent une ancre spécifique au substrat métallique soit pour immobiliser i) la molécule thérapeutique, soit pour immobiliser ii) une matrice polymère sur laquelle sera adsorbée une molécule thérapeutique dans le cas d'un système à libération prolongée; cette dernière ciblant la resténose et la thrombose. Cette ancre, issue des protéines permettant l'accroche des moules marinières à tout type de substrat [Waite JH et al., Science 1981], est la base commune pour une immobilisation par liaisons covalentes de la molécule thérapeutique ou du système polymère. La première partie du projet concernait la mise au point de l'ancre chimique spécifique dans le cadre d'une immobilisation de surface. Avec cette technique d'immobilisation, l'ancre dopamine inclue un ester activé, permettant de générer un polymère de longueur de chaine contrôlé et capable d'adsorber une quantité contrôlée et définie de molécule thérapeutique [C Zobrist et al., Macromolecules 2011]. Ce polymère de N-(Acryloyloxy)succinimide a pu être caractérisé et couplé à une molécule de glucosamine, protéoglycane aux caractéristiques pertinentes dans la problématique développée. Ce modèle a été validé sur le plan chimique et biologique. Les résultats restaient décevants concernant la prolifération des cellules musculaires lisses qui sont les cellules cibles dans la resténose.L'ancre dopamine a par la suite était modifiée dans le but de permettre le greffage d'autres fonctions chimiques, notamment amines et acides. Elle a finalement été utilisée en conditions basiques (pH 8,5) permettant d'obtenir une polydopamine [Lee et al., Science 2007].Cette polydopamine a permis l'interaction sur notre surface d'un polymère bien connu au sein de notre unité et déjà employé pour la fonctionnalisation des tissus dans le domaine biomédical, le polymère de cyclodextrine (CD) [Martel B et al., European Polymer Journal 1995]. Les CD sont des oligosaccharides cycliques sous forme de cône tronqué possédant une cavité hydrophobe interne et des groupements hydroxyles à l'extérieur engendrant un caractère hydrophile. Cette structure cyclique leur confère la capacité de former des complexes d'inclusion réversibles avec un grand nombre de molécules hydrophobes. Elles peuvent donc stocker une molécule thérapeutique en grande quantité et ont la capacité de la libérer dans le temps.L'ensemble des paramètres du procédé de fonctionnalisation permettant l'adsorption de ces 2 couches successives : polydopamine et polymère de CD a pu être optimisé. La complexation de deux molécules thérapeutiques d'intérêt à notre plateforme fonctionnalisée a pu être réalisée: la simvastatine et le paclitaxel. La simvastatine, de la famille des statines, est une molécule pléïotrope, régulatrice de la dysfonction endothéliale ; elle limite la réaction inflammatoire locale impliquée à la fois dans les phénomènes de resténose et de thrombose [Balk EM et al., Am J Med. 2004]. Le paclitaxel est un agent immunosuppresseur et antiprolifératif limitant la prolifération de la néointima [Creel CJ et al., Circ Res 2000]. Nous avons comparé notre plateforme avec un système actuellement sur le marché, le système PTX " polymer-free " mise au point par Dake et al. [Dake et al., JVIR 2011]. [...]

La resténose intra-stent (RIS) est une complication importante du traitement endovasculaire des sténoses et occlusions artérielles dont l'incidence est réduite par les stents actifs. Ces derniers entraînent un retard de cicatrisation de la paroi vasculaire et parfois une réaction d'hypersensibilité au polymère, pouvant être responsable d'une thrombose aigue tardive. En raison de l'absence de modèle ex vivo validé, le modèle animal est actuellement obligatoire pour l'étude de la RIS. Ces modèles posent des problèmes éthiques et ne permettent pas une étude satisfaisante des stents actifs en raison de l'impossibilité d'effectuer des prélèvements réguliers. Le but de ce travail est d'une part l'exploration de deux nouvelles cibles thérapeutiques dans la RIS, l'hémine et EP224283, et d'autre part la mise au point d'un bioréacteur pour l'étude ex vivo hémodynamique de la RIS. Analyse in vivo. Les modèles de RIS utilisés étaient le stenting d'aorte de rat et le stenting d'artères iliaques de lapins hypercholestérolémiques. Sept ou 28 jours après l'implantation du stent, les artères stentées étaient prélevées puis soit incluses en résine pour analyse morphologique, soit congelées pour analyse de l'expression protéique. L'hémine était administrée par voie intrapéritonéale et EP224283 par voie sous cutanée toutes les 48 heures. Les témoins recevaient du sérum physiologique. L'analyse histomorphométrique après traitement par hémine montrait une réduction significative de 30% de la formation de néointima chez le rat et de 48% chez le lapin. La ré-endothélialisation des mailles du stent, analysée en microscopie électronique, était comparable à celle des témoins. L'analyse protéique montrait chez les rats traités par hémine : une réduction de l'expression des cytokines inflammatoires et des protéines impliquées dans la prolifération et la migration des CMLV (ERK1/2 et RhoA), associée à une augmentation de l'expression des protéines régulatrices de la prolifération (p21 et p27), et une réduction de l'apoptose. L'analyse histomorphométrique montrait chez les rats traités par EP224283 une réduction significative de formation de néointima de 20%. L'analyse protéique montrait une réduction de l'expression des protéines impliquées dans la prolifération des CMLV (ERK1/2 et Akt) associée à une augmentation de la forme active de p38, régulatrice de la prolifération. L'expression de Ki67 était réduite chez l'ensemble des rats traités témoignant d'une réduction de prolifération cellulaire. Analyse ex vivo : En partenariat avec l'ENSAM (Paris), nous avons confectionné et breveté un bioréacteur pour l'étude ex vivo de la RIS en conditions hémodynamiques et biologiques semblables au vivant. Ce bioréacteur fait circuler un flux pulsé dans 6 artères branchées en dérivation et immergées dans du milieu de culture cellulaire. Ce circuit est logé dans un incubateur afin de maintenir les tissus vivants durant l'expérimentation. Son objectif est d'affiner l'étude des nouveaux stents actifs par la possibilité de prélèvements multiples, d'analyser les écoulements, de travailler avec des artères humaines (prélevées lors de dons d'organes) et de s'affranchir en partie du modèle animal. Ces travaux montrent l'intérêt de deux nouvelles molécules thérapeutiques dans la RIS. Celles-ci limitent la prolifération cellulaire sans empêcher la cicatrisation de la paroi vasculaire. Notre modèle d'étude ex vivo hémodynamique de la RIS n'a jamais été décrit dans la littérature et permettra une analyse précise des nouveaux stents. Ce modèle va réduire le recours à l'expérimentation animale. Nos travaux futurs comprendront la mise au point de nouveaux stents actifs à l'hémine et à EP224283, ainsi que la validation et l'exploitation du modèle de RIS hémodynamique ex vivo.

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