L’objectif de ce travail était d’élaborer un copolymère biodégradable dans le but de développer une endoprothèse biorésorbable. Ainsi, des copolymères de lactide et de glycolide ont été synthétisés par copolymérisation par ouverture de cycle, dans des conditions permettant le contrôle de leurs paramètres macromoléculaires. Après plastification et mise en forme des copolymères par extrusion, l’étude des propriétés mécaniques, à l’état sec et après immersion en milieu aqueux, a été réalisée. Les essais de traction ont permis de vérifier l’importance de la vitesse de sollicitation et d’accéder à certaines grandeurs caractéristiques du matériau. L’étude de la dégradation des copolymères, sous forme de jonc, a mis en évidence un mécanisme de dégradation hétérogène sur une durée en accord avec l’application visée. La plastification par des molécules acides a permis d’accélérer la vitesse d’hydrolyse des copolymères. En conclusion, les propriétés mécaniques et de dégradation des copolymères PDLGA synthétisés sont donc en adéquation avec le cahier des charges de l’application biomédicale. / This work describes the synthesis of biodegradable copolymer to design a bioabsorbable endoprosthesis. Lactide and glycolide-based copolymers were synthesized by ring opening polymerization. Experimental conditions were chosen to produce controlled structures. The study of mechanical properties was performed in dry and wet states. During the tensile experiments, the effect of strain rate was noticed and some characteristics parameters were determined. Hydrolytic degradation of materials was fast and revealed a heterogeneous mechanism. Addition of acidic molecules for plasticizing increased the degradation rate of the copolymers.Mechanical properties and degradation of the PDLGA copolymers are indeed in good agreement with the specifications of this biomedical application.

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation d'un matériau composite polyacide lactique-bioverre pour application comme dispositif de réparation osseuse. Le bioverre étant trop fragile pour être utilisé seul comme dispositif de réparation osseuse, celui-ci est associé à une matrice polymère résorbable permettant d'apporter le caractère bioactif à des matériaux pouvant être mis en forme par des procédés de plasturgie. Le matériau composite polyacide lactique-bioverre est ainsi mis en forme par injection à partir de granules élaborés par voie solvant. La caractérisation des propriétés de ce matériau composite a révélé une augmentation du module élastique avec l'ajout de charges, mais une diminution des contraintes maximales admissibles et de la déformation à la rupture. Les modifications des propriétés mécaniques ont été associées à une modification des propriétés de la matrice et notamment de sa masse moléculaire. Un autre mode d'élaboration par pressage à chaud a permis de limiter la dégradation du polymère. Une meilleure maitrise de la masse moléculaire du composite serait ainsi un moyen de contrôler sa cinétique de dégradation in vivo et ainsi d'adapter ses propriétés en fonction du cahier des charges des applications visées. Dans une seconde partie, l'effet du taux de bioverre sur le caractère bioactif du composite a été évalué par immersion dans un fluide biologique de composites chargés à 20, 30 et 50% (en masse de bioverre). Un scénario de cristallisation à la surface des différents composites a ainsi été proposé. Tous les composites se sont révélés bioactifs et d'autant plus que le taux de bioverre est élevé. Le composite chargé à 50% apparait ainsi comme le matériau le plus bioactif, mais sa vitesse de dégradation est très rapide. Ce matériau étant destiné à être implanté, une étude de biocompatibilité in vitro a été menée par culture de cellules ostéoblastiques à la surface des matériaux. Enfin la biocompatibilité du composite in vivo, son caractère biorésorbable et ostéoconducteur ont été évalués par implantation du matériau composite dans les tissus musculaires et osseux de lapins. Le caractère biocompatible, bioactif et ostéoconducteur du composite chargé à 30% en masse de bioverre en fait un candidat de choix pour les applications proposées.

Une série d'homopolymères tels que poly(L-lactide) (PLLA), poly(triméthylène carbonate) (PTMC), poly (e-caprolactone) (PCL) et les copolymers ont été synthétisés par polymérisation par ouverture de cycles de monomère appropriés en utilisant du zinc lactate ou octanoate d'étain comme catalyseur. Leurs propriétés thermiques, dégradation hydrolytique, dégradation enzymatique, propriétés mécaniques et comportement à mémoire de forme ont été étudiées à l'aide de DSC, RMN, SEC, ESEM, DMA et machine à traction Instron. Les copolymères de triméthylène carbonate et DL-lactide (PTDLA) peuvent être dégradés non seulement par simple hydrolyse, mais aussi par la protéinase K. Le copolymère PTDLA composé de 50/50 TMC/LA est très élastique, Tg servant de température de transition entre les formes temporaire et permanente. Le PTMC ne peut pas être dégradé par simple hydrolyse ou par la protéinase K, mais peut être dégradé par les lipases de Candida Antarctica et Hog Pancreas. La biocompatibilité des PLLA, PTMC, PCL, PTLLA, PTDLA et PTCA a été évaluée par des expériences d'hémolyse, adhésion des plaquettes, MTT et culture cellulaire. Les résultats montrent des tous les polymères présentent très bonnes propriétés hémolytiques et anti-coagulantes, bonne adhésion, propagation et prolifération des cellules. / A series of homopolymers such as poly(L-lactide) (PLLA), poly(trimethylene carbonate) (PTMC), poly(e-caprolactone) (PCL) and various copolymers were synthesized by ring opening polymerization of appropriate monomer feeds using zinc lactate or stannous octoate as catalyst. Their thermal properties, hydrolytic degradation, enzymatic degradation, mechanical properties and shape memory behavior were investigated by using DSC, NMR, SEC, ESEM, DMA and Instron tensile instrument. Among the various polymers, copolymers of trimethylene carbonate and DL-lactide (PTDLA) can be degraded not only by pure hydrolysis, but also by proteinase K. PTDLA composed of the same TMC and LA contents is highly elastic, Tg acting as the switch temperature between temporary and permanent shapes. PTMC cannot be degraded by pure hydrolysis or by proteinase K, but can be degraded by lipases from Candida Antarctica or Hog Pancreas. The biocompatibility of PLLA, PTMC, PCL, PTLLA, PTDLA and PTCA was evaluated from haemolysis experiments, platelet adhesion, MTT assay and cell culture. The results showed that all the polymers present outstanding haemolytic and anti-coagulant properties, and good cellular adhesion, spreading and proliferation.

Ce travail de thèse porte sur la caractérisation d’un matériau composite polyacide lactique-bioverre pour application comme dispositif de réparation osseuse. Le bioverre étant trop fragile pour être utilisé seul comme dispositif de réparation osseuse, celui-ci est associé à une matrice polymère résorbable permettant d’apporter le caractère bioactif à des matériaux pouvant être mis en forme par des procédés de plasturgie. Le matériau composite polyacide lactique-bioverre est ainsi mis en forme par injection à partir de granules élaborés par voie solvant. La caractérisation des propriétés de ce matériau composite a révélé une augmentation du module élastique avec l’ajout de charges, mais une diminution des contraintes maximales admissibles et de la déformation à la rupture. Les modifications des propriétés mécaniques ont été associées à une modification des propriétés de la matrice et notamment de sa masse moléculaire. Un autre mode d’élaboration par pressage à chaud a permis de limiter la dégradation du polymère. Une meilleure maitrise de la masse moléculaire du composite serait ainsi un moyen de contrôler sa cinétique de dégradation in vivo et ainsi d’adapter ses propriétés en fonction du cahier des charges des applications visées. Dans une seconde partie, l’effet du taux de bioverre sur le caractère bioactif du composite a été évalué par immersion dans un fluide biologique de composites chargés à 20, 30 et 50% (en masse de bioverre). Un scénario de cristallisation à la surface des différents composites a ainsi été proposé. Tous les composites se sont révélés bioactifs et d’autant plus que le taux de bioverre est élevé. Le composite chargé à 50% apparait ainsi comme le matériau le plus bioactif, mais sa vitesse de dégradation est très rapide. Ce matériau étant destiné à être implanté, une étude de biocompatibilité in vitro a été menée par culture de cellules ostéoblastiques à la surface des matériaux. Enfin la biocompatibilité du composite in vivo, son caractère biorésorbable et ostéoconducteur ont été évalués par implantation du matériau composite dans les tissus musculaires et osseux de lapins. Le caractère biocompatible, bioactif et ostéoconducteur du composite chargé à 30% en masse de bioverre en fait un candidat de choix pour les applications proposées. / The aim of this work was to evaluate polylactic acid- Bioglass® composites for bone repair applications. Bioglass being too brittle to be used alone for load bearing applications, our strategy was to incorporate bioactive Bioglass® particles into a bioresorbable polymer matrix processed by conventional manufacturing techniques. The composite were processed by injection moulding from granules prepared by a solvent route. The composites exhibit higher Young modulus but lower strength and strain to failure than polymer alone. This is attributed to a decrease of molecular weight of the polymer matrix during the different steps of the process. Another processing method (hot pressing) was used to limit the drop in molecular weight of the polymer matrix: it leads to higher mechanical properties. Therefore, a careful control of the Polymer degradation may insure better mechanical properties and a better control of the degradation rate in vivo. The bioactivity of composites with 20, 30, 50 Wt. % of Bioglass® was a assessed by immersion in simulated body fluid. All the composites are bioactive, and all the more since the Bioglass® content is large. On the other side, the degradation of composites with a Bioglass® content of 50 wt. % is very rapid. Biological evaluation was conducted in vitro and in vivo. Osteoblast cell cultures and in vivo evaluation in rabbits demonstrate that polylactic acid - Bioglass® composites are biocompatible and osteoconductive. Such composites may therefore be a good option for bone repair applications in the future.

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Les bioresorbable stents (BRS), en français intitulés tuteurs coronariens biorésorbables, sont constitués d’un polymère biorésorbable, plutôt que de métal, et ne créent pas d’artéfacts métalliques significatifs en tomodensitométrie (TDM). Cela permet une meilleure évaluation de la plaque coronarienne sous ces tuteurs en TDM qu’avec les anciens tuteurs qui sont en métal. OBJECTIF: Évaluer l’évolution de la composition de la plaque, sa fraction lipidique (FL)— marqueur de vulnérabilité de la plaque, dans les 3 zones pré-tuteur (bord proximal), intra-tuteur et post-tuteur (bord distal), et le volume de la plaque entre 1 et 12 mois post-implantation de BRS. MÉTHODOLOGIE: Il s’agit d’une étude observationnelle longitudinale réalisée chez 27 patients consécutifs (âge moyen 59,7 +/- 8,6 ans) et recrutés prospectivement pour une imagerie par TDM 256-coupes à 1 et 12 mois post-implantation de BRS (35 tuteurs total). Les objectifs primaires sont: volume de plaque totale et de FL (mm3) comparés entre 1 et 12 mois. Afin de tenir compte de la corrélation intra-patient, des analyses de variance des modèles linéaires mixtes avec ou sans spline sont utilisés avec deux facteurs répétés temps et zone/bloc (1 bloc= 5 mm en axe longitudinal). La valeur % FL= volume absolu du FL/ volume total de la plaque. RÉSULTATS: Notre analyse par bloc ou par spline n’a pas démontré une différence significative dans les volumes de plaque ou des FL dans les zones pre- intra- and post-tuteur entre 1 et 12 mois. CONCLUSION: Notre étude a réussi à démontrer la faisabilité d’une analyse non-invasive quantitative répétée de la plaque coronarienne et de la lumière intra-tuteur avec l’utilisation de TDM 256 coupes. Cette étude pilote n’a pas démontré de différence significative dans les volumes des plaques et atténuation entre 1- et 12- mois de follow-up post-implantation de BRS. Notre méthode pourrait être appliquée à l’évaluation des différents structures ou profils pharmacologiques de ces tuteurs. / Coronary bioresorbable stents (BRS) are made of a bioresorbable polymer rather than metal. Unlike metallic stents, BRS do not produce significant artifacts in computed tomography (CT) and are radiolucent in CT, making it possible to evaluate coronary plaque beneath an implanted stent. PURPOSE: The purpose of our study was to evaluate the volumes of plaque and low attenuation plaque components (LAP —a marker of plaque vulnerability) of pre-, intra- and post-stent plaque location between 1 and 12 months post-implantation. METHODS: In our prospective longitudinal study, we recruited 27 consecutive patients (mean age 59.7 +/- 8.6 years) with bioresorbable stents (n=35) for a 256-slice ECG-synchronized CT evaluation at 1 month and at 12 months post stent implantation. Total plaque volume (mm3) as well as absolute and relative (%) LAP volume per block in the pre-, intra- and post-stent zones were analyzed; comparison of 1 and 12 months post BRS implantation. Changes in these variables were assessed using mixed effects models with and without spline, which also accounted for correlation between repeated measurements with factors such as time and zone/block (1 block = 5 mm in longitudinal axis). The value % LAP= LAP absolute volume/ total plaque volume. RESULTS: Our block or spline model analysis showed no significant difference in plaque or LAP volumes in pre-, intra- and post-stent zones measured at 1 month and at 12 months. CONCLUSION: Our study demonstrates the feasibility of repeated non-invasive quantitative analysis of intrastent coronary plaque and in-stent lumen using a 256-channel CT scan. This pilot study did not show significant differences in plaque volume and attenuation between 1- and 12-month follow-up from stent implantation. The method we used could be applied to the evaluation of different stent structures or different pharmacological profiles of bioresorbable stents.