La sleeve gastrectomie (SG) est une opération qui consiste à réduire le volume de l’estomac. L’hypothèse que d’autres mécanismes indépendants de la perte de poids sont impliqués dans l’amélioration des complications métaboliques de l’obésité après SG a été émise. L’effet de la SG chez des souris soumis à un régime High Fat Diet a été étudié chez trois groupes d’animaux : SG, sham pair fed (SPF) et sham. Le test de tolérance au glucose montrait une amélioration de l’insulinorésistance des animaux SG à J23. Au niveau hépatique les animaux SG montraient une diminution significative de la stéatose. Il existe donc des mécanismes améliorant les complications hépatiques et métaboliques de l’obésité qui sont en partie indépendants de la réduction de l’apport calorique. Dans le second volet nous avons étudié l’évolution à long terme des lésions hépatiques liées à la NASH chez des patients obèses morbides avec une NASH lors de la chirurgie bariatrique. Dix patients d’une cohorte prospective ont été inclus. La deuxième biopsie a été réalisée à une médiane de 57 mois après le RYGB. La perte de poids moyenne était de –13,3 points de l’IMC lors du suivi. La rémission du syndrome métabolique et du diabète a été observée chez 71,6 % et 100 % des patients respectivement. Le NAS score a été amélioré chez tous les patients. Le taux sérique moyen du fragment clivé de la cytokératine 18 (M30), marqueur de l’apoptose hépatocytaire, était significativement abaissé. Le RYGB a permis une amélioration à long terme des lésions hépatocytaires liées à la NASH chez les patients obèses morbides. L’amélioration post-opératoire de la souffrance hépatocytaire corrèle avec la baisse du taux sérique du M30. / The mechanisms responsible for weight loss and improvement of metabolic disturbances have not been completely elucidated. We investigated the effect of sleeve gastrectomy (SG) on body weight, adipose tissue depots, glucose tolerance, and liver steatosis independent of reduced caloric intake in high-fat-diet-induced obese mice. Mice fed a high fat diet were divided into 3 groups: SG, sham-operated ad libitum fed and sham-operated pair fed. SG mice showed improved glucose tolerance and lower levels of liver steatosis. This was associated with a decrease in the ratios of the weight of pancreas, epididymal and inguinal adipose tissues to body weight. Reduced white adipose tissue inflammation, modification of adipose tissue development, and ectopic fat are potential mechanisms that may account for the reduced caloric intake independent effects of SG. We also investigated long-term impact of RYGB surgery on liver complications in morbidly obese patients with NASH. Ten morbidly obese patients with biopsy-proven NASH were followed after RYGB and underwent a second liver biopsy. The median interval between the RYGB and second liver biopsy was 57 months. Clinical and biological data were obtained at baseline and ≥40 months after RYGB. RYGB was associated with significant weight loss, improved hepatic steatosis, resolution of hepatic inflammation and hepatocyte ballooning. Hepatocyte apoptosis, as evaluated by serum K18 fragment improved within the first year and at 57 months. Hepatic fibrosis resolved in 90% of cases. RYGB in morbidly obese patients with NASH is associated with a long-term beneficial impact on hepatic steatosis, inflammation, injury and, possibly, fibrosis.

L'utilisation de systèmes d'aide à la chirurgie implantaire assistés par ordinateur en chirurgie implantaire en cancérologie permettrait de réaliser une chirurgie moins invasive et de planifier le résultat de la réhabilitation, limitant les risques de séquelles radio-induites, comme l'ostéoradionécrose, engageant le pronostic vital du patient. La stabilisation des guides radio-chirurgicaux devrait se faire de manière non invasive afin de limiter le traumatisme osseux. Nous avons mis au point et testé cliniquement deux systèmes de repositionnement non invasifs, l'un intra-oral, l'autre extra-oral, couplés à un logiciel de planification implantaire. Les critères évalués sont la précision, le coût, le temps de mise en place et de dépose des systèmes, ainsi que 6 critères subjectifs (ergonomie, facilité de fabrication, réalisation, utilisation, encombrement, stabilité peropératoire et confort pour le patient). 9 patients ont été implantés ; 2 implants n'ont pas pu être mis en place. Le résultat prothétique est conforme à la planification. Pour le système extra-oral, l'erreur entre les implants planifiés et les implants mis en place est de 6,04° en rotation, 2,14 mm à l'émergence et 2,16 mm à l'apex. Le temps de mise en place et de dépose du système est de 7,8 minutes. Pour le système intra-oral, l'erreur est de 5,05° en rotation, 1,13 mm à l'émergence et 1,82 mm à l'apex. Le temps de mise en place et de dépose du système est de 7,6 minutes. La précision des systèmes est inférieure à celle des systèmes d'ancrage invasifs (minivis) ; les critères subjectifs répondent au cahier des charges fixé. L'application de ces systèmes aux implants extra-oraux est en développement.

Les prothèses valvulaires cardiaques actuellement commercialisées présentent des inconvénients importants. Les prothèses biologiques (xéno ou allo greffes) sont soumises à une dégénérescence progressive, et les prothèses mécaniques nécessitent un traitement anticoagulant à vie. Des perspectives nouvelles sont apparues avec l'ingénierie tissulaire, dont le but est de créer à partir d'un support non cellularisé (matrice biodégradable de polymère de glycogène, ou xénogreffe décellularisée) un substitut valvulaire « vivant » offrant une meilleur longévité et des performances hémodynamiques optimales, ainsi que des capacités de remodelage et de croissance. Nous avons élaboré un modèle de xénogreffe porcine décellularise implanté en position systémique puis pulmonaire chez un agneau et testé plusieurs modes de recolonisation de cette matrice, par différents types de cellules. La spécificité de notre projet était de tester in vivo la possibilité de recolonisation de matrices valvulaires par des cellules autologues de moelle osseuse, les valves obtenues étant soumises à des forces mécaniques supposées être responsables de la recolonisation cellulaire et de la régénération de la matrice extra-cellulaire. La première étape a été l'optimisation d'un processus de décellularisation. Nous avons retenu un protocole combinant les effets de solutions hypotoniques et d'un détergent anionique, le sodium dodecyl sulfate. L'étape suivante a été de tester les propriétés mécaniques d'une valve xénogénique décellularisée dans un modèle ovin (qui est le modèle de référence en pathologie valvulaire cardiaque), en flux artériel systémique. Une matrice valvulaire porcine a été implantée dans une aorte thoracique descendante chez 6 agneaux. Ses propriétés mécaniques en contrainte systémique étaient bonnes, sans rupture ni dilatation anévrismale, 2 à 16 semaines après l'implantation. Nous avons ensuite testé la possibilité de colonisation de cette valve xénogénique décellularisée porcine par des cellules souches endogènes stimulées par l'injection de granulocyte-Colony Stimulating Factor (G-CSF). Ce montage a été implanté chez 6 agneaux puis une évaluation hémodynamique, macroscopique et histologique a été réalisée à 3, 6, 8 et 16 semaines. Alors que le G-CSF recombinant humain induisait une croissance significative du nombre de globules blancs périphériques chez l'agneau, l'effet sur la valve était délétère, et induisait des réactions inflammatoires et de fibrose ressemblant à un rejet de greffe après 16 semaines. Nous avons ensuite testé les propriétés mécaniques de cette valve après son implantation dans l'artère pulmonaire sous circulation extra-corporelle, ainsi que l'effet de l'injection in situ de cellules autologues mononucléées médullaires (CMM) juste avant l'implantation chirurgicale. Ces valves pulmonaires porcines décellularisées ont été implantées chez 15 agneaux. Chez 9 animaux, des CMM autologues ont été injectées dans la valve immédiatement avant son implantation (groupe CMM), et chez 6 animaux, aucune injection cellulaire n'était réalisée (groupe contrôle). Un suivi de 16 semaines était réalisé comprenant l'étude fonctionnelle de la valve (échographique et angiographique) ainsi qu'une étude histologique. Les évaluations échographiques ne montraient aucune régurgitation dans chacun des 2 groupes et les index de perméabilité valvulaire étaient similaires. Les études histologiques montraient une prolifération myointimale plus importante et des dépôts calciques étaient mis en évidence dans le groupe contrôle par rapport au groupe CMM. Toutes les valves étaient recouvertes d'une monocouche de cellules endothéliales. Cependant chez 2 animaux une infiltration inflammatoire importante était retrouvée dans l'adventice. Ces résultats suggéraient que l'injection in situ de cellules autologues médullaires pouvait réduire la détérioration de valves xénogéniques décellularisées, mais également dans des circonstances inconnues favoriser des réactions inflammatoires locales Nous avons alors supposé que l'injection in situ d'une sous-population de CMM, les cellules souches mésenchymateuses (CSM) pouvaient promouvoir in vivo la recolonisation de nos substituts valvulaire sans entraîner de risque d'augmentation des réactions inflammatoires locales. Nous avons prélevé des CCM autologues 7 jours avant l'implantation chirurgicale. De cet échantillon, des cellules souches mésenchymateuses (CSM) ont été isolées par une culture cellulaire spécifique. Les valves porcines décellularisées ont été implantées dans l'artère pulmonaire sous circulation extra-corporelle chez l'agneau, ayant été au préalable injectées soit de CMM (n=7), soit de CSM (n=7). L'évaluation fonctionnelle des valves a été réalisée après 16 semaines par échographie, les valves ont été explantées en vue de leur analyse macroscopique et histologique. Après 4 mois, les gradients moyens transvalvulaires et distaux étaient significativement plus bas dans le groupe avec CSM que dans le groupe CMM. L'index de perméabilité était également significativement plus élevé dans le groupe CSM que dans le groupe CMM.. L'examen histologique montrait également que la disposition de la matrice et la colonisation cellulaire était plus proche de celle de valve native dans le groupe CSM que dans le groupe CMM.

Devant la complexité croissante des pratiques chirurgicales et les préoccupations éthiques et médico-légales, les simulateurs chirurgicaux ont su montrer a priori leur utilité. Mais pour être vraiment efficaces, ils doivent être précis. Nous nous sommes intéressés dans le cadre de cette thèse, menée en étroite collaboration avec le service de gynécologie obstétrique de l'hôpital L'archet II de Nice, au développement d'un logiciel de simulation d'opérations chirurgicales réaliste. Basé sur la méthode des éléments finis, il prend en compte des lois de comportement hyperélastiques, supposées être parmi les mieux adaptées pour décrire le comportement mécanique des tissus mous. Après avoir mis en évidence des instabilités numériques de notre code éléments finis du fait de l'utilisation de ces lois, nous nous sommes intéressés à un modèle visco-hyperélastique. Ne cherchant pas en première approximation à rendre compte du comportement visqueux des organes, la part visqueuse de la loi de comportement a été déterminée de façon à être suffisamment faible pour ne pas modifier le comportement global des tissus mais suffisamment grande pour éliminer les instabilités. Une méthodologie d'identification par analyse inverse qui a nécessité, outre la mise au point de notre code éléments finis, le développement d'essais mécaniques appropriés, a été appliquée à l'identification des paramètres rhéologiques d'un corps utérin et d'une trompe de Fallope. De façon à identifier le comportement des organes au plus près de qu'il est in vivo, les essais expérimentaux ont été réalisés juste après leur ablation, dans une salle contiguë au bloc opératoire. Le développement d'un module de découpe, basé sur la méthode du "kill-element" nous a par ailleurs permis de simuler une suite d'opérations chirurgicales élémentaires allant de la stabilisation des organes, à l'aide de pinces chirurgicales, à leur découpe à l'aide de ciseaux chirurgicaux, pour lesquels nous avons observé de bons résultats qualitatifs.

Notre siècle est marqué par une incidence annuelle importante et grandissante des pathologies (surtout dégénératives) à l'origine de lomboradiculalgies invalidantes, ainsi que de leur traitement chirurgical qui, malgré une vraie explosion de méthodes et implants dédiés, ne parvient pas toujours à améliorer les symptômes et permettre au patient de reprendre une vie personnelle et professionnelle normale. L'objectif de ce travail de thèse, en partenariat entre le Laboratoire de Biomécanique, l'Agence Nationale pour la Recherche et la Technologie(ANRT), la société Eurosurgical/SpineNetwork et six centres cliniques partenaires, a été l'analyse des corrélations entre les paramètres biomécaniques du rachis, le résultat clinique et fonctionnel d'un traitement chirurgical, l'état général du patient et sa qualité de vie, afin de mieux comprendre les causes biomécaniques de la réussite ou de l'échec des traitements chirurgicaux sur le rachis lombaire et d'identifier les possibles facteurs clé. Après une analyse bibliographique approfondie pour évaluer l'existant, nous avons mis en place une collecte multicentrique de données (principalement rétrospective) et une méthodologie d'analyse quantitative, appuyée sur un logiciel permettant le calcul de paramètres biomécaniques à partir d'examens radiologiques (que nous avons tout d'abord validé). Ceci a permis, pour les 319 dossiers sélectionnés, une analyse de données in extenso à la fois clinique et biomécanique, qui met en parallèle le résultat clinique et la configuration du patient au cours de son suivi, soulignant les facteurs qui influencent le résultat et les paramètres biomécaniques permettant de les caractériser. Ainsi, un certain nombre de paramètres vertébraux a pu être relié à la détection précoce des complications (dégradation des étages adjacents, subsidence, perte de correction) et les résultats cliniques favorables ont été associés à certaines valeurs des paramètres rachidiens et pelviens, décrivant une géométrie rachidienne normale et équilibrée. De plus, l'analyse biomécanique quantitative à partir de radiographies de rachis permet de s'assurer de la correction obtenue et de sa stabilité dans le temps, de la configuration normale, associée à un équilibre économique du patient, ainsi que de la normalité de la cinématique des étages traités ou adjacents. Ces éléments peuvent compléter l'examen clinique et enrichir les indices dont le clinicien dispose, concernant le pronostique d'un traitement choisi, qu'il soit bon ou marqué par un risque de récidive ou de complication, modifiant et appuyant ainsi la prise en charge du patient.

Le domaine médical voit apparaître depuis peu des simulateurs pédagogiques, à l'instar de ce qui existe depuis quelques années dans d'autres domaines (aviation, auto-école). En effet, la formation actuelle des chirurgiens se fait à la fois sur des cadavres (ce qui entraîne des difficultés grandissantes et des coûts élevés) et par compagnonnage (avec des chirurgiens expérimentés). Une forte demande est exprimée pour des simulateurs chirurgicaux pédagogiques, surtout dans le domaine de la chirurgie mini-invasive, avec une prise en compte des gestes et des sensations tactiles. Ce travail de thèse, réalisé au Centre de Robotique (CAOR) de l'Ecole des Mines de Paris, couvre deux problématiques importantes pour la réalisation d'un simulateur chirurgical pédagogique : la modélisation temps réel des tissus mous et la réalisation d'un système haptique dédié à la chirurgie virtuelle. Nous nous intéressons à la modélisation temps réel des organes déformables, nous mettons en oeuvre une méthode physique, qui offre la possibilité de paramétrer le modèle à partir de mesures expérimentales, et de construire une solution générique applicable à une grande variété de matériaux. Il s'agit d'une approche issue de la Mécanique des Milieux Continus ; c'est une synthèse entre deux présentations répandues : les massesressorts et les masses tenseurs. Elle se base sur le modèle des matériaux de Saint Venant Kirchhoff qui correspondent à une classe de matériaux hyperélastiques. Une fois modélisé, l'organe virtuel doit interagir avec l'environnement, il s'agit de la détection des collisions (avec les outils) ou auto-collisions (l'organe se plie sur lui-même) ainsi que la gestion de ces collisions. Nous traitons aussi la découpe que peut subir un organe pendant l'opération. Nous présenterons aussi nos travaux de conception et de réalisation du système de retour d'effort dédié à la chirurgie, le « trocart actif ». Notre système présente un avantage majeur sur l'existant, il peut être utilisé pour une grande variété d'opérations chirurgicales endoscopiques. Il s'agit de l'instrumentation du trocart, outil indispensable pour la chirurgie mini-invasive afin d'assurer au maximum que les outils de chirurgie ne heurtent pas la peau à l'endroit de l'incision. Nous l'appelons « trocart actif ». Nous avons optimisé la conception de ce trocart afin de permettre l'utilisation de plusieurs trocarts actifs dans la même opération de chirurgie virtuelle et évidemment afin d'assurer le bon fonctionnement d'un système haptique pour garantir un bon rendement tactile. Avec ce système nous n'imposons pas le choix de l'outil chirurgical au jeune chirurgien. Celui-ci aura le choix de l'outil chirurgical au cours de l'opération.

L'objectif de ces travaux est la réalisation d'un dispositif à base de réalité virtuelle an d'assiter le chirurgien orthopédiste lors de la substitution de l'articulation gléno-humérale par une prothèse. Ce dispositif a pour but l'optimisation des débattements de l'articulation prothésée de l'épaule à partir d'un choix de différents scénarios de pose. Les travaux se basent sur de nombreuses thématiques telles que la chirurgie orthopédique, le traitement d'image, l'informatique graphique ainsi que la réalité virtuelle. La démarche choisie comprend une (i) phase de modélisation de la partie osseuse de l'articulation par des formes géométriques simples, ce modèle est paramétrable à partir de radios ou de coupes scanners ; (ii) une phase de simulation des débattements de l'articulation gléno-humérale saine ; ainsi que (iii) une phase de simulation des opérations de coupes et de perçages avec choix des implants prothétiques pour une optimisation des débattements de l'articulation en préopératoire (cette optimisation se fait grâce une comparaison de la cinématique de l'épaule saine avec les diérents scénarios issus de notre simulation préopératoire).

La chirurgie assistée par ordinateur a amené une valeur ajoutée significative aux interventions médicales, en fournissant des outils de mesures permettant au chirurgien de quantifier et contrôler leurs gestes. En orthopédie et notamment pour la pose de prothèse totale de genou (PTG), la chirurgie assistée par ordinateur a réduit de manière significative les variations d'alignement et de position, paramètres directement corrélés aux échecs précoces nécessitant une chirurgie de reprise. <br />Les cliniciens restent néanmoins demandeurs d'une précision accrue et de possibilités additionnelles, qui semblent ne pouvoir être offertes que par de la robotique ou des ‘outils intelligents' couplés à de la navigation.<br />Dans ce travail, un nouvel outil robotique dédié au fraisage de l'os pour les chirurgies des PTG a été développé. Notre robot miniature, appelé PRAXITELES, est fixé directement sur l'os sur l'un des côté du genou, il positionne avec précision un guide de fraisage qui permet chirurgien de faire manuellement les coupes.<br />Le fraisage manuel est un acte difficile avec peu de stabilité, c'est pourquoi, un modèle prédictif a été formulé, et des tests ont été menés pour mieux le comprendre et pour l'améliorer. La physique de la coupe osseuse a d'abord été étudiée dans le cas le plus simple : coupe à grande vitesse orthogonale (2D) et oblique (3D). Les résultats ont ensuite été intégrés dans un modèle flexible pour la prédiction des forces de fraisage comme fonction des paramètres chirurgicaux. A partir de l'analyse des forces et de la stabilité, nous faisons des recommandations sur les techniques de fraisages les plus optimales et sur le choix des outils. Des résultats expérimentaux sur cadavre avec notre nouveau robot et avec ces techniques de fraisage sont très encourageants et nous espérons démarrer des essais cliniques dans un futurs proche.

Les tumeurs de Pancoast-Tobias ont été clairement décrites pour la première fois en 1932. Leur fréquence reste faible, 3% des cancers bronchiques. Le premier traitement efficace est rapporté en 1956 depuis, malgré le développement des traitements combinés il reste controversé. Cette étude rétrospective de 1992 à 2004 a évalué les traitements reçus par 71 patients porteurs de tumeur de Pancoast-Tobias dans le cadre du groupe d'oncologie thoracique clermontois. La comparaison des différents traitements permet de conclure que la chirurgie quand elle est possible reste le meilleur traitement à condition que l'exérèse soit complète. La radio-chimiothérapie concomitante d'induction par cisplatine, 5 fluoro-uracile et vinorelbine semble le meilleur traitement en induction ou chez les non opérés en comparaison à la radiochimiothérapie séquentielle ou à d'autres protocoles de chimiothérapie concomitante. A l'exception des patients métastatiques qui tirent plus de bénéfice en terme de survie et de tolérance d'un traitement séquentiel. La survie médiane tous stades confondus a été calculée à 9 mois avec une survie pour les stades IIb de 33 mois et 14 mois pour les stade IIIA et IIIB. Les principaux facteurs pronostics retrouvés ont été : l'age, le performans statu, le stade, le statu T, le taux de cyfra 21 initial, la présence d'une résection complète et le statu pN post opératoire. Le problème reste la fréquence élevée de rechutes cérébrales pour lesquelles des essais sont en cours pour savoir s'il faut s'orienter vers une chimiothérapie d'induction, une irradiation cérébrale prophylactique ou une chimiothérapie de consolidation.

La différence entre Dieu et un chirurgien, réplique-t-on classiquement à celui-ci lorsque il s'estime comme créateur de son opéré, c'est que Dieu, lui, ne se prend pas pour un chirurgien. Qu'y a-t-il dans cette action qui soit si spécifique que son agent, le chirurgien, puisse à ce point risquer de s'idolâtrer ?Il semble bien, tout d'abord, qu'il y ait dans la chirurgie une réelle dimension religieuse c'est-à-dire un rapport certain avec le sacré - l'interdit -, ce que l'on ne doit pas profaner. Le questionnement sur le chirurgien et la chirurgie éclaire cet aspect. Si tout chirurgien est d'abord un médecin, et comme tel s'il a bien pour mission de soulager une personne humaine lorsqu'elle est affectée par la maladie ou le traumatisme, pour autant son mode " opératoire " est particulier. La chirurgie, malgré la prégnance de plus en plus forte de l'appareil techno-scientifique à son service, reste encore une activité manuelle et particulièrement immédiate. Elle nécessite certes une connaissance scientifique, mais sa technicité se nourrit de l'expérience pratique. C'est ici qu'elle recèle l'autre dimension sacrée que représente le sacrifice, de manière sans doute plus aboutie que la médecine purement clinicienne. Mais elle est surtout agressive, parce que douloureuse et sanglante, et transgressive, parce qu'elle autorise son agent à inter-venir, à rentrer dans un corps humain. Cette intervention ne se fait jamais sans un rituel quasi religieux qui semble attester de la sacralité de son champ : le corps-personne de l'opéré. Malgré la profonde influence de la Modernité qui, avec Descartes en particulier, vise à dissocier radicalement le corps de l'esprit, une analyse rigoureuse de la pratique chirurgicale tend à infirmer cette illusion, même s'il y a nécessité d'objectivation pour parvenir à assumer la transgression qui consiste à ouvrir un corps. La phénoménologie nous éclaire sur la subjectivité transcendantale du chirurgien qui, en même temps qu'il vise son opéré comme l'objet de son faire, ne peut pas être complètement extérieur à cet opéré et à son intervention. Le chirurgien ne saurait être le simple réparateur d'un objet, ni même un vétérinaire, obligé qu'il est de par la spécificité morale de l'être humain qu'il prend en charge. Il devient alors plus que la cause efficiente de l'opération chirurgicale, pour être nécessairement concerné par sa finalité. Cette obligation de viser à la restauration du pouvoir-être au monde de son opéré, plus que de le re-mettre dans une norme arbitraire, fait en effet de la chirurgie une action morale. Car oublier cette finalité, cherchant à s'exonérer de cette responsabilité qui dépasse le pur faire, ce serait réduire la chirurgie à une simple fabrication. La démesure alors guetterait celui qui pourrait se prendre pour Dieu, mais au mauvais sens du concept, puisque s'ouvriraient subrepticement les portes de la barbarie. Etre instrumentalisé par le désir jamais assouvi de son patient, comme être prisonnier de sa pure technicité, sont alors les deux écueils, intimement liés, qui empêchant le chirurgien de décider, ferait perdre toute dimension morale à son action. D'autant que le lent " désenchantement du corps " présent dans nos sociétés occidentales contemporaines, semble participer de ce déni. La question de la contribution de la chirurgie au vaste désir de transformation de l'homme, véhiculé par le transhumanisme, s'abreuve peut-être à la source d'une insidieuse barbarie.Retrouver la nature spirituelle de l'homme reste alors sans doute le point d'appui le plus sûr pour parer à une telle dérive, en sacralisant ainsi, et la personne de l'opéré, et le geste d'y intervenir, lui rendant peut-être son véritable sens._____