Développement, par ingénierie tissulaire, d'une prothèse vasculaire entièrement biologique obtenue par tissage de fils de matrice extracellulaire : une transition de l'humain au gros animal

Abstract

Les prothèses vasculaires synthétiques sont utilisées pour la revascularisation des membres inférieurs ischémiques ou pour la création d’abords vasculaire pour l’hémodialyse uniquement lorsque les vaisseaux sanguins du patient ne sont pas disponibles (état pathologique ou déjà utilisés) en raison de leurs faibles performances cliniques. En effet, l’implantation de ces matériaux entraînent une réaction à corps étranger, c’est-à-dire une réaction inflammatoire chronique, qui peut entraîner la thrombose ou la sténose suite à une hyperplasie intimale péri-anastomotique. Par conséquent, nous avons développé, par ingénierie tissulaire, une prothèse vasculaire entièrement biologique faite à partir d’un matériau naturel obtenu par culture de fibroblastes dermiques humains. Nous avons produit un feuillet manipulable et robuste en utilisant la capacité naturelle des cellules à déposer de la matrice extracellulaire (MEC) en grande quantité dans le fond des flasques de culture (cell-assembled extracellular matrix ou CAM). Le feuillet obtenu peut être découpé en bandes fines pour produire des fils biologiques. Ces fils sont ensuite assemblés par tissage pour créer une prothèse vasculaire. Cette méthode d’assemblage textile permet un contrôle des propriétés mécaniques de la prothèse vasculaire, une grande rapidité et une possible automatisation de la production. L’évaluation préclinique de la fonctionnalité de la prothèse vasculaire humaine in vivo n’est possible que dans des modèles xénogéniques immunosupprimés pour éviter le rejet de greffe. Or, ces modèles sont trop petits (souris, rats) ou extrêmement chers et soulèvent des questions éthiques importantes (primates non-humains). Ainsi, une prothèse vasculaire a été développée à partir de cellules d’un gros animal afin d’évaluer la fonctionnalité de cette dernière in vivo dans des conditions proches des conditions cliniques, c’est-à-dire dans un contexte de greffe allogénique, au sein d’un organisme immunocompétent et avec des dimensions de greffons adaptées. Par conséquent, au cours de cette thèse, la capacité des fibroblastes ovins, canins et porcins à produire des feuillets de CAM a été comparée aux fibroblastes humains. Des différences inter-espèces importantes ont été mises en évidence. Les cellules ovines ont produit les meilleurs feuillets et ceux-ci étaient similaires aux feuillets humains en matière de force et de composition. Les feuillets ovins ont ensuite été coupés pour produire des fils biologiques. Leurs propriétés mécaniques ont été évaluées et des implantations sous-cutanées en contexte allogénique dans le mouton (1 mois) ont été réalisées. Les fils biologiques allogéniques ont déclenché une réaction inflammatoire plus légère que celle observée envers les fils synthétiques. Enfin, des prothèses vasculaires ovines ont été produites par tissage à l’aide d’un métier à tisser circulaire fait sur mesure. Les prothèses vasculaires ovines tissées (diamètre interne moyen de 4,3 mm) avaient des propriétés mécaniques supra-physiologiques (pression à l’éclatement et rétention à la suture) et une faible perméabilité transmurale les rendant compatibles avec une implantation dans la circulation sanguine artérielle. Ainsi, cette étude démontre la faisabilité d’une approche textile avec le matériel ovin qui, par la suite, permettra d’évaluer la prothèse vasculaire ovine in vivo à long terme dans des conditions immunologiques, hémodynamiques et mécaniques proches des conditions cliniques. Ce modèle animal permettra la validation de cette nouvelle prothèse vasculaire et de se rapprocher des essais cliniques