Prédiction de l'endommagement et de la rupture des anévrismes aortiques – AADaRP

La rupture d’un anévrisme aortique, le plus souvent mortelle, est l’issue d’une situation biomécanique où la contrainte pariétale dépasse la limite à rupture locale du tissu. A ce jour, la compréhension du(des) mécanisme(s) de rupture artérielle est très pauvre en raison des connaissances limitées sur les phénomènes physiques, en particulier mécaniques, à l’échelle des structures microscopiques fibreuses du tissu. L’interaction, sous chargement mécanique, des différents constituants de la paroi, leur impact sur les propriétés mécaniques et leur rôle dans le phénomène de rupture restent des questions totalement ouvertes. Cela constitue un verrou majeur au développement et à l’utilisation d’outils numériques fiables et pertinents dans la pratique médicale, mais aussi au développement de traitements parfaitement ciblés.
Comprendre, modéliser et quantifier les micro-mécanismes qui pilotent la réponse mécanique des tissus artérielles (anévrismaux) et initient localement leur rupture représente aujourd’hui l’une des voies les plus prometteuses vers un diagnostic prédictif et une prise en charge individualisée efficace des patients atteints d’anévrismes aortiques.
Dans le but d’établir une compréhension plus avancée de la rupture d’anévrisme, l’équipe du porteur du projet a récemment développé une approche expérimentale in vitro unique, permettant de détecter la zone de faiblesse d’un tissu anévrismale de l’aorte ascendante bien avant que la rupture ne s’y produise. Cette approche, à l’échelle macroscopique de l’anévrisme, a permis de monter que la rupture se localise en un lieu de concentration de déformations. Logiquement, la prochaine étape va viser à examiner en détail la microstructure fibreuse du tissu afin de mettre en évidence les mécanismes sous-jacents.
Au travers du projet AADaRP, cette approche expérimentale sera étendue en utilisant la microscopie confocale multi-photonique combinée à des essais in situ de gonflement de ces tissus anévrismaux. Cela permettra d’observer la microstructure du tissu jusqu’à rupture. Ensuite, l’état mécanique local complet (contrainte/déformation) de la microstructure fibreuse sera reconstruit par une approche numérique type éléments finis dans le but d’établir des critères quantitatifs de rupture à l’échelle microscopique. Sur la base de ces différents résultats, il est ensuite proposé d’établir un modèle de comportement micro-macro incluant ces mécanismes et critères de façon intrinsèque (par la théorie de l’homogénéisation aléatoire) et permettant de tracer le sillon vers un modèle d’estimation biomécanique du risque de rupture d’anévrisme.
Le projet sera mené en collaboration entre des chirurgiens et ingénieurs, experts dans leur domaine, et qui travaillent ensemble depuis plusieurs années.
Ce projet devrait ouvrir de nombreuses voies pour la recherche en mécano-biologie des tissus mous (encore à l’âge embryonaire) qui s’intéresse à l’environnement des cellules ou encore permettre des applications cliniques essentielles pour l’estimation quantitative du risque de rupture d’anévrisme chez le patient. Il apportera une contribution conséquente à la compréhension d’accidents vasculaires mortelles et à l’amélioration des traitements cardio-vasculaires. Il constituera une source d’inspiration pour des applications et des recherches dérivées grâce à ses réponses fondamentales sur la rupture d’anévrismes aortiques.