Réduction de la thrombogénicité des surfaces artificielles. Une étude in vitro et in silico. – ThromboSurf

Plusieurs traitements des maladies cardiovasculaires impliquent des valves cardiaques artificielles, des dispositifs d’assistance ventriculaire, des grafts ou des stents, qui sont tous des dispositifs médicaux en contact avec le sang. L’hémocompatibilité des dispositifs médicaux est actuellement le principal frein à leur développement. Une hémocompatibilité insuffisante peut conduire à la formation d’un thrombus (caillot), la défaillance de l’appareil et dans le pire des cas à la mort du patient. Lorsqu’un matériau étranger entre en contact avec le sang, une réaction avec le corps étranger est initiée : les protéines adsorbent sur les surfaces et la cascade de coagulation est déclenchée, les plaquettes circulantes sont activées et recrutées, pour aboutir à la formation d’un thrombus. Bien que des thérapies d’anticoagulation puissent contrecarrer ces événements, elles s’accompagnent d’un risque accru de saignements. Par conséquent, l’amélioration de l’hémocompatibilité des matériaux artificiels en contact avec le sang est la clé pour des dispositifs médicaux plus sûrs. La stratégie souvent mise en avant pour ce faire est de réduire l’adsorption protéique pour empêcher le déclenchement de la cascade de coagulation, une série de réactions enzymatiques conduisant à la formation de fibrine à partir du fibrinogène présent dans le plasma. Puisque les thrombi liés aux surfaces sont le plus souvent riches en plaquettes, la principale hypothèse de travail de ThromboSurf est qu’une autre stratégie vaut la peine d’être étudiée pour réduire la thrombogénicité des systèmes biomédicaux : contrôler la capacité des plaquettes à adhérer à la surface en ajustant l’écoulement au voisinage de celle-ci. Pour augmenter l’hémocompatibilité, une approche biomimétique prometteuse consiste en l’utilisation de topographies de surface de la gamme nano/micromètre. Toutefois, les résultats publiés jusqu’alors sont incomplets ou incohérents, laissant le potentiel et l’impact des structures de surface essentiellement inconnu. L’objectif du projet est donc d’étudier la relation entre l’adhérence plaquettaire et des surfaces microstructurées permettant de contrôler l’écoulement proche-paroi, à travers des approches in silico et in vitro. Nous utiliserons des modèles intensifs de dynamique des fluides numérique, de l’imagerie cellulaire en temps réel à haut débit et des analyses sanguines in vitro pour établir une corrélation entre les altérations de l’hémodynamique par structuration de surface et l’activation et l’adhérence plaquettaire qui en résultent. Le modèle in silico sera d’abord amélioré et ajusté itérativement, jusqu’à ce que la prédiction des interactions plaquettes-surface soit précise. Ensuite, le modèle sera appliqué à de nombreuses structures de surface différentes pour créer une base de données comprenant propriétés de surface et réponse plaquettaire. Cette analyse croisée unique fournira une base pour la recherche de topographies de surface en vue d’une réduction de la thrombogénicité. Un sous-ensemble de topographies prometteuses sera sélectionné et étudié expérimentalement in vitro pour confirmer les résultats en termes de thrombogénicité. En outre, l’impact de conditions d’écoulement complexes telles que la pulsatilité et les effets de turbulence, souvent présents dans les dispositifs médicaux, sera pris en considération, ouvrant la voie à de futures percées dans l’utilisation de surfaces artificielles hémocompatibles.