Derkaoui S.M. Revêtement bioactif pour stents métalliques

5/28/2018 Derkaoui S.M. Revtement bioactif pour stents mtalliques

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Universit Paris Nord - Inst itut Gali le

Laboratoire de Bio-ingnierie de Polymres Cardiovasculaires Inserm U698

Thse de doctorat

Prsente par

Sidi Mohammed DERKAOUI

Pour lobtention du grade de Docteur de lUniversit Paris Nord

Discipline : Sciences de lingnieurSpcialit : Gnie biologique et mdical

Revtement bioactif pour stentsmtalliques :

Synthse, caractrisation et biocompatibilit

Soutenue le 02 dcembre 2008 devant la commission dexamen :

Rapporteurs: M. H. F. HildebrandM. D. Labarre

Examinateurs: M. G. LegeayM. L. Feldman

Directeur de thse : M. D. LetourneurCo-directeur : M. T. Avramoglou


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Remerciements

Les recherches qui ont fait lobjet de ce mmoire ont t menes au Laboratoire de Bio-

ingnierie de Polymres Cardiovasculaires de linstitut Galile, universit Paris 13 dirig par

Monsieur Didier Letouneur, Directeur de Recherche CNRS, Inserm U698, Universit Paris 13,

Villetaneuse.

Je souhaite donc naturellement remercier tout dabord les instigateurs de ce projet de

recherche original et porteur, notamment mon directeur de thse Monsieur Didier Letourneur qui

ma accueilli au sein de lquipe de Bio-ingnierie de polymres cardiovasculaires. Il a su la

fois soutenir mes travaux, tout en me laissant une grande libert de manuvre quant au

droulement et lorganisation de mes recherches. En complment, le soutien financier quil a

pu mapporter a permis de mener terme cette thse.

Je souhaite galement exprimer toute ma gratitude Monsieur Thierry Avramoglou

matre de confrences, Inserm U698, Institut Galile, Universit Paris 13, la fois instigateur de

ce projet de recherche mais galement source dun soutien sans faille vis--vis des orientations

de mes travaux. La confiance quil a su rapidement maccorder, alors que jtais encore en DEA,

ma permise de mimpliquer totalement dans ce projet. Jai pu apprcier sa disponibilit

exceptionnelle et totale concernant mes interrogations sur tous les points scientifiques, son

intrt mon gard, enfin sans lui cette thse naurait jamais vu le jour.

Je suis trs reconnaissant monsieur Denis Labarre, Professeur, Universit Paris Sud-

XI, UMR CNRS 8612 Facult de Pharmacie, Chatenay-Malabry, ainsi qu Monsieur Hartmut

Frdric Hildebrand, Directeur de Recherche INSERM, Groupe Recherche Biomatriaux,

Laboratoire de Biophysique UPRES EA 1049, Facult de Mdecine "H. Warembourg", Lille

davoir accept dtre rapporteurs de ce travail.

Je suis honor de la prsence dans ce jury de Monsieur Gilbert Legeay, Dlgu

Scientifique, Centre de Transfert de Technologie du Mans, Le Mans et de Monsieur Laurent

Feldman, Professeur-Praticien Hospitalier, Service de Cardiologie, CHU X. Bichat, Paris. Quils

soient remercis davoir accept de juger ce travail.

Je suis trs reconnaissant Madame Isabelle Bataille, matre de confrences, Inserm

U698, Institut Galile, Universit Paris 13, de mavoir beaucoup aid chaque fois que javais

besoin delle.

Mes remerciements les plus sincres Madame Danielle Chaubet, matre de

confrences, Institut Galile, Universit Paris 13 et Monsieur Frdric Chaubet, ProfesseurUniversit Paris 13 de leur sympathie.


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ii

Jai beaucoup appris sur les techniques de la chimie en particulier en RMN au cours de

mes discussions avec Madame Christel Barbaud, Professeur universit Paris 13, quelle trouve

ici ma profonde gratitude et ma sympathie.

Jetiens remercier Madame Amlie Labb, Matre de confrences, Universit Paris 13

de sa collaboration pour les manipes et la rdaction du troisime article.

Je voudrais galement exprimer ma gratitude envers toutes les autres personnes qui de

faon directe ou indirecte mont aid dans ce travail, notamment Monsieur, Marc Lecouvey

Matre de Confrences, Universit PARIS XIII et le Docteur Cdric Lorthioir, CNRS Thiais.

Enfin, ce travail est l'aboutissement de longues annes d'tude, auxquelles l'amour et le

soutien de ma famille : ma mre, mes sur et mon frre. Et a mon pouse Sihem, je voudrais

rappeler mon amour et ma reconnaissance pour sa comprhension, sa prsence affectueuse mes

cts et le plus beau cadeau de ma vie, nos enfants : Lina, Anas et Lylia.


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Abrviations et anglicismes

AFM : microscopie force atomique

AIBN : L ','-azobisisobutyronitrile

ATR-FTIR :Attenuate Total Reflection Fourier Transform Infrared

Ce(IV) : Ion crium ltat doxydation +4

BMA : n-Butyl Methacrylate

BSA : Albumine de srum bovin

DH : dextrane-graft-PHEMA

DBM: dextrane-graft-(PBMA-co-PMMA)

DMA : Analyse mcanique dynamique

DMEM : Milieu nutritif pour la culture cellulaire

DMSO : Dimthyl sulfoxyde

D.O : Densit optique

DSC : Analyse enthalpique diffrentielle

EDTA : Lacide ethylnediamine ttraactique

EMA : Ethyle mthacrylate

FM : Fucane-graft-PMMA

FB : Fucane-graft-PBMA

GPC : Chromatographie par permation de gel

HB : Hparine-graft-PBMA

HEMA : 2-hydroxythyle mthacrylate

HM : Hparine-graft-PMMA

HUVECs :Human Umbilical Vein Endothelial Cells

KBr : Bromure de potassium

MEB : microscopie lectronique balayageMMA : Mthyle mthacrylate

PB : Pullulane-graft-PBMA

PBMA : Poly (mthacrylate de butyle)

PBS : Solution saline quilibre par un tampon phosphate

PM : Pullulane-graft-PMMA

PMMA : Poly (mthacrylate de mthyle)

RMN : Rsonance magntique nuclaire

SVF : Srum de Veau Ftal

Tg : Temprature de transition vitreuse


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THF : Ttrahydrofurane

TMS : Trimthylsylil

TNF : facteur de ncrose tumorale

PDGF : Platelet-Derived Growth factor

bFGF: basic Fibroblast Growth Factor

TGF: Transforming Growth Factor


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Sommaire


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Sommaire

Remerciements............ i

Abrviations et anglicismes iii

Sommaire..................... iv

Introduction gnrale... 1

I. Revue bibliographique................. 7

I.1. Le systme vasculaire........... 9

I.1.1. La paroi vasculaire structure de lartre.......... 9

a. L'intima .................... 9

b. La mdia .................. 10

c. L'adventice ............... 10

I.1.2. Les cellules vasculaires... 11I.1.2.1. Les cellules endothliales .... 11

I.1.2.2. Les cellules musculaires lisses. 11

I.1.3. La matrice extracellulaire............ 12

I.1.4. Le sang..................... 13

I.1.4.1. La coagulation.......... 13

I.1.4.1.1. La voie intrinsque ... 14

I.1.4.1.2. La voie extrinsque... 14

I.1.4.2. La fibrinolyse... 15

I.1.4.3. Linflammation............ 15

I.1.5. Principales pathologies vasculaires 16

I.1.5.1. Epidmiologie des maladies cardiovasculaire............. 16

I.1.5.2. Lathrosclrose ................. 16

I.1.5.3. Physiopathologie de lathrosclrose................... 18

I.1.5.3.1. Gense de la plaque .......... 18

I.1.5.3.2. Formation de la plaque mature.......... 20

I.1.5.3.3. Profils volutifs de la plaque stable .... 20

I.1.5.4. La stnose ............ 20

I.1.6. Langioplastie.......... 21

I.1.6.1. Mcanisme de langioplastie au ballonnet... 21

I.1.6.2. Les stentset leur implantation 21

I.1.7. La Restnose........... 22I.1.7.1. Les mcanismes de la restnose... 23

I.1.7.2. Thrombose, inflammation, migration et prolifration . 23

I.1.8. Stents bioactifs. 23

I.1.8.1. Stents imprgns dhparine. 24

I.1.8.2. Stents Cypher, enrob de sirolimus .......... 24

I.1.8.3. Stents Taxus, enrob de paclitaxel.... 25

I.1.8.4. Stents actifs et stents nu.... 26

I.1.8.5. Thrombose lie au stentsactifs 26

I.1.8.6. Retard de r-endothlialisation 27


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vii

I.2. Les biomatriaux et la biocompatibilit................. 28

I.2.1. Dfinition dun Biomatriau................ 29

I.2.2. La Biocompatibilit ............ 29

I.2.3. Interaction sang biomatriaux..... 30

I.2.4. ladhsion cellulaire. 31

I.2.4.1. Interaction polymres cellules.. 31

I.2.4.1.1. Morphologie de surface ............ 33

I.2.4.1.2. Hydrophilie des polymres............ 33

I.2.4.1.3. Adsorption de protines sur la surface.. 34

I.2.5. Les polymres synthtiques..... 34

I.2.6. Les polymres bioactifs... 35

I.2.7. Les mtaux... 35

I.2.8. Les polysaccharides................. 35

I.2.8.1. Lhparine............. 36

a. Lactivit anticoagulante de lhparine......... 37

b. Lactivit anticomplmentaire de lhparine ... 37

c. Lactivit antiprolifrative de lHparine......... 38I.2.8.2. Le fucane.............. 38

a. Lactivit biologique des fucanes......... 38

b. Lactivit anticoagulante des fucanes... 39

c. Lactivit anticomplmentaire des fucanes .. 39

d. Lactivit antiprolifrative des fucanes. 39

I.2.8.3. Le dextrane........... 39

I.3. Modifications chimiques des polysaccharides............... 40

I.3.1. La polymrisation radicalaire ......... 40

I.3.2. Le systme rdox......... 40

I.3.2.1. Lamorage... 41

I.3.2.2. La propagation.. 41

I.3.2.3. la terminaison... 41

II. Matriels et mthodes............. 43

II.1. Synthse....................... 45

II.1.1. Les amorceurs ....................... 45

II.1.1.1. L'azobisisobutyronitrile .................... 45

II.1.1.2. Le Crium IV...................... 45

II.1.2. Les monomres mthacrylates .................. 45II.1.2.1. Purification des monomres mthacrylates................. 45

II.1.2.2. Le mthyle mthacrylate................. 45

II.1.2.3. Le butyle mthacrylate.................... 46

II.1.2.4. LEthylmthacrylate. .. 46

II.1.2.5. Le (2-hydroxythylmthacrylate) ... 46

II.1.3. Les polymres naturels (les polysaccharides) ... 47

II.1.3.1. Le dextrane.......... 47

II.1.3.2. Le Fucane 47

II.1.3.3. Le Pullulane............ 47

II.1.3.4. Lhparine... 48

II.1.4. Synthse des polymres mthacrylates ..... 48II.1.5. Synthse des copolymres.. 48

II.1.5.1. Description de la raction de greffage.... 49

II.1.5.2. Caractristiques et mise au point de la raction de greffage... 49


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II.1.5.3. Greffage des mthacrylates sur les polysaccharides............. 49

II.1.5.4. Purification des copolymres.............. 50

II.1.5.4.1. La dialyse......... 50

II.1.5.4.2. La lyophilisation . 51

II.1.5.4.3. Extraction des homopolymres acryliques.. 51

II.2. Les techniques de caractrisation des copolymres. 52

II.2.1. Linfrarouge a transforme de Fourier... 52

II.2.2. La rsonance magntique nuclaire............... 52

II.2.3. Analyse thermique diffrentielle ............... 52

II.2.4. Mesure de la viscosit................ 53

II.2.5. Chromatographie dexclusion strique (CES) ...... 54

II.3. Etude de la solubilit des copolymres et ralisation des films.. 54

III.3.1. La solubilit des polymres...... 54

III.3.2. Prparation des films de polymres . 55

II.4. Caractrisation et analyse des films de copolymres................... 55

II.4.1. Dtermination de la topographie des films par Microscopie Force Atomique....... 55

II.4.2. Proprits mcaniques des copolymres........ 56

II.4.2.1. Tests de fluage. 56

II.4.2.2 Analyse mcanique dynamique (DMA) .. 56

II.4.3. Mesure de langle de contact sur les diffrents films de polymres.. 57

II.5. Enduction des stents par les copolymres 57

II.5.1. Analyse des surfaces de stents enduits....... 58

II.5.1.1. Par microscopie optique.. 58

II.5.1.2. Par microscopie lectronique balayage (MEB) ....... 58

II.6. Evaluation biologique. 58

II.6.1. Lignes cellulaires . 58

II.6.2. Milieux de cultures ................ 58

II.6.3. Entretien des cellules en culture................. 59

II.6.3.1. Dconglation des cellules.. 59

II.6.3.2. Passage des cellules........... 59

II.6.3.3. Conglation et cration de stocks de cellules............... 59

II.6.4. Prparation des films de polymre la culture cellulaire..... 60

II.6.4.1. Lavage et strilisation des films de polymre..... 60

II.6.4.2. Conditionnement des films de polymres la culturecellulaire..... 60

II.6.4.3. Ensemencement des cellules sur les films de polymres... 61

II.6.4.4. Cintique de prolifration des cellules sur les diffrents supports .... 61

II.6.4.5. Comptage des cellules..... 61

II.6.4.6. Observation des cellules sous microscope fluorescence ..... 62

II.6.4.7. Evaluation de la migration des C sur films de copolymre DB et sur fond de puits.. 62

II.6.4.8. Ladhsion et la prolifration des cellules HUVECs sur stents.................. 63


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III. Rsultats................ 65

III.1. Introduction au premier article........... 67

III.1.1. Premier Article (synthse, caractrisation du dextrane-graft-polymthylemthacrylate) 69

III.2. Introduction au second article ........ 85

III.2.1. deuxime Article (synthse, caractrisation du dextrane-graft-polybutylmthacrylate) 89

III.3. Introduction au troisime article. 109

III.3.1. Troisime Article.. 113III.3.2. complment troisime Article....... 125

III.4. Autres rsultats.. 141

III.4.1. Synthse dautres polymres bioactifs. 143

III.4.1.1. Effet du milieu ractionnel sur le dextrane ... 145III.4.1.2. Effet du milieu ractionnel sur la chane de PMMA. 145III.4.2. Caractrisation........... 146

III.4.2.1. caractrisation infrarouge...... 146III.4.2.2. Tests de solubilit de diffrents copolymres et ralisation des films... 147III.4.3. Proprits thermiques et mcaniques 148III.4.3.1. Analyse thermique diffrentielle (DSC) ... 148III.4.3.2. Analyse mcanique sous sollicitations dynamiques.. 149III.4.4. Fluage des copolymres DB1, DB2 et DB3..... 150III.4.3. Culture cellulaire.... 153

III.4.3.1. Proprits biologiques des diffrents copolymres synthtiss. 153III.4.3.1.1 tude cintique de prolifration des cellules HUVECs... 153III.4.3.1.2. Cintique de prolifration des CMLs sur les diffrents supports... 154III.4.3.2. Prolifration des cellules HUVECs et CMLs sur les diffrents supports J5.. 155III.4.3.3 Morphologie cellulaire sur les diffrents films de copolymres................. 156IV. Discussion..... 159V. Conclusion.................. 167Rfrences bibliographiques.............. 171Annexe............... 181


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Introduction

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Introduction gnrale

Les maladies cardiovasculaires sont aujourd'hui la premire cause de mortalit devant le

cancer dans les pays dvelopps, et lathrosclrose est lune des principales formes de ces

maladies. Elle se manifeste par un paississement de la face interne des artres, rduisant la

lumire artrielle ou bloquant le flux sanguin : cest la stnose. Cette pathologie artrielle

correspondant une inflammation chronique lie linteraction entre les lipoprotines

modifies, les cellules inflammatoires, macrophages drivs des monocytes circulants et

lymphocytes T, et les lments cellulaires de la paroi artrielle. Cette inflammation conduit un

processus ractionnel cicatriciel de la paroi artrielle impliquant les cellules musculaires lisses et

la production de matrice extracellulaire. Certaines de ces lsions inflammatoires, trop

importantes ou trop brutales, vont conduire des lsions qui vont se compliquer par une ruptureou une rosion de plaque et une thrombose artrielle. Les prsentations cliniques de la maladie

athrosclreuse sont videmment multiples et fonction de lartre touche. Latteinte coronaire et

linfarctus du myocarde dominent par leur frquence et leur svrit suivis de prs par les

atteintes carotidiennes et les accidents vasculaires crbraux. Mais la maladie reste souvent

silencieuse et le patient le plus souvent asymptomatique.

Selon les tudes menes par lOMS dans le cadre du programme MONICA (Multinational

Monitoring of Trends and Determinants in Cardiovascular Deseases), 6 millions de personnes

(45.6% de tous les dcs) meurent la suite dune maladie cardiovasculaire dans les pays

dvelopps. Dautres tudes pidmiologiques montrent cependant que le dveloppement de

lathrosclrose ne doit pas tre considr comme un hritage inluctable de lindustrialisation et

de lurbanisation. Un facteur important mentionner, est le fait que souvent des gens en ge

moyen, cest dire au sommet de leur productivit, sont gravement atteints par ces maladies

induisant un problme socio-conomique majeur.

Les campagnes dinformation pour une meilleure hygine de vie (rgime alimentaire,

tabagisme et sdentarit) ayant un impact limit, la lutte contre les maladies cardiovasculaires

reste essentiellement curative. Le dveloppement de lathrosclrose et lextension des

thromboses implique des traitements lourds par injections intraveineuses, ainsi que le recours

la pose de stentsau niveau du site stnos, avec un risque toujours important de restnose. En

effet la pose dun stentdans l'artre cre un dommage svre sur tous les lments composant le

vaisseau sanguin. Suite la dilatation, l'endothlium est dnud de sa couche protectrice,

favorisant ainsi un environnement thrombognique. La lame lastique interne se trouvant dans la

mdia est endommage, les cellules musculaires lisses situes dans la profondeur de la paroi

subissent un tirement et une destruction invitable, la matrice extra-cellulaire composant la


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Introduction

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mdia et l'adventice est galement perturbe. On assiste ventuellement un phnomne de

cicatrisation du site endommag. Cette intervention entrane chez environ un tiers la moiti des

patients, la migration et la multiplication des cellules musculaires lisses conduisant une

nouvelle rduction de la lumire artrielle.

Combattre ce phnomne de restnose a t la proccupation de trs nombreuses quipes

de recherches. Ainsi les stentsont t dvelopps grande chelle depuis les annes 1990. Une

perce technologique rcente a permis la mise au point de stents enrobs dune substance

pharmacoactive qui rduit lincidence du risque de restnose. Agissant comme rservoir

mdicamenteux, ces endoprothses dune nouvelle gnration ont montr une diminution de la

prolifration no-intimale. Toutefois lallongement du dlai de cicatrisation d au retard de la r-

endothlialisation induit par le mdicament antimitotique a t associ avec la survenue de

thrombose. Mme sils sont dj employs en trs grand nombre en clinique, la nature despolymres employs et le type de principe actif (antitumoraux/antimitotiques) sont galement

des aspects dinquitudes majeures.

Le problme de la restnose persiste galement malgr les avancs thrapeutiques lies au

stentsbioactifs. Les groupes de recherche ont beaucoup de difficults cibler des lments cls

dans ce processus puisqu'il y a un trs grand nombre de mdiateurs dans le phnomne la

restnose. Cependant, nous avons la certitude que les cellules musculaires lisses et les cellules

endothliales jouent un rle important dans ce phnomne.

En parallle, de nombreuses tudes ont mis en vidence que les polymres naturels ou

synthtiques pouvaient avoir des proprits biologiques vis--vis des cellules impliques dans la

restnose. Notre tude sest donc oriente vers cette voie de recherche afin de tirer profit de deux

types de polymres. Lobjectif est de mettre au point un biomatriau nouveau pouvant servir

dans la confection dun revtement permanent pour stents. Ce revtement, combinant les

proprits biologiques des polymres naturels (polysaccharides) et les proprits mcaniques des

polymres synthtiques (polymthacrylates), serait capable dinhiber la prolifration des cellules

musculaires lisses toute en prservant la migration et la prolifration des cellules endothliales.

Seule une approche pluridisciplinaire prenant en compte simultanment les aspects

physico-chimiques, mcaniques et biologiques peut permettre de dvelopper un tel revtement.

Notre recherche porte donc sur le choix des principaux constituants de ce revtement, dune part

des polysaccharides comme le dextrane, le fucane et lhparine connus pour leurs activits

biologiques et dautre part un polymre de type mthacrylique (polymthylmthacrylate et

polybutylmthacrylate) car les monomres mthacryliques disponibles sur le march sont

suffisamment varis pour offrir la possibilit de contrler finement les proprits mcaniques et

physico-chimiques du revtement voulu.


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Introduction

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Notre premier objectif devait permettre de greffer dune manire covalente les monomres

mthacryliques sur les polysaccharides. Pour cela la synthse dcrite dj par dautres groupes

avec diffrents polymres repose sur l'initiation d'une polymrisation radicalaire partir du

polymre hydroxyl (polysaccharide) grce une mthode redox utilisant les ions crium IV.

Aprs sparation et purification, les copolymres ont t caractriss par spectroscopie

infrarouge (IR), par rsonance magntique nuclaire (RMN) et par analyse thermique

diffrentielle (DSC).

Il fallait mettre au point dans une deuxime tape, la confection des films de copolymres.

Pour cela, les copolymres purifis ont t solubiliss dans un mlange de solvants. Les solvants

retenus sont l'eau et le THF, ces deux solvants tant parfaitement miscible l'un l'autre. La

solubilit optimale n'est obtenue que pour une plage troite de proportion d'eau dans le THF,

cette proportion varie d'ailleurs avec la nature du polymthacrylique. Lors de la formation desfilms par dpt et vaporation des solvants, la tension de vapeur trs diffrente entre l'eau et le

THF nous impose de conduire cette tape sous atmosphre contrle. Caractriss par des tests

danalyse mcanique dynamique (DMA), microscopie force atomique (AFM) et angle de

contact, les films ont t soumis des tests de culture cellulaire afin dexplorer les effets

biologiques des diffrents copolymres sur les cellules endothliales et les cellules musculaires

lisses.

La dernire tape tait de choisir le copolymre appropri afin denduire des stents

mtalliques. Il tait alors ncessaire de vrifier, par les mthodes spectroscopiques et

microscopiques appropries, que les surfaces des stents taient biens recouverts par le

copolymre. Finalement une tude comparative de ladhsion et prolifration des cellules

endothliales directement sur stents recouverts de copolymres et stents nus a t ralise in

vitro.

Le manuscrit prsente dans la premire partie une revue bibliographique permettant de

faire le point sur les connaissances et de prciser le contexte de ltude.

Les principaux matriels et mthodes utiliss pour synthtiser et caractriser les proprits

et les effets des copolymres sont exposs dans une deuxime partie.

Lensemble des rsultats exprimentaux sont, quant eux, prsents dans la troisime

partie sous forme dinsertion darticles (publi ou en prparation), regroups dans la partie

rsultats et discussion, mais faisant chacun lobjet dune tude spare et ventuellement de

complments de rsultats. Au nombre de trois :

Le premier article dcrit la mise au point et loptimisation de la technique du greffage du

polymthylemthacrylate sur le dextrane Synthesis and characterization of a new


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Introduction

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polysaccharide-graft-polymethacrylate copolymer for 3D hybrid hydrogels . Il a t accept

pour publication en aot 2008 dans la revueBiomacromolecules.

Le second article intitul Dextran-graft-polybutylmethacrylate films for cardiovascular

engineering dcrit la synthse et la caractrisation dun deuxime copolymre dextrane-graft-

polybutylmthacrylate. Afin de comparer les proprits physico-chimiques et mcaniques, trois

types de ce copolymre sont synthtiss diffrente concentration du dextrane. Leffet de ces

copolymres sur la prolifration de cellules endothliales et cellules musculaires lisses a t

tudi. Il doit tre soumis la revue Tissue Engineering.

Nous dvelopperons enfin dans un troisime article intitul Copolymers dextran-graft-

polybutylmethacrylate for stent coating la prparation dun revtement pour stents en acier

316L. Ce revtement constitu de film de copolymre (dextrane-graft-polybutylmthacrylate) est

caractris par diffrentes mthodes physico-chimiques, ainsi que son effet sur la culture descellules endothliales in vitro. Des rsultats complmentaires sont en cours dobtention avec une

collaboration avec le Pr Digo Mantovani (Qubec, Canada). Cet article doit tre ensuite soumis

Biomaterials. Des rsultats galement obtenus avec dautres monomres et dautres

polysaccharides terminent ce chapitre.

La dernire partie est consacre une discussion de lensemble des rsultats et propose des

perspectives permettant dapprofondir lanalyse et lutilisation de copolymres synthtiss.


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Revue bibliographique

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I. Revue bibliographique


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I.1. Le systme vasculaire

Le systme cardio-vasculaire a pour fonction d'apporter aux tissus et organes l'oxygne et

les nutriments qui leurs sont ncessaires et de les dbarrasser du dioxyde de carbone et des

mtabolites. Son rle est galement de rpartir de manire homogne la chaleur interne gnre

par lactivit biologique. Les besoins des diffrents organes tant trs divers et variables dans le

temps, le systme cardiovasculaire doit pouvoir assurer la distribution sanguine de faon adapte

et ajustable.

I.1.1. La paroi vasculaire structure de lartre

Les vaisseaux sanguins sont constitus de trois tuniques morphologiquement distinctes

(figure 1). De lintrieur vers lextrieur du vaisseau on distingue : lintima, la mdia et

ladventice. Limportance et la complexit de ces trois tuniques dpendent du vaisseau sanguinet peuvent tre trs grandes ou rduites une simple monocouche cellulaire.

Endothlium

Limitante lastique interne

Limitante lastique externe

Mdia

Adventice

Membrane basale

Intima

Figure 1. Structure de la paroi dune artre

a. L'intimaest principalement constitue de lintrieur vers lextrieur, dune monocouche de

cellules endothliales et dune fine couche de tissu conjonctif. Ces cellules endothliales sont

directement en contact avec le sang circulant et donc avec les mtabolites, les hormones, et tout

ce que peut transporter le sang. Cette couche est identique quelque soit le territoire vasculaire etil y a trs peu de diffrences dans sa structure. Il faut noter cependant que dans les artres

lastiques, lintima, trs paisse peut contenir des cellules musculaires lisses (CMLs)


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particulires dites myointimales. Quelque soit le diamtre de la paroi, il y a toujours une seule

couche de cellules endothliales. Ces cellules endothliales sont en forme de losange et leur

juxtaposition constitue une mosaque. Leur grand axe est orient dans le sens de lcoulement

sanguin, cette orientation tant dtermine par les forces de cisaillement appliques leur

surface.

b. La mdiaest la tunique moyenne, la plus paisse. Elle est limite de part et d'autre par les

membranes limitantes lastiques interne et externe, elle est compose de cellules musculaires

lisses et d'un rseau de collagne, lastine, et de mucopolysaccharides. Suivant la prdominance

de fibres lastiques ou de cellules musculaires on distingue les artres lastiques, gros vaisseaux

proximaux, opposes aux artres musculaires, les petites artres priphriques particulirement

doues de vasomotricit.La mdia contient exclusivement des cellules musculaires lisses et des constituants

extracellulaires : fibres lastiques, fibrilles dlastine, faisceaux et fibrilles de collagne,

protoglycanes. Cette couche est trs variable selon les diffrents territoires vasculaires, et la

prsence et lorganisation aussi bien des fibres lastiques que des CMLs varient selon la fonction

des vaisseaux. Dans les artres lastiques (artres brachio-cphaliques, artres sous-clavires,

carotides, iliaques, artres pulmonaires et aorte), la mdia est constitue de plusieurs lames

lastiques concentriques entre lesquelles on retrouve les CMLs. Le nombre de ces lameslastiques est fonction du diamtre de lartre. Les CMLs et les lames lastiques forment une

unit lamellaire. Le nombre dunits lamellaires est proportionnel au diamtre du vaisseau, et

augmente progressivement avec le poids et la taille chez les diffrents animaux. Cette

organisation en structure lamellaire nexiste que dans les artres lastiques, les artres

musculaires ne possdant pas cette architecture. Les artres musculaires possdent une lamelle

lastique interne (limitante lastique interne) et externe (limitante lastique externe) qui sparent

la mdia respectivement de lintima et de ladventice, et quelques lamelles lastiques entre lesdiffrentes couches de CMLs. Dans ces deux types dartres, les CMLs sont arranges de faon

concentrique. Dans certains types dartres, on peut voir la prsence de CMLs entre lintima et la

mdia (notamment dans les artres coronaires et les artres rnales).

c. L'adventice est peu ou trs prsente selon le type de vaisseaux. En gnral, ladventice est

constitue de fibres de collagne. Elle contient galement quelques fibres lastiques paisses et

des fibroblastes. Son organisation est peu prs la mme quel que soit le type de vaisseau, en

effet cette couche permet lencrage du vaisseau aux tissus environnants. Cependant, dans les

veines, trs souvent la mdia et ladventice sont difficiles distinguer.


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Les proprits mcaniques des diffrentes couches constituant les artres dpendent de leur

quantit dlastine, qui varie avec le diamtre du vaisseau. Chaque type de vaisseau est donc

conu de telle faon pouvoir supporter la pression du flux sanguin en se dformant en

consquence.

I.1.2. Les cellules vasculaires

I.1.2.1. Les cellules endothliales

Les cellules endothliales ont des fonctions de transport actif et passif de nombre de

constituants sanguins parmi lesquels les lipoprotines. Les cellules endothliales peuvent

laborer des produits ayant une action sur les lments figurs du sang et sur la paroi vasculaire

elle-mme, en particulier sur la mdia. Parmi les composs produits par les cellulesendothliales, on trouve la prostacycline qui inhibe les fonctions plaquettaires et qui est

vasodilatatrice (et par consquent agit sur les fibres musculaires lisses de la mdia) ; on trouve

galement lendothline, qui est un peptide possdant un effet vasoconstricteur important sur les

cellules musculaires lisses. Lendothlium est sensible des stimulis grce une grande varit

de rcepteurs membranaires (muscariniques, alpha 2 adrnergiques, vasopressine, srotonine....).

L'endothlium joue un rle important dans l'homostasie, la contractilit, la multiplication

cellulaire et les mcanismes inflammatoires des vaisseaux sanguins [1]. Cette couche opre sesdiffrentes fonctions en maintenant la surface luminale non-adhsive et en ayant des proprits

fibrinolytique, anticoagulante et antithrombotique [2]. Lorsqu'une agression de lnedothlium se

produit (suite des pathologies telles le diabte ou de circonstances particulires telles que le

tabagisme ou lobsit), il survient un drglement dans la fonction de l'endothlium, entranant

plusieurs vnements graves comme les vasospasmes, le dveloppement d'un thrombus ou

l'athrosclrose [3]. La dysfonction de l'endothlium conduit invitablement un processus de

remodelage vasculaire marqu par des altrations structurelles et fonctionnelles et qui a pourobjectif de redonner au vaisseau la protection ncessaire sa survie. Mais ce faisant, les

fonctions risquent de devenir inoprantes parce que les facteurs de rparation, une fois activs,

amnent habituellement leur part de problmes. Une couche endothliale vierge est sans doute la

meilleure source de prvention contre des vnements telles que la thrombose artrielle, et

l'athrosclrose [4].

I.1.2.2. Les cellules musculaires lisses

Les cellules musculaires lisses ont une fonction contractile qui assure la vasomotricit et le

tonus artriel. La vasomotricit est rgule par les messagers agissant sur les cellules


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endothliales qui leur tour transmet l'ordre aux cellules musculaires lisses par l'intermdiaire

d'un second messager. En outre, les cellules musculaires lisses assurent des fonctions

mtaboliques en particulier la scrtion de matrice extracellulaire de la mdia et le catabolisme

des lipoprotines LDLs.

I.1.3. La matrice extracellulaire

La matrice extracellulaire (MEC) est un rseau tridimensionnel de macromolcules qui

constituent la charpente des tissus, elle forme un support pour ladhsion et la migration

cellulaires, et gnre les signaux relatifs lenvironnement des cellules (mcano-transduction).

Les macromolcules de la matrice extracellulaire sont regroupes en plusieurs catgories : les

collagnes, llastine, les glycoaminoglycanes, les glycoprotines de liaison et les intgrines [5].

La proportion de chacun de ces lments est trs variable selon le tissu considr. Dans la paroivasculaire, ce sont les cellules musculaires lisses qui synthtisent la MEC incluant une matrice

fibrillaire insoluble et une membrane basale sur laquelle adhrent les cellules. Les liens entre la

matrice et le cytosquelette via le complexe de protines trans-membranaires (intgrines)

constituent un lien physique entre les cellules et la MEC comme le montre la figure 2, Les

interactions qui en dcoulent jouent un rle important dans les nombreuses voies de

signalisations [6]. Ainsi des pathologies de la paroi vasculaire sont associes des dfauts qui

impliquent les liens molculaires entre le cytosquelette et la matrice extracellulaire.La MEC, via les modulations, la synthse et lorganisation tridimensionnelle de ces

diffrents composants, exerce diffrents effets sur la croissance et le phnotype des cellules du

systme cardiovasculaire [7]. Les intgrines sont les rcepteurs qui transmettent les forces et les

changements de structure de la MEC au cytosquelette [8]. Ainsi en connectant le cytosquelette

la MEC et en contrlant les interactions cellules-matrice, les intgrines donnent la cellule la

capacit de percevoir lenvironnement et de rpondre aux changements de ce dernier et de le

modifier [9].

Figure 2. Interface cellule matrice extracellulaire [10]


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I.1.4. Le sang

Le sang est un tissu msenchymateux liquide contenu dans les espaces vasculaires. Il

comprend une phase aqueuse de composition complexe, le plasma qui est compos son tour de

nombreuses protines dont les fonctions sont trs spcifiques et les lments figurs sont

reprsents par des cellules nucles, les leucocytes (globules blancs), et par des cellules

anucles, les hmaties (globules rouges) et les plaquettes. Le sang remplit des fonctions

indispensables la vie, le transport de loxygne et des substances nutritives vers les cellules et

des produits de dgradation du mtabolisme cellulaire vers les monctoires, des hormones

produites par les glandes endocrines vers les cellules cibles. Une autre fonction du sang qui est

lhmostase cette fonction est dfinit comme le maintien de la composition du milieu intrieur en

particulier les liquides interstitiel et intracellulaire, et le maintien de la temprature corporelle. Le

sang joue un rle essentiel dans la dfense de lorganisme contre les infections et agressionsgrce aux anticorps et aux globules blancs, contre la perte sanguine elle-mme grce au systme

de la coagulation.

I.1.4.1.La coagulation

Le sang est un fluide en quilibre dynamique avec son environnement dont la moindre

modification peut entraner des consquences graves, la plus courante tant la formation de

thrombus. Diffrents mcanismes maintiennent cet quilibre, l'tude in vivodes modificationsconduisant l'arrt du saignement aprs traumatisme d'un petit vaisseau a permis de distinguer

diffrentes squences : d'abord une adhsion des plaquettes aux fibres de collagne formant

l'ossature du vaisseau, puis une agrgation des plaquettes entre elles, aboutissant la formation

du "clou hmostatique" ce phnomne peut tre observ lorsque le sang est plac en prsence

d'une surface trangre [11]. La coagulation implique l'activation par protolyse d'une dizaine de

protines plasmatiques qui interagissent entre elles et avec des surfaces cellulaires pro-

coagulantes l'aide d'ions calcium. La coagulation passe par la production de thrombine, enzymepivot de l'hmostase qui conduit la conversion du fibrinogne soluble en fibrine insoluble

constituant l'armature du caillot sanguin [12]. La thrombine et la fibrine stabilisent le clou

hmostatique . La gnration de thrombine est l'aboutissement de deux voies diffrentes de la

coagulation appeles voie intrinsque et voie extrinsque [13] (figure 3).


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Figure 3. Cascade de la coagulation selon les voies intrinsque et extrinsque ainsi que

le mcanisme de la fibrinolyse [14]

I.1.4.1.1. La voie intrinsque

Nomme ainsi car tous les lments qui lui sont ncessaires sont dans le sang. Elle fait

intervenir le facteur XII (Hageman), qui s'active en facteur XIIa quand il entre en contact avec

certains types de surfaces, incluant les fibres de collagne qui sont sous-jacentes l'endothlium.

La catalyse d'un certain nombre de facteurs de la coagulation est ainsi amorce jusqu'au facteur

activ Xa.

I.1.4.1.2. La voie extrinsqueNomme ainsi car un lment cellulaire extrieur au sang lui est ncessaire. Cet lment

est une protine non plasmatique appele thromboplastine tissulaire . Elle se trouve la

surface de diverses cellules dont les fibroblastes. La voie extrinsque fait intervenir le facteur

VII, qui se lie la thromboplastine tissulaire qu'elle active en facteur VIIa. Elle se poursuit par

l'activation des facteurs IX et X en IXa et Xa.


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I.1.4.2. La fibrinolyse

La fibrinolyse est un processus enzymatique de dissolution de la fibrine. En effet il existe

un quilibre physiologique entre le systme de la coagulation et celui de la fibrinolyse. La

fibrinolyse permet la dissolution des dpts fibrineux intra et extravasculaires. Elle permet plus

de prvenir laccumulation de fibrine que de dissoudre une thrombose dj constitue. Le

systme fibrinolytique prsente de nombreuses analogies avec celui de la coagulation, il

comporte des activateurs et des inhibiteurs (rgulateurs). Lenzyme principale qui intervient lors

de la fibrinolyse est la plasmine, elle est gnre par clivage peptidique sous laction

dactivateurs du plasminogne, tels que le tPA synthtis par les cellules endothliales [15].

I.1.4.3. Linflammation

Linflammation se dfinit par lensemble des phnomnes ractionnels dclenchs parlorganisme en rponse une agression, cest une raction de dfense immunitaire. Ce

mcanisme peut relever de nombreuses causes :

Infectieuses (bactrienne, virale, parasitaire)

Immunologiques

Tumorales

Ncrose tissulaire

Traumatisme physique (intervention chirurgicale, brlure)

Traumatisme chimique (surfaces de biomatriaux, microcristaux)

Le phnomne de linflammation permet larrive des leucocytes dans le foyer

inflammatoire. Les premiers en place sont les polynuclaires, puis ils sont remplacs par les

cellules mononucles. Parmi celles-ci, les macrophages qui participent cette phase grce leur

plus grande capacit de phagocytose. Sy associent des lymphocytes et des plasmocytes qui

participent la rponse immune. Toutes les cellules prsentes sur le site inflammatoire sont

actives et scrtent de nombreux mdiateurs : histamine, srotonine et prostaglandines,

cytokines : IL1, IL6, TNF (facteur de ncrose tumorale) et interfrons, radicaux libres.

Dans le cas de lartre, les mdiateurs de linflammation participent au recrutement et la

migration des cellules musculaires lisses, induisent leur prolifration. Les mdiateurs de

linflammation mettent en jeu des phnomnes de production en cascade, des synergies deffet et

des boucles damplification par le biais notamment du systme du complment. Celui-ci

implique plus de 30 protines du plasma et des membranes cellulaires, il peut tre activ par

deux voies, la voie classique et la voie alterne. La voie classique est active par la formation ducomplexe antigne anticorps, tandis que la voie alterne est dclenche spontanment par la

prsence des substances comme les polysaccharides des parois bactriennes, des endotoxines ou
http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_immunitairehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_immunitaire


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encore par des surfaces artificielles [16]. Entre autres la nature chimique et le degr

d'hydrophobie des surfaces d'implants modulent le degr de la raction inflammatoire et

l'adhsion des leucocytes [17]. Ces mcanismes interviennent lors d'un contact d'un biomatriau

avec un tissu vivant, ce contact de surfaces artificielles perturbe l'hmostase et gnre une

rponse inflammatoire [18] aprs activation de multiples systmes plasmatiques et cellulaires. Ce

systme rpond finalement aux mmes squences physiopathologiques que celles qui rgissent la

cicatrisation aprs une lsion cutane.

I.1.5. Principales pathologies vasculaires

Les principales pathologies touchant le systme vasculaire, se sont lathrosclrose, la

thrombose, la formation danvrismes et la dissection. Lathrosclrose est la principale forme

de ces pathologies, cest pour cela que nous nous y intresserons particulirement.

I.1.5.1. Epidmiologie des maladies cardiovasculaire

Les maladies cardio-vasculaires sont la principale cause des dcs dans les pays

occidentaliss, elles seraient responsables d'environ 50 % des dcs rpertoris. L'incidence de

ces maladies est variable d'un pays un autre, en France il y a environ 180 000 dcs annuels

lis aux maladies cardiovasculaires, soit 32 % des dcs totaux, avec 50 000 dcs par infarctus

du myocarde, ce qui en fait la premire cause de mortalit en France, suivi de prs par lesaccidents vasculaires crbraaux [19], cette incidence est plus leve dans le nord de la France

que dans le sud. Dans le monde, l'incidence de la maladie est leve dans les pays d'Europe du

Nord (Scandinavie, Irlande, cosse et en Amrique du Nord). Elle est beaucoup plus faible dans

les zones mditerranennes, dans les pays asiatiques et dans les pays mergents.

La prvalence de l'athrosclrose est corrle avec le stade d'industrialisation d'une

contre, les habitudes alimentaires et le mode de vie [20]. noter qu'aux tats-unis et en Europe

de l'ouest, les complications de l'athrosclrose ont diminu de 30% ces trente dernires annes la fois grce aux progrs de la prvention des facteurs de risque et aux progrs des

thrapeutiques la fois mdicamenteuses et interventionnelles.

I.1.5.2. Lathrosclrose

Lathrosclrose est la principale pathologie des artres coronaires, elle se caractrise par

une perte des proprits structurales de la paroi artrielle [21]. Une obstruction partielle ou totale

de lartre par une plaque athrosclrotique conduit une stnose (figure 4) ou une occlusion.

Cette maladie est donc responsable d'ischmie (angor) et de ncrose (infarctus) du myocarde

[22].


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Lathrosclrose est dfinie par lOrganisation Mondiale de la Sant comme une

association variable de remaniements de l'intima des artres de gros et moyen calibre,

consistant en une accumulation locale de lipides (formation de dpts lipidiques par le

cholestrol en excs), s'imprgnant progressivement de glucides complexes, de sang et de

produits sanguins, de tissus fibreux, de dpts calciques et de plaquettes, le tout s'accompagnant

de modifications de la tunique intermdiaire (la mdia) [23]. Cest une pathologie artrielle

correspondant une pathologie inflammatoire chronique lie linteraction entre les

lipoprotines modifies, les cellules inflammatoires, macrophages drivs des monocytes

circulants et lymphocytes T, et les lments cellulaires de la paroi artrielle [24]. Cette

inflammation chronique conduit un processus ractionnel cicatriciel de la paroi artrielle

impliquant les cellules musculaires lisses et la production de matrice extracellulaire [25].

Certaines de ces lsions inflammatoires, trop importantes ou trop brutales, vont conduire deslsions qui vont se compliquer par une rupture ou une rosion de plaque et une thrombose

artrielle [26]. Les prsentations cliniques de la maladie athrosclreuse sont videmment

multiples et fonction de lartre touche. Latteinte coronaire et linfarctus du myocarde

dominent par leur frquence et leur svrit suivis de prs par les atteintes carotidiennes et les

accidents vasculaires crbraux. Mais la maladie reste souvent silencieuse et le patient le plus

souvent asymptomatique [27].

Figure 4. Reprsentation schmatique dune artre stnose vue en coupe; rduction de la

lumire de lartre par la plaque athrosclrotique [21] .


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I.1.5.3. Physiopathologie de lathrosclrose

Les tudes exprimentales les plus rcentes, associes aux observations

anatomopathologiques faites sur des plaques humaines, permettent daffirmer aujourdhui que

lathrosclrose est une maladie inflammatoire chronique des grosses artres localisation

intimale [21, 28], et que lagent dagression entranant la raction inflammatoire est trs

probablement le cholestrol-LDL modifi notamment par oxydation [29-31] comme montre la

figure 5.

Figure 5. Les Principes de base de Synthse du Cholestrol [32].

I.1.5.3.1. Gense de la plaque

Les diffrents mcanismes qui contribuent la gense, puis la complication de la plaque

d'athrosclrose sont maintenant bien connus [33]. Les diffrents stades volutifs de

l'athrosclrose comme le montre la figure 6 sont : la strie lipidique, la lsion fibro-lipidique et

lsion complique [34]. La premire tape de l'athrosclrose est la pntration passive et

l'accumulation des lipoprotines de basse densit (LDL-Cholestrol) dans l'intima [35]. Cephnomne est directement en relation avec la quantit de LDL-Cholestrol plasmatique [36].

Cette infiltration lipidique est suivie d'une modification oxydative des LDL par diffrents

mcanismes notamment enzymatiques [37]. Ensuite viens le recrutement des monocytes du sang

qui se transforment en macrophages et cellules spumeuses. La dysfonction de lendothlium,

notamment secondaire la prsence des LDL oxyde qui favorise l'adhsion des monocytes

circulant au niveau de la surface de l'endothlium. Ces monocytes pntrent ensuite l'espace sous

endothlial et se transforment en macrophage sous l'influence de diffrents facteurs : le MCP-1

(monocyte chemotactic protein-1) est ncessaire au passage des monocytes entre les cellules

endothliales; le M-CSF (monocyte-colony stimulating factor) est ncessaire la diffrenciation


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I.1.5.3.2. Formation de la plaque mature

Le cur lipidique de la plaque est constitu de lipides extra et intracellulaire, ce centre

lipidique de la plaque est isol de la lumire artrielle par une chape fibreuse constitue de

cellules musculaires lisses, de collagnes et d'une matrice extracellulaire. Ces cellules

musculaires lisses proviennent de la mdia, migrant travers la limitante lastique interne vers

lintima o elles prolifrent sous linfluence de facteurs de croissance tels que le PDGF (platelet

derived growth factor) [42]. Cette raction de croissance est tributaire dun changement de

phnotype des cellules musculaires lisses (transition dun phnotype diffrenci contractile

vers un phnotype ddiffrenci scrtoire ). La thrombine semble aussi jouer un rle

important [43, 44]. Lintgrit de la chape fibreuse est un lment dterminant de la stabilit des

plaques dathrosclrose [45]..

I.1.5.3.3. Profils volutifs de la plaque stable

L'volution sur des annes de la plaque se fait par une progression parallle du centre

lipidique et de la chape fibreuse. Progressivement cette plaque d'athrome fait protrusion dans la

lumire artrielle entranant donc la formation d'une stnose artrielle. Longtemps cette stnose

reste modeste grce des phnomnes compensateurs de l'artre appels remodelage vasculaire

(l'artre se dilate pour compenser la protrusion de la plaque). Ce mcanisme est ensuite dpass

et la stnose devient significative et serre [46].

I.1.5.4. La stnose

L'athrosclrose est caractrise par la prsence d'une plaque athromateuse qui prend de

l'expansion dans la lumire du vaisseau et abaisse significativement le dbit sanguin des sujets.

Cette plaque cre ce que l'on appelle une stnose. Avec l'assistance d'un systme

morphomtrique informatis, Kragel et al. ont pu dfinir les diverses composantes prsentes

dans la plaque athrosclrotique [47]. Il ressort de cette tude que les tissus fibreux composent lamajorit de la plaque, soit 80%, alors que les lipides extracellulaires et le calcium en reprsentent

5%. Les 15% rsiduels consistent en des composs varis. Dans une situation stable, le caractre

fibreux de la plaque lui confre une protection contre des fissures possibles et permet d'viter des

risques d'accidents critiques, voire mortels, pour le patient.

La complexit de la plaque athrosclrotique est indniable suite ces observations, d'o

l'importance de bien connatre le milieu o se produisent les vnements afin de pouvoir cerner

toute la problmatique entourant l'athrosclrose. Le vaisseau dficient a donc t dcortiqu par

plusieurs groupes de recherche afin de rcolter le maximum d'informations sur le mcanisme de

l'athrosclrose.


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I.1.6. Langioplastie

L'angioplastie est galement appele angioplastie par ballonnet, ou encore angioplastie

coronarienne transluminale percutane (ACTP). Cest une revascularisation coronarienne qui

consiste restaurer lapport sanguin au myocarde travers les artres coronaires par

dsobstruction mcanique de la lumire artrielle.

Depuis la premire angioplastie coronaire, ralise par Gruntzig en 1977 [48], cette

technique beaucoup moins traumatisante que le pontage, connat un essor spectaculaire, avec

117000 procdures au cours de anne 2007.

I.1.6.1. Mcanisme de langioplastie au ballonnet

Le principe de cette technique, cest la dilatation par ballonnet sous contrle radioscopique

pour craser la plaque athromateuse et remodeler le vaisseau. Cette mthode consiste introduire, via l'artre fmorale, un cathter muni d'un ballonnet l'intrieur du systme artriel

et de le positionner au site stnos. Une fois en position, l'oprateur gonfle le ballonnet afin

d'craser la lsion contre la paroi, favorisant le rtablissement d'un calibre coronaire correct et

permettant ainsi une perfusion myocardique suffisante (figure 7) [49]. Les rsultats de cette

mthode sont fascinants, puisqu'un taux de succs de l'ordre de 90% est couramment atteint.

Cette rjouissance est de courte dure, puisquil y a rapparition d'une nouvelle lsion au site

dilat dans les six premiers mois suivants la chirurgie [50]. On dnombre 30 60% [51-54] depatients victimes de cette rocclusion nomme restnose.

Figure 7. Angiographie de lartrecarotide interneA : stnos 95% ; B : aprs dilatation par ballonnet

A B

I.1.6.2. Les stentset leur implantation

Lintroduction des stents la fin des annes 80 a constitu une tape dcisive dans le

dveloppement des techniques de cardiologie interventionnelle [55, 56]. Le stent est form dun


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cylindre en grillage mtallique, il agit la manire dun petit ressort pour maintenir la circulation

sanguine dans une artre dont le conduit sest rtrci (stnose) comme le montre la figure 8. Ces

endoprothses sont dsormais la principale technique dangioplastie coronaire percutane en

France, comme dans les autres pays occidentaux avec un taux de russite non ngligeable [57].

La principale limite de cette technique est la survenue de restnose au site dimplantation du

stent. Compar la technique dangioplastie simple, le placement du stentcoronaire a un plus

grand taux du succs clinique, avec une frquence infrieure de restenose et de revascularisation

du vaisseau cible [58, 59]. Cependant, cet avantage peut tre li un risque important de

complications vasculaires long terme [53]. Les stents peuvent provoquer une inflammation de

la paroi vasculaire et une prolifration de cellules musculaires lisses qui conduisent la

diminution de la lumire artrielle. La biocompatibilit de ces stents peut tre amliore en

modifiant leur surface, par greffage ou adsorption de molcule bioactives ou par enrobage dustent par un film de polymre contenant un principe actif [60].

Figure 8. Les diffrentes tapes A : avant infarctus du myocarde, B :pendant infarctus du

myocarde, C : angioplastie par ballonnet, D : pose de stent [61]

I.1.7. La Restnose

La restnose est une rponse cellulaires au traumatisme artriel caus par l'angioplastie

[62] et qui implique une interaction complexe entre cellules inflammatoires, protines sanguines

[63] et les lipides plasmatique [64] dune part et les plaquettes [65], les cellules endothliales et

les cellules musculaires lisses [66] dautre part . La rocclusion des artres reprsente un enjeu


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considrable puisqu'on lui attribue l'chec de plusieurs centaines de milliers d'interventions et un

cot estim 2 milliards de dollars par anne dans le systme de sant amricain. Elle constitue

en quelque sorte une forme acclre d'athrosclrose dont les consquences sont trs graves

[67].

I.1.7.1. Les mcanismes de la restnose

Le gonflement du ballonnet et la pose de stent dans l'artre crent un dommage svre sur

tous les lments composant le vaisseau sanguin. Suite la dilatation, l'endothlium est dnud

de sa couche protectrice favorisant un environnement thrombognique. La lame lastique interne

se trouvant dans la mdia est endommage, les cellules vasculaires musculaires lisses subissent

un tirement et une destruction invitable, et la matrice extracellulaire composant la mdia et

l'adventice est galement perturbe. On assiste ventuellement un phnomne de cicatrisationdu site endommag [68].

I.1.7.2. Thrombose, inflammation, migration et prolifration

Le processus de cicatrisation se produit immdiatement aprs le dommage qui est initi par

les vnements thrombotiques tels que la dposition et l'agrgation plaquettaire; la formation

d'une thrombose par l'accumulation de fibrine et la libration de substances issues des plaquettes

(ex. PDGF, bFGF, TGF qui vont agir sur les cellules musculaires lisses, les cellulesinflammatoires et fibroblastes) [42]. Les vnements inflammatoires caractrisent le deuxime

processus fondamental et dbutent par l'adhsion des leucocytes, l'activation des lymphocytes et

monocytes circulantes [69]. Une fois ces cellules actives, leur principale fonction est de relcher

les cytokines et les facteurs de croissance dans le milieu [70]. Quelques jours aprs le dommage,

la thrombose et l'inflammation du vaisseau stimulent la migration des cellules musculaires lisses

et provoque leur prolifration dans l'intima pour former une nouvelle couche appele: nointima.

La diminution de la lumire est la consquence directe de cette cascade dvnements.

I.1.8. Stents bioactifs

Afin damliorer les effets nfastes dus la pose des stents, qui entranent comme nous

lavons vu prcdemment, une hyperplasie intimale lie la raction de cicatrisation de lartre,

la modification chimique de la surface des stents par une association un agent thrapeutique

constitue un dveloppement important depuis 1998 [71]. Cette modification a pour but de rduire

la prolifration nointimale, dviter les ractions de thromboses et dinflammation, principales

causes du phnomne de la restnose. Et depuis lintroduction des stents actifs et le

dveloppement de cette technique le taux de restnose a t rduit moins de 10%.


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cliniques (dcs, infarctus ou restnose ncessitant une nouvelle procdure de revascularisation)

dans le groupe tmoin, contre 96,7% dans le groupe rapamycine [80].

Dans ltude SIRIUS [81], qui est ralise chez une population de patients plus svrement

atteints, les stents au sirolimus diminuent la survenue 9 mois de revascularisation, qui est

retrouve chez 8,6 % des patients ayant reu un stentau sirolimus contre 21 % chez les patients

tmoins. Une autre tude [82] dmontre l'efficacit de ces stentsaprs deux annes de suivit.

I.1.8.3. Stents Taxus, enrob de paclitaxel

Le paclitaxel (Taxol), agent naturel prsent dans lcorce de lif du Pacifique (Taxus

brevifolia), est une molcule cytotoxique utilise dans le traitement des cancers de lovaire.

Responsable dune polymrisation et de la stabilisation de la tubuline, principale protine

implique dans la formation des microtubules du fuseau mitotique, le paclitaxel favorisel'assemblage de la tubuline en microtubules et stabilise les microtubules forms, ce qui empche

la division cellulaire, cette drogue bloque la mitose en interphase et entrane la mort cellulaire

[83]. Heldman etal.[84] ont implant dans des artres coronaires de porcs un stentmtallique

recouvert dun film de paclitaxel (0 187 g/stent) dilu dans de lthanol, sans adjonction de

polymre. Aprs 4 semaines de suivi, on observe une rduction de lhyperplasie intimale

intrastentdpendante de la dose utilise, mais aussi la prsence dune hmorragie intra-intimale

dont limportance semble galement lie la dose de paclitaxel utilise. A. Farb et al.[85] ontutilis un stentrecouvert de paclitaxel (0 42 g/stent) stabilis par une couche de glatine et de

sulfate de chondrotine. Une diminution de 35% 50% de lhyperplasie intimale de lartre

iliaque de lapin est observe aprs 4 semaines de suivi, mais leffet protecteur nest plus observ

aprs 90 jours. Par ailleurs, on note un excs, dpendant de la dose de paclitaxel, dhmorragies

intimales, de dpts de fibrine et dinflammation vasculaire. Dans le mme modle, D.E.

Drachman et al.[86] ont utilis un stentrecouvert du copolymre poly(lactide-co-caprolactone)

contenant 200 g de paclitaxel: lpaississement intimal est diminu de 50% 60% 1 mois, 2mois et 6 mois, mais on observe un excs de fibrine et dinfiltrat inflammatoire, un dfaut de

matrice extracellulaire et un retard net de rendothlialisation persistant 6 mois.

Plusieurs tudes randomises ont t ralises avec des stents recouverts de paclitaxel.

Dans ltude TAXUS II [87], les patients ayant reu un stent librant du Taxol avec une

cintique lente et modre ont une obstruction luminale, mesure par chographie endocoronaire,

de seulement 8% contre 20% dans les groupes tmoins, aboutissant une diminution nette du

risque de restnose angiographique (2% 5% contre 20% 24% pour les sujets tmoins).


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I.1.8.4. Stents actifs et stents nu.

Les taux de rintervention sont trs proches si on compare les stents bioactifs entre eux

(sirolimus et paclitaxel) [88]. Par contre si on compare les stents nus avec les stentsbioactifs au

cours de linfarctus le taux de rintervention du vaisseau cible est rduit avec les stentsbioactifs

sans influer significativement sur la mortalit ni sur le taux de rinfarctus [89]. Cela est due la

laugmentation du taux de thrombose par les stents actifs contrairement au stents nu qui sont

moins thrombogne mais prsentent un risque plus lev de restnose (figure 9).

Figure 9 : Complications des stents coronariens. a : stent mtallique, b :stent bioactif [90]

I.1.8.5. Thrombose lie au stentsactifs

Malgr l'amlioration considrable des endoprothses coronaires lie l'utilisation destentsactifs au sirolimus ou au paclitaxel, le risque d'une thrombo-occlusion d'une artre traite

n'est pas nul et peut tre responsable de complications parfois graves, d'autant que susceptibles

d'intervenir aprs la phase d'hospitalisation qui, aujourd'hui, ne dpasse pas en rgle gnrale

trois jours dans la plupart des centres d'angioplasties coronaires. Au cours des premiers mois

suivant limplantation, le risque nest rduit que denviron 2 3% par rapport aux stents nus.

Dautres tudes ont montr par la suite que la thromboses de stents actifs, est denviron 0,6% par

an, ce qui est au-dessus des valeurs des stents nus [91-93].

Dautres travaux sur lartre iliaque du lapin ont montr que les zones de chevauchement

de stents taient le sige dun retard de r-endothlialisation encore plus marqu que les zones


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sans chevauchement. Ce retard de r-endothlialisation peut jouer un rle majeur dans la

survenue de thrombose sur stent actif [94].

I.1.8.6. Retard de r-endothlialisation

Lallongement du dlai de cicatrisation endothliale induit par le mdicament

antiprolifratif a t associ avec la survenue de thrombose de stent tardive au del du premier

mois, priode habituellement dcrite pour les stents nus. La question a alors t pose dun

risque accru de thrombose sur stents actifs comparativement aux stents nus. Dans le monde rel

de langioplastie coronaire avec stent non enrob, lincidence de la thrombose est actuellement

value moins de 1%. Lincidence de ce phnomne avec le stents actifs a fait lobjet dune

surveillance trs troite. Dans ltude TAXUS IV portant sur plus de 1200 patients, la thrombose

sur stent est observe dans 0,6% des cas. Concernant le stent lution de sirolimus, le registree-Cypher a permis une analyse prcise de diffrentes composantes de la thrombose de stent :

0,1% de thrombose aigue (phase hospitalire) ;

0,55% de thrombose subaigu (premier mois) ;

et 0,30% de thrombose tardive (au del du premier mois).

Lensemble de ces donnes est rassurant, lincidence de thrombose sur stents actifs reste

faible sous rserve de maintenir lassociation aspirine et clopidogrel (antiagrgant plaquettaire)

de faon plus prolonge [95].

Comme le montre la figure 10, le sirolimus et le paclitaxel inhibent aussi bien la migration

que la prolifration des cellules musculaires lisses et rduit ainsi la restnose. Dautre part, ces

substances inhibent galement le homing, la prolifration ainsi que la diffrenciation des

cellules prcurseurs endothliales; par ailleurs, elles inhibent la migration et la prolifration des

cellules endothliales limitrophes et induisent lexpression de facteurs tissulaires qui accroissent

potentiellement, la thrombognicit du stent [96]. Dautre part, le polymre comme la structuredu stentpeuvent entraner une raction dhypersensibilit dans la paroi vasculaire.


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Figure 10. Effets biologiques des stents librant des mdicaments dans la circulation

coronarienne [97]

Finalement, les stents bioactifs actuellement disponibles ne sont pas encore optimaux. Ilfaudrait trouver un support inhibant aussi bien la migration et la prolifration des cellules

musculaires lisses, qui soit anti-inflammatoire, possde des proprits antithrombotiques et

stimule la rgnration et la migration des cellules endothliales, soit localement, soit par la

stimulation des cellules endothliales prognitrices. Pour linstant, ce profil nest pas encore

obtenu avec une seule substance, bien que certaines molcules couvrent une partie de ces

proprits. Il est donc possible que le problme soit rsolu par la combinaison de plusieurs

substances.

I.2. Les biomatriaux et la biocompatibilit

Les besoins de la prservation de lintgrit corporelle, la rparation des lsions dorganes

ont conduit lutilisation de matriaux non-vivants au contact de lorganisme. Ces procdures

dj utilises dans lantiquit ont conduit la recherche scientifique dfinir beaucoup plus

prcisment le concept de biomatriau.

Les biomatriaux doivent avoir la fois des proprits mcaniques adaptes la fonction

attendue et des proprits biologiques garantissant une interaction sans inconvnient au niveau

de l'interface matriau-tissus [98]. C'est ainsi que dans le domaine de la substitution vasculaire


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biomatriau [101]. Ainsi, le degr de perturbation des mcanismes homostatiques et ltendue

des rponses physiopathologiques sont des mesures de la raction de lhte qui peuvent

permettre de dterminer la biocompatibilit dun biomatriau et ses chances dutilisation en tant

quimplant [102, 103]. Par contre, un matriau qui provoque une raction adverse dans une

application donne nest pas forcment condamner doffice puisquil peut tre tout fait

biocompatible dans une autre application [104]. La notion de biocompatibilit nest donc pas une

proprit intrinsque dun matriau mais plutt une proprit dusage lie une application

particulire.

Dans linteraction entre limplant et les tissus adjacents, les caractristiques physico-

chimiques de la surface dun matriau sont certainement parmi les paramtres les plus critiques

considrer pour comprendre, prvoir et donc orienter la rponse initiale de lhte favorablement

en fonction du rle de limplant, amliorant ainsi sa biocompatibilit. Les proprits de limplantdans son ensemble, encore appeles proprits de masse (composition intrieure), vont plutt

dterminer le succs de limplant long terme [105].

Pour une valuation plus globale de la biocompatibilit dun systme implantable, il faut

tenir compte non seulement du matriau qui le compose mais aussi des additifs, des rsidus et/ou

contaminants de fabrication, des produits de dgradation, de linteraction de toutes les

composantes et des caractristiques du produit fini. Une valuation du biomatriau isol ne

savre pas suffisante pour prvoir la raction cause par le produit fini aprs son implantation[106].

Finalement, il nexiste pas de dfinition absolue de la biocompatibilit puisque le monde

des biomatriaux est en perptuelle volution. Mais dun point de vue thorique, la rponse de

lhte recherche, est toute interaction positive entre le matriau implant et les tissus

avoisinants qui rsulte en une participation active des cellules priphriques dans le bon

fonctionnement de limplant. La biocompatibilit correspond un processus dynamique

bidirectionnel qui implique les effets temporels de lhte sur le matriau et du matriau surlhte. Lorsquil est biocompatible, un matriau ne doit pas affecter ngativement lhte et vice

versa.

I.2.3. Interaction sang biomatriaux

Le choix dun matriau dpend de la fonction quil doit remplir et de la dure de son

utilisation. cet effet, diffrents types de matriaux polymres ou mtalliques sont aujourdhui

utiliss au contact du sang, ainsi lorsquun matriau est expos un environnement biologique, il

induit naturellement diffrentes ractions telles que la coagulation du sang, lactivation du

systme du complment et des interactions cellulaires.


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Le premier vnement dcrit lors du contact sang-matriau est en gnral une adsorption non

spcifique de protines plasmatiques. Elle est gnralement de faible affinit et le plus souvent

dnaturante ; cette adsorption grossire concerne toutes les protines qui entre en comptition

entre-elles. En effet le dplacement successif des protines plasmatiques adsorbes sur des

surfaces artificielles, dpend de la concentration, de laffinit et de la vitesse de transport des

protines. Ainsi une protine qui sadsorbe rapidement mais avec une faible affinit sera

remplace par une protine moins abondante qui sadsorbe lentement avec une affinit leve.

Ce processus est responsable de lactivation de la coagulation du sang ou formation du thrombus

qui a lieu quelques minutes aprs le contact du sang avec le matriau.

Afin de pallier une cascade dvnements nfastes pour lhte il savre donc primordial

damliorer la biocompatibilit des prothses afin dinduire des ractions biospcifiques et

bnfique pour lhte. Il sagit alors de pouvoir contrler les tapes prcoces de ladsorptionpour dvelopper des matriaux hmocompatibles.

Ceci a pu tre ralis par la mise en uvre des polymres biospcifiques, par exemple, lorsque

lhparine est lie au stent dune manire covalente, elle inhibe la formation du thrombus [107,

108] et favorise lendothlialisation de la prothse.

I.2.4. ladhsion cellulaire

Les interactions des cellules avec leur environnement sont dune importance cruciale pourleur devenir et leur comportement. Divers mcanismes entrent en jeu suivant le partenaire avec

lequel la cellule interagit : une autre cellule ou la matrice extracellulaire. Cette matrice est

forme de collagne, de protoglycans, dlastine, dacide hyaluronique, de kratine et de

diverses glycoprotines qui vont interagir avec les cellules de manire spcifique.

I.2.4.1. Interaction polymres cellules

Pour crotre et survivre in vitroou en contact avec un polymre, les cellules en culture ontbesoin dadhrer et de staler sur le support utilis pour leur culture. Ladhsion cellulaire sur

des substrats tels que la matrice extracellulaire ou dautres supports artificiels est un processus

fondamental dans la formation des tissus, dans la diffrenciation cellulaire et dans la

morphogense.

De ce fait, linteraction des cellules avec des surfaces polymriques constitue un point

crucial dans certaines applications biomdicales et biotechnologiques.

Chaque type dinteraction dpendra de la nature et de la distribution des sites dinteraction

du polymre avec les domaines de liaison prsent sur la cellule ou dans la protine si

linteraction est mdie. Dans les conditions physiologiques les protines du srum recouvrent


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rapidement le matriau, les cellules adhrentes sont alors en contact dune couche protique

pradsorbe sur le polymre [109]. Cette couche gnralement une paisseur de 2 5 nm.

Ensuite ltalement cellulaire intervient si les conditions sont favorables, avec un temps de temps

de latence de 20min aprs lensemencement. Pendant ces 20 min les cellules forment le contact

avec le matriau et commence adhrer. Ltalement se produit pendant la phase G1 et la phase

S du cycle cellulaire. La prolifration cellulaire peut alors dbuter.

Ladhsion, ltalement et la prolifration cellulaire dpendent des proprits physico-

chimiques des polymres. Parmi ces proprits, on peut citer la morphologie, la composition

chimique de la surface, sa mouillabilit et ladsorption protique, qui dpend dailleurs en partie

de la mouillabilit.

Enfin, ces interactions peuvent tre spcifiques ou bien non spcifiques.

Interactions non spcifiques :Elles sont le rsultat dun processus dabsorption physicochimique. La membrane

cellulaire est constitue dune bicouche lipidique qui retient plusieurs types de molcules tels que

les protines, les polysaccharides Elles prsente ainsi une structure htrogne appele

mosaque fluide. Lorsque la cellule entre en contact avec un substrat, plusieurs points

dinteraction peuvent stablir ; ceux-ci sont gnrs par des combinaisons complexes

dinteractions non spcifiques de type hydrophobe, ionique ou Van der Waals entre la membrane

cellulaire et la surface du matriau.Interactions spcifiques :

Les cellules peuvent interagir fortement et de faon trs spcifique avec une surface

contenant des sites dinteractions ou des rcepteurs prsent dans une conformation et une densit

appropries. Il peut sagir de composants du matriau, dans ce cas, linteraction est directe ou de

sites de reconnaissance appartenant des protines adsorbes la surface, dans ce cas on parle

dinteractions mdies par des protines. Il est bien tabli que les cellules qui ont besoin de

raction dadhsion pour exprimer leurs fonctions, possdent leur surface des lments dereconnaissance indispensables. De nombreuses cellules adhrentes prsentent une dpendance

vis--vis du srum in vitro. La manire dont le substrat adsorbe les composants du srum

(slection des protines, conformation des protines adsorbes) conditionne le comportement

des cellules qui adhrent ce substrat. Ltalement des cellules sur le substrat est accompagn

dun rarrangement du cytosquelette, phnomne indispensable la survie et la prolifration de

la plupart des cellules.

Les composants du srum responsables de cet effet ont t identifis par de nombreuses quipes.

Les protines capables de mdier lattachement et ltalement cellulaires sont la fibronectine,

lalbumine, le fibrinogne, la laminine, et la vitronectine. Ces protines avec le collagne et les


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protoglycanes composent la matrice extracellulaire qui comble les espaces extracellulaires aussi

bien in vivoquin vitro.

Chaque type dinteraction dpendra de la nature et de la distribution des sites dinteraction du

polymre avec les domaines de liaison prsents dans la cellule ou dans la protine dattachement

si linteraction est mdie. Ces interactions directes ou mdies gnrent diffrents signaux dans

les cellules et induisent des modifications de la croissance cellulaire, de lexpression

phnotypique, de la morphologie ou de lactivit biologique des cellules.

Plusieurs sites de liaison cellules-support ont t dcrits, on peut citer :

Les adhsions focales, cest les sites les plus forts dadhsion, souvent observs aux

extrmits des cellules. Les protines extracellulaires impliques dans ce type dadhsion

sont gnralement la vitronectine et la fibronectine qui se lient aux rcepteurs cellulaires

nomms intgrines. Ce type dadhsion est responsable de la mobilit cellulaire [110].

Les contacts ferms, ils entourent gnralement les sites dadhsion focale.

Par ailleurs, de nombreuses proprits du support ont t dcrites comme influenant le

comportement des cellules en culture. Bien que chaque type cellulaire requiert des proprits

diffrentes vis--vis dun support, les trois paramtres retenus pour une bonne adhsion et

prolifration sont les suivants :

Morphologie de surface

Hydrophilie des polymres

Adsorption de protines sur la surface

I.2.4.1.1. Morphologie de surface

Certaines caractristiques morphologiques de la surface des biomatriaux, telles que la

porosit, la courbure, la texture, sont connues pour influencer ladhsion cellulaire un substrat

extracellulaire. La morphologie de surface dun biomatriau est gnralement htrogne, les

discontinuits ou pores de celui-ci doivent tre assez petits pour permettre aux extensionscytoplasmiques cellulaires dadhrer et de former ainsi de sorte de ponts. De mme la rugosit

doit tre faible pour permettre au cytosquelette dpouser la forme de la surface, une cellule ne

peut pas staler sur une surface trs anguleuse.

I.2.4.1.2. Hydrophilie des polymres

La nature des groupements chimiques ports par le polymre influence leur mouillabilit.

Lhydrophilie ou lhydrophobie des polymres est corrle lnergie libre de surface. Il a tdcrit que des polymres entirement hydrophiles ou hydrophobes sont dfavorables ladhsion

cellulaire. De nombreuses tudes ont montr que laffinit dadsorption et la quantit des


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protines adsorbes augmentaient avec le caractre hydrophobe de la surface adsorbante [111].

De mme plus la protine est hydrophobe, mieux elle est adsorbe, surtout si le support est lui-

mme hydrophobe.

I.2.4.1.3. Adsorption de protines sur la surface

Les protines prsentes dans le milieu environnant ou scrtes par les cellules peuvent

sadsorber linterface solide-liquide. Ladsorption de protines peut tre exploite pour

modifier la surface dun matriau. Les fluides biologiques ou le milieu de culture complment

par du SVF ont une composition complexe et riche. Lors du premier contact entre le milieu

environnant et la surface, de leau, des ions et des soluts de faible poids molculaire sadsorbent

rapidement la surface. Ladsorption de protines ensuite est la rsultante de lensemble de ces

interactions solide-liquide. Les principes qui dterminent ladsorption de protines unbiomatriau incluent ladsorption de monocouches de composs de faibles poids molculaires,

les proprits de surface des protines, la concentration des protines dans le milieu environnant,

leur coefficient de diffusion et les ractions de comptition qui stablissent entre diffrentes

protines, leffet de la nature de la surface du biomatriau pour la slectivit dadsorption des

protines. Plus gnralement, les protines ont tendance se dposer trs rapidement sur une

surface. Les proprits individuelles des surfaces et les proprits spcifiques des protines

dterminent ensuite lorganisation de la couche de protines adsorbes et la nature de cettecouche dfinit son tour la rponse des cellules sur ces surfaces.

Des expriences in vivo avec des prothses vasculaires de petit diamtre ont montr que

ladsorption des protines sriques ne suffit pas une parfaite hmocompatibilit [112, 113]. La

formation dune couche de cellules endothliales est indispensable afin dobtenir une

hmocompatibilit long terme [114].

I.2.5. Lespolymres synthtiquesLes polymres sont des matriaux faciles mettre en forme, de plus, il existe une vaste

varit de monomres dont les associations conduisent une large gamme de proprits

mcaniques. Certains polymres produits en grande quantit pour des applications industrielles

sont galement utiliss dans le domaine biomdical. Bien que ces matriaux ne soient pas

vraiment biocompatibles (ils sont thrombognes et ncessitent ladministration danticoagulants),

ils sont utiliss dans des applications de courtes dures tels que cathters, canules, tubulures

dhmolyse et de circulation extracorporelle. Il sagit du polythylne (Intramedic), du

polychlorure de vinyle (Tygon) et de certains polyurthannes.


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Les prothses vasculaires sont les plus souvent confectionnes en fibres de polytrphtalate

dthylne (Dacron) ou bien en polyttrafluorothylne expans (Goretex). Ces matriaux sont

destins des applications de long terme car leur surface structure leur confre une bonne

flexibilit et une bonne stabilit. Selon le diamtre du vaisseau remplacer, locclusion de la

prothse peut avoir lieu suite la formation du thrombus. En effet dans les prothses de

diamtres suprieurs 6mm, le dbit sanguin est suffisamment important pour viter ce

problme. En revanche, la formation du thrombus dans les vaisseaux moins larges provoque

locclusion de la prothse.

I.2.6. Les polymres bioactifs

Les polymres se prtent bien aux modifications chimiques. Il est possible par exemple de

fixer des groupements chimiques fonctionnels sur une chane macromolculaire pour lui confrerdes proprits biologiques particulires. Il est galement possible dassocier de manire

covalente ou non des molcules biologiques des polymres synthtiques. La conception des

polymres synthtiques doit tre adapte aux applications pour lesquelles ils sont destins. Pour

des applications biomdicales, les polymres doivent rpondrent des critres stricts de non

toxicit. La microstructure ainsi que ltat de surface de ces polymres dtermine

lhmocompatibilit.

I.2.7. Les mtaux

Ils sont utiliss dans des situations ncessitant des rsistances mcaniques considrables.

Les mtaux les plus couramment utiliss sont lacier inoxydable (316L, Fe/Cr18/Ni10/Mo3), et

des alliages base de titane (prothses dentaires). Tous sont nanmoins thrombognes, lacier

inoxydable 316L est utilis pour fabriquer des stents. Dans le but de rendre ces matriaux non

thrombognes, plusieurs recherches porte sur la modification de leur surface, tout en prservant

leurs proprits mcaniques.

I.2.8. Les polysaccharides

Les polysaccharides sont les macromolcules les plus abondantes sur terre et dans les

ocans [115]. Ces macromolcules sont les lments structuraux majeurs de la paroi des cellules

vgtales et des algues marines (cellulose, carraghnanes, alginates), on les trouve aussi dans les

carapaces des insectes et crustace (chitosane). On peut les classer sous deux catgories selon

leur fonction biologique : polysaccharides de rserve : la molcule source d'nergie pour les tres

vivants est le glucose, principalement. On aura alors l'amidon chez les vgtaux et le glycogne

chez les animaux. Polysaccharides structuraux : la cellulose qui participent la formation des


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structures organiques chez les vgtaux. Dautres polysaccharides entrent dans la composition de

la capsule entourant certaines bactries et virus et peuvent tre impliqus dans des mcanismes

de reconnaissance cellulaire. Dans le milieu vivant, les polysaccharides jouent des rles trs

divers, ils sont impliqus dans de nombreux processus physiologiques comme la catalyse de

raction enzymatiques ou les phnomnes de reconnaissances cellulaires. Certains

polysaccharides prsentent un intrt biomdical, dont lhparine qui est largement utilis dans le

traitement des thromboses [116], la comprhension des mcanismes daction biochimiques de

ces polysaccharides ncessite leur analyse structurale, leur modification par diffrentes mthodes

afin disoler des sites spcifiques pour des ligands donns ou la caractrisation des groupements

chimiques spcifiques des interactions.

Sur le plan chimique, les polysaccharides sont des hydrates de carbone qui ont pour

formule gnrale ([Cx(H2O)y)]n). Ce sont des polymres forms d'un certain nombre demonosaccharides. Ils constituent donc une famille trs importante de molcules souvent

ramifies. Ils ont tendance ne pas prendre de forme particulire : on dit qu'ils sont amorphes.

On distingue deux catgories de polysaccharides : les homopolysaccharides constitus du mme

monosaccharide et les htropolysaccharides forms de diffrents monosaccharides. La nature de

lunit saccharidique et le type de liaison glycosidique varient dun polysaccharide un autre

mais ils ont tous en commun le fait dtre trs hydroxyls et donc hydrophiles. Mais ces

polysaccharides nont pas toujours les proprits physico-chimiques souhaits pour lesdiffrentes applications, ils peuvent tre modifis par des ractions chimiques grce aux

fonctions hydroxyles afin de leurs confrer de nouvelles proprits.

I.2.8.1. Lhparine

Lhparine est un polyholoside htrogne sulfat, dorigine animale, cette macromlcule

est essentiellement localise dan

Derkaoui S.M. Revêtement bioactif pour stents métalliques

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