Développement d'un substitut biologique de valve cardiaque fabriqué par génie tissulaire

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Le remplacement des valves du cour est une procédure chirurgicale très répandue, et repose sur l'utilisation de substituts variés, qui ont tous comme caractéristique commune d'avoir été développés en faisant intervenir l'ingénierie pour la fonctionnalité et la durabilité, les sciences biologiques pour la compatibilité avec l'organisme, et la médecine pour le respect des contraintes d'implantation et l'établissement des variables de conception. Ce programme de recherche consiste en l'établissement d'une méthode de fabrication d'un substitut de valve cardiaque qui serait entièrement biologique. Cette valve fait intervenir plusieurs domaines de pointe. Elle est constituée d'un matériau de base relativement nouveau pour la fabrication de valves cardiaques. Il s'agit d'un gel naturel, l'alginate, dans lequel sont incorporées des cellules vivantes, provenant du patient à qui est destiné le substitut. La technique de mise en forme de ce matériau est très nouvelle également : la valve est obtenue en moulant le gel dans un moule temporaire reproduisant la forme complexe de la valve aortique. Le moule est temporaire car il est constitué de sucre caramélisé, qui peut ensuite être dissout en utilisant une solution aqueuse. Ce moule de géométrie complexe est obtenu par impression tridimensionnelle (3D) en utilisant un procédé et un appareil que nous avons mis au point. Puisque cette méthode de fabrication est nouvelle, il est crucial d'étudier la valve obtenue pour en apprécier la fonctionnalité en vue de son implantation au cour. Ceci est possible grâce à un bioréacteur unique développé dans ce programme de recherche, et qui reproduit l'écoulement et l'environnement cardiaque. Les valves produites sont évaluées en observant deux aspects : leur comportement mécanique, ainsi que l'écoulement fluide produit dans le bioréacteur, dans lequel elles sont soumises à un débit et un environnement similaire au système cardiovasculaire. Ce faisant, elles peuvent aussi être observées à l'aide de caméras, et l'écoulement sanguin peut être mesuré de façon très précise. La mesure du champ de vitesses en tout point de l'écoulement est réalisée par la méthode de vélocimétrie par images de particules (PIV). Ces différentes méthodes d'observation permettent de caractériser le comportement de la valve, et de le comparer à celui de valves biologiques natives. Ce programme de recherche s'inscrit dans un secteur crucial de la santé cardiovasculaire de la population, en répondant à un besoin constant pour des substituts de valves cardiaques. Un tel substitut vivant parfaitement adapté à l'environnement du coeur permettrait d'éliminer les inconvénients rencontrés avec les substituts mécaniques et biologiques d'origine animale disponibles actuellement : la nécessité de prendre des médicaments antirejet ou anticoagulant à long terme, les réopérations, ainsi que l'impossibilité pour le substitut de croitre lorsqu'implanté chez de jeunes personnes.