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Sep 24, 2023

Développement d’une méthode rapide, peu coûteuse et évolutive pour l’ingénierie des vaisseaux sanguins

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Les vaisseaux sanguins nous maintiennent en vie. Ce sont les autoroutes qui transportent le sang et les nutriments riches en oxygène vers tous les coins de notre corps – nourrissant nos tissus et nos organes – tout en éliminant simultanément les déchets toxiques.

Les maladies et dysfonctionnements des vaisseaux sanguins peuvent entraîner des situations potentiellement mortelles comme une crise cardiaque, un accident vasculaire cérébral et un anévrisme. Les défaillances des vaisseaux sanguins sont l’une des principales raisons pour lesquelles les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde.

Le pontage est souvent utilisé pour remplacer les vaisseaux sanguins gravement malades. Des greffons non vivants constitués de polymères synthétiques peuvent être utilisés dans de nombreux cas.

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Cependant, les vaisseaux sanguins de petit diamètre – comme l’artère coronaire qui alimente le cœur en sang – ne peuvent pas être remplacés par des vaisseaux synthétiques car le sang coagulerait à leur surface et obstruerait le greffon.

Dans ces cas, un vaisseau sanguin moins essentiel est prélevé ailleurs dans le corps et utilisé pour rediriger le sang autour du vaisseau malade, rétablissant ainsi le flux sanguin vers les tissus affamés.

En cas de succès, le pontage peut ajouter de nombreuses années supplémentaires en bonne santé à la vie du patient.

Le pontage est un traitement qui sauve des vies, mais il présente des limites importantes. Plus important encore, certains patients ne disposent pas de vaisseaux donneurs appropriés en raison d'interventions chirurgicales antérieures ou de comorbidités comme le diabète, ce qui signifie que les options de traitement pour ces patients sont limitées.

Et si nous pouvions fabriquer de « vrais » vaisseaux sanguins pour soigner ces patients ?

Les vaisseaux sanguins issus de l’ingénierie tissulaire – des vaisseaux sanguins fabriqués à partir de cellules et de tissus humains – pourraient constituer une option de traitement viable.

De plus, nous pourrions utiliser ces vaisseaux à de nombreuses autres fins, par exemple pour créer un approvisionnement en sang intégré lors de la conception de structures tissulaires plus grandes. Cela n’est actuellement pas possible car le tissu mourrait une fois implanté dans le corps.

Malgré le besoin de vaisseaux sanguins issus de l’ingénierie tissulaire, leur création s’est avérée un défi. Les vaisseaux sanguins sont des tissus complexes et multicouches et leur structure est intimement liée à leurs performances.

La couche la plus interne d’un vaisseau sanguin est la couche d’endothélium – il s’agit d’une couche unique de cellules spécialisées qui s’alignent le long de l’axe du vaisseau sanguin, favorisant la circulation sanguine et empêchant la coagulation.

Autour de l’endothélium se trouve une couche 3D de cellules musculaires lisses qui s’enroulent comme une série d’anneaux autour du vaisseau sanguin. Cela confère au vaisseau sanguin la résistance mécanique nécessaire pour éviter la rupture – en se contractant et en se détendant pour réguler la pression artérielle.

Les chercheurs du monde entier tentent depuis de nombreuses années de perfectionner l’ingénierie des tissus des vaisseaux sanguins.

Cependant, les méthodes actuelles sont lentes, nécessitent des équipements spécialisés et coûteux (comme des bioréacteurs) et ont un faible débit, ce qui signifie qu'il est difficile de fournir l'approvisionnement nécessaire en navires techniques.

En combinant plusieurs matériaux et technologies de fabrication, notre équipe a développé une méthode rapide, peu coûteuse et évolutive pour l’ingénierie tissulaire des vaisseaux sanguins.

Et, comme nous le rapportons dans la revue ACS Applied Materials and Interfaces, nos vaisseaux reproduisent la géométrie complexe des vaisseaux sanguins natifs.

Ils ne sont pas tout à fait prêts pour le pontage, mais nous espérons être sur la bonne voie.

Tout d’abord, nous devions créer la forme, une sorte de cadre sur lequel développer les couches de vaisseaux sanguins. Pour ce faire, nous avons électrofilé une couche de fibres polymères sur un mandrin, qui donne la forme tubulaire à la greffe de vaisseau sanguin.

L'électrofilage est une technique qui utilise une tension électrique pour transformer un flux de polymère en fines fibres qui imitent la structure protéique de nos tissus natifs, un peu comme si on filait de la laine sur une bobine à l'échelle nanométrique.