Les vaisseaux sanguins bloqués causés par les maladies cardiovasculaires peuvent entraîner des conséquences graves, notamment une crise cardiaque ou un accident vasculaire cérébral. La condition peut être traitée en contournant chirurgicalement le blocage à l'aide d'un vaisseau d'ailleurs dans le corps du patient. Lorsque cela n'est pas possible, une greffe vasculaire synthétique est généralement utilisée. Cependant, les greffes synthétiques ont des taux d'échec élevés en raison d'une inflammation chronique causée par le rejet par le corps d'une substance étrangère. Une autre option est les greffes vasculaires issues de l'ingénierie tissulaire humaine (TEVG), qui s'avèrent prometteuses. in vivo résultats, mais nécessitent des processus longs, complexes et coûteux à créer.
Désormais, les chercheurs de Laboratoire INSERM de Bioingénierie des Tissus (BioTis U1026) de l'Université de Bordeaux ont fabriqué avec succès des TEVG de petit diamètre en utilisant des fils de membrane amniotique humaine (HAM) associés à une stratégie de tissage inspirée du textile. Décrivant le processus dans Biofabrication, ils affirment que ces greffons ont des propriétés remarquables qui justifient de s'installer in vivo tests sur des animaux de laboratoire.
HAM, la couche la plus interne des membranes entourant un fœtus pendant le développement, fournit un «échafaudage» biologique viable pour l'ingénierie tissulaire. Il présente des propriétés anti-inflammatoires, des effets antimicrobiens, une faible immunogénicité (capacité à provoquer une réponse immunitaire), une compatibilité sanguine, une capacité de maintien des sutures et une résistance mécanique élevée. Il est également régulièrement jeté par les hôpitaux et, par conséquent, est largement disponible et abordable.
Production de fil
Chercheur principal Nicolas L'Heureux et ses collègues ont créé des fils HAM à partir de membranes fœtales collectées auprès de patients consentants après des accouchements par césarienne. Ils ont préparé les membranes à utiliser en rinçant les tissus à plusieurs reprises dans de l'eau distillée, en coupant les membranes en feuilles rectangulaires de 10 x 18 cm et en séparant manuellement l'amnios et le chorion (membranes interne et externe). Un dispositif de coupe motorisé a ensuite tranché les feuilles de HAM en rubans de 5 ou 10 mm de large.
Pour créer des fils résistants mécaniquement, les chercheurs ont attaché ces rubans à un dispositif rotatif qui les tordait à 5, 7.5 ou 10 tours/cm. Le diamètre du fil a diminué après torsion, atteignant un plateau à 7.5 tours/cm, tandis que la contrainte de traction ultime a augmenté de manière significative après torsion à 7.5 et 10 tours/cm.
Les fils HAM (rubans et fils) ont été séchés à température ambiante, bobinés et stockés à -80°C, un processus connu sous le nom de dévitalisation car il tue les cellules. Au besoin, les chercheurs ont réhydraté les fils dans de l'eau distillée.
Comme leur objectif était de fournir un implant prêt à l'emploi, les chercheurs ont examiné les effets de la décellularisation et de la stérilisation par irradiation gamma sur les rubans HAM. L'histologie a montré que la décellularisation éliminait efficacement les composants cellulaires qui restaient après la dévitalisation, n'affectait pas la force de la HAM et augmentait son extensibilité.
Lorsque les rubans HAM secs ont été stérilisés aux rayons gamma, ils sont devenus plus fins, plus rigides et moins extensibles. Garder les rubans HAM hydratés pendant la stérilisation a empêché bon nombre de ces effets. Les chercheurs ont observé que la stérilisation humide n'avait pas d'impact sur la capacité de HAM à soutenir l'attachement et la croissance des cellules endothéliales.
Tresser les vaisseaux
Dans la dernière étape, les chercheurs ont assemblé les fils HAM en TEVG. Ils ont utilisé un métier à tisser circulaire sur mesure pour tisser des TVEG autour d'un mandrin en acier inoxydable. Pour créer un tube tissé, un fil circonférentiel (la « trame ») a été inséré entre un ensemble mobile et un ensemble fixe de rubans longitudinaux tendus (la « chaîne »). Les deux ensembles de chaîne ont été déplacés pour traverser la trame, le fil circonférentiel a de nouveau été passé entre eux et le processus a été répété 50 fois.
L'équipe a utilisé 51 rubans longitudinaux (5 mm de large) et un fil circonférentiel à double ruban pour tisser des TVEG d'un diamètre interne moyen de 4.4 ± 0.2 mm. Les TEVG tissés étaient mécaniquement robustes, avec une force de rétention de suture supérieure et une pression d'éclatement moyenne à celles des artères mammaires internes humaines, le vaisseau préféré pour la chirurgie de pontage cardiaque.
Cependant, comme la perméabilité transmurale était potentiellement trop élevée, l'équipe a produit un deuxième ensemble de TVEG en utilisant des rubans longitudinaux de 10 mm de large et la même conception de fil circonférentiel. Cela a créé des TEVG avec un diamètre interne plus grand de 5.2 ± 0.4 mm. Les murs présentaient une densité de fil accrue et une perméabilité transmurale considérablement réduite. La pression d'éclatement a augmenté et la force de rétention des sutures est restée la même.
"La combinaison d'un HAM peu coûteux avec une méthode d'assemblage par tissage réduit les coûts de production des TEVG en évitant l'utilisation de cellules et de bioréacteurs, qui sont nécessaires dans d'autres méthodes", écrivent les auteurs. "Aucune méthode d'assemblage utilisée aujourd'hui ne permet une production peu coûteuse de TVEG à base de HAM aux propriétés mécaniques éprouvées compatibles avec l'implantation artérielle."
Vers in vitro fabrication de vaisseaux sanguins
Les chercheurs soulignent que les stratégies d'assemblage d'inspiration textile utilisant le tissage, le tricotage et le tressage sont déjà largement utilisées pour produire des dispositifs médicaux. Ainsi, il ne devrait pas être difficile de concevoir des machines pour manipuler le fil HAM et permettre la production de masse de TVEG après la réalisation d'études cliniques réussies. Ils ajoutent que le diamètre du fil, la résistance mécanique et d'autres propriétés mécaniques peuvent être facilement modifiés pour répondre à diverses exigences de spécification.
Ensuite, les chercheurs prévoient d'évaluer l'impact de la décellularisation et de la stérilisation gamma post-assemblage sur les différentes propriétés du TVEG tissé, notamment en ce qui concerne la perméabilité et l'extensibilité.
