Perméabilité et endothélialisation in vivo d’une prothèse vasculaire de petit diamètre électrofilée avec membrane bioactive

Abstract

Les maladies cardiovasculaires continuent à être parmi les principales sources de morbidité et de mortalité dans le monde [1, 2]. Malgré les avancées importantes dans le traitement médical et endovasculaire de ces pathologies, le besoin en revascularisations artérielles par pontage ne cesse de prendre de l’ampleur. Les conduits vasculaires synthétiques actuels performent bien lorsqu’utilisés pour des vaisseaux de calibre moyen, mais ceux de petit diamètre (< 6 mm) démontrent encore à ce jour des taux de perméabilité beaucoup trop bas [3-11]. Deux hypothèses pouvant expliquer ce phénomène sont le manque d’endothélialisation et de compliance des conduits synthétiques actuels [12-18]. Le but de cette étude était de créer et d’évaluer la performance d’un nouveau conduit de petit diamètre avec un potentiel d’endothélialisation supérieur et une compliance similaire aux vaisseaux natifs. Cette étude présente deux aspects distincts : l’élaboration et l’évaluation in vitro d’un conduit électrofilé de petit diamètre (5 mm) composé d’une structure de polyuréthane/polycaprolactone (PU/PCL) et d’un revêtement bioactif de sulfate de chondroïtine (CS) par une équipe spécialisée en biomatériaux, puis l’élaboration et l’évaluation d’un essai in vivo mettant à l’épreuve la performance du néo-conduit dans un modèle de grand animal par une seconde équipe. Les conduits à l’étude (eVG-CS) ont démontré une compliance 10 fois supérieure à celle des conduits de polytétrafluoroéthylène expansé (ePTFE) actuellement utilisés en clinique, ainsi qu’une bonne stabilité au vieillissement in vitro. L’évaluation in vivo, sous forme de pontages carotidiens bilatéraux chez le mouton, a par contre démontré l’infériorité des conduits à l’étude comparativement aux contrôles en ePTFE en termes de perméabilité et de par l’absence d’endothélialisation significative des greffons à l’étude. L’infériorité in vivo de ces nouveaux pontage électrofilés bioactifs par rapport aux résultats favorables in vitro fut attribuée principalement à la trop faible porosité des greffons à l’étude ainsi qu’à l’incapacité du revêtement de CS à favoriser un processus d’endothélialisation rapide. L’établissement d’un greffon plus poreux avec un revêtement bioactif différent représente une piste d’amélioration future de cette structure prometteuse de PU/PCL.

Cardiovascular diseases present a growing burden of morbidity and mortality worldwide [1, 2]. Despite significant advances in medical and endovascular treatments of these pathologies, the need of revascularization by arterial bypass is increasing. Actual synthetic vascular conduits perform well when used on large-diameter arteries, but small-diameter conduits (<6 mm) still show unacceptably low medium- and long-term permeability rates [3-11]. Two hypotheses can explain this phenomenon – the inability of synthetic bypasses to create a neo-endothelium and compliance mismatch between the graft and the native artery [12-18]. The goal of this study was to create and evaluate the performance of a novel small-diameter vascular conduit with superior endothelialization properties and a compliance similar to native vessels. This study presents two distinct aspects : the in vitro elaboration and evaluation of an electrospun, small-diameter (5 mm) vascular conduit made up of a scaffold of polyurethane/polycaprolactone (PU/PCL) combined with a chondroitin sulfate (CS) bioactive coating by a team specialized in biomaterials, and the elaboration and evaluation of an in vivo trial testing the performance of the novel vascular graft in a large animal model by a second team. The experimental conduits (eVG-CS) showed an in vitro compliance 10-times superior to their commercially-available expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) counterparts, while remaining stable after aging trials. However, in vivo evaluation, as bilateral interposition carotid bypasses in sheep, showed the novel bypasses to be inferior to ePTFE controls in terms of permeability and by the absence of significant endothelialization. The in vivo inferiority of these novel bioactive electrospun grafts despite favorable in vitro results was attributed to the low porosity of the grafts and to the inability of the CS coating to promote the endothelialization process. Establishment of a more porous graft with a different bioactive coating represents the future of the evaluation of this promising PU/PCL structure.