Les maladies coronariennes, principale cause de mort subite, sont aujourd'hui traitées à l'aide de stents expansibles qui ouvrent les artères pour la circulation sanguine. Mais ces stents ne peuvent pas être retirés chirurgicalement et les patients doivent prendre des médicaments pour éviter la formation de caillots sanguins. Les stents en magnésium, en revanche, sont complètement résorbés, ne laissant qu'une artère remodelée qui fonctionne sans structure rémanente dans l'organisme. Sur la ligne ANATOMIX, l'imagerie par microtomographie à rayons X (µCT) a mis en lumière le processus de résorption et la réponse biologique à ces stents résorbables.
Les stents biorésorbables en magnésium (extenseurs vasculaires) sont une option thérapeutique prometteuse pour le rétrécissement, ou sténose, de l'artère coronaire, en particulier chez les jeunes adultes. En raison de la résorption de ces structures (< 1 an), les interventions à long terme pourraient être réduites par rapport aux traitements avec des stents à élution médicamenteuse1 conventionnels et permanents. Les premiers essais cliniques portant sur les extenseurs biorésorbables indiquent un retour de la vasomotion (c'est-à-dire les oscillations naturelles de la contraction des muscles des parois des vaisseaux sanguins) après un an, ce qui peut être associé à de meilleurs résultats cliniques à long terme. Cependant, même après des décennies de développement, le processus de résorption, le temps de résorption idéal et la réponse biologique in vivo ne sont pas encore totalement compris.
Une étude récente sur la ligne de lumière ANATOMIX a porté sur la dégradation des extenseurs biorésorbables en magnésium dans les artères coronaires de porcs, en se concentrant sur l'influence de l'épaisseur du fil formant le maillage et sur la présence de médicaments antiprolifératifs. Grâce à la sensibilité élevée de la microtomographie RX avec contraste de phase réalisée au synchrotron (SR-µCT), la résorption des extenseurs en magnésium a pu être évaluée qualitativement et quantitativement. Pour segmenter les images µCT, une architecture de réseau convolutionnel (U-net) a été utilisée. En raison de la complexité de la morphologie 3D de la corrosion, l'analyse de grands volumes d'échantillons n'aurait pas été possible sans cette approche de « deep-learning » (apprentissage profond), ou aurait exigé une quantité phénoménale de travail à l’expérimentateur.
Au total, 30 stents biorésorbables en magnésium, fabriqués à partir de l'alliage de terres rares Resoloy®, avec différentes géométries du maillage ont été implantés dans les artères coronaires de 10 porcs domestiques pendant 28 jours en utilisant des ballons d'angioplastie recouverts ou non de médicament antiprolifératif pour la post-dilatation. La résorption a été analysée par microscopie électronique à balayage, spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie et SR-µCT. Les données issues de ces méthodes ont ensuite été comparées aux résultats médicaux déterminés par l'angiographie, la tomographie par cohérence optique et l'histologie.
Figure 1 : Illustration de la séquence de travail, depuis la collecte de données microtomographiques, la récupération et la reconstruction de phase jusqu’à l'analyse d'image
En plus de donner un nouvel aperçu de l'impact de la conception du maillage et de son enrobage par médicaments sur le taux de résorption, cette étude démontre le potentiel de la combinaison de la SR-μCT à haute résolution avec des méthodes de deep-learning pour l'analyse des données.
Sur la base des résultats de cette étude, un nouvel ensemble de stents biorésorbables en magnésium a été conçu et est utilisé pour préparer le processus de certification des dispositifs médicaux. Les nouveaux stents sont retirés après différentes durées d’implantation, et la cinétique de corrosion sera étudiée en exploitant le procédé établi dans les résultats décrits ici.
Une fois que la conception optimale du stent aura été identifiée, en optimisant la cinétique de la corrosion par rapport à la croissance des tissus, les stents seront disponibles pour les premières études chez l'homme, ouvrant la voie à une application clinique de routine et améliorant la qualité de vie des patients nécessitant un traitement par endoprothèse coronaire.
La ligne de lumière ANATOMIX offre une cohérence et un flux de photons élevés, permettant ainsi d’obtenir, avec des temps d’acquisition courts, des images de volume 3D complètes avec une haute définition - dans la présente étude, quelques minutes pour l’acquisition d’un volume complet. Associée à un dispositif de changement d'échantillon disponible depuis peu et au pipeline d'analyse de données basé sur le deep-learning, cette approche haut-débit peut devenir un modèle pour les études précliniques nécessitant l'analyse de nombreux échantillons complexes, améliorant et accélérant ainsi le développement d'implants médicaux.
Vidéo montrant le rendu d'un stent en 3D. (c) XPLORAYTION GmbH & MeKo
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1 - stent à élution médicamenteuse : une substance médicamenteuse empêchant la prolifération des cellules artérielles recouvre le stent, ce qui réduit notablement le risque de récidive de la sténose. Cette substance est incluse dans un polymère, plaqué sur le maillage métallique du stent.