Reproduction des propriétés rhéologiques de la valve mitrale : une étude in vitro

Par Katell Delanoë, Lauréate d'une bourse de participation au congrès de la Société de Biomécanique 2023.

Les maladies valvulaires font parties des maladies cardiovasculaires les plus fréquentes dans les pays occidentaux avec l’hypertension et la maladie coronarienne. Elles occupent une place prépondérante tant d’un point de vue épidémiologique que de leur impact sur la fonction cardiaque. C’est le cas de la régurgitation mitrale qui se traduit par un flux sanguin rétrograde entre le ventricule et l’oreillette gauche lors de la systole ventriculaire¹ et dont aucun traitement médicamenteux n’a prouvé son efficacité. La chirurgie cardiaque constitue à ce jour la technique de référence pour le traitement de l’insuffisance mitrale, malheureusement, près de la moitié des patients sont récusés à une prise en charge chirurgicale, du fait d’un âge avancé, d’une dysfonction ventriculaire gauche fréquente, et de multiples comorbidités ². Pour traiter ces patients, de plus en plus de techniques d’interventions percutanées voient le jour depuis ces dernières décennies mais du fait de leur nouveauté leurs conséquences à long terme restent encore méconnues. La nouveauté de ces dispositifs entraîne un manque d’informations concernant l’évaluation hémodynamique/échocardiographique, la durabilité à long terme mais également la prévalence du dispositif en fonction du sexe ou de l’âge du patient.  Afin d’apporter des informations sur l’évolution des critères biomécaniques et hémodynamiques qu’induisent ces dispositifs, des essais in vitro sont à favoriser. Ces essais permettent d’effectuer des tests reproductibles dans un milieu standardisé et contrôlé. En plus de permettre une quantification et analyse des variations des paramètres cardiaques (pression, débit, fréquence cardiaque…) sans nécessiter l’intervention de sujet humain ou animal, des conditions hémodynamiques ainsi qu’anatomiques particulières peuvent être étudiées. Cet avantage permettra d’apporter des lumières sur des cas particuliers fréquents en réalisant des expériences non réalisables in vivo.

L’amélioration du modèle expérimental in vitro commence par la conception de modèles mitraux s’apparentant anatomiquement, mécaniquement et comportementalement à une valve mitrale native. L’objectif général de cette étude est la reproduction de l’anatomie complète d’une valve mitrale native avec des matériaux induisant les mêmes comportements mécaniques et hémodynamiques que les valves mitrales analysées en clinique. La première reproduction est basée sur l’impression 3D d’un moule mitral obtenu après la segmentation d’un modèle mitral en hydrogel servant à l’entraînement chirurgical. Différentes combinaisons de silicones ont été appliqué à l’intérieur de ce moule afin d’obtenir des feuillets mitraux d’épaisseurs identiques à celle des feuillets natifs. De plus, afin de reproduire le rôle majeur des cordages tendineux dans le comportement mitral, des fils détressés ont été inséré entre les différentes couches de silicone afin de pouvoir ajuster la tension sur les feuillets tout au long d’un cycle cardiaque.  Les modèles finaux étaient placés dans un simulateur cardiaque à double activation sous conditions physiologiques et analysés suivant les critères hémodynamiques utilisés en cliniques, soit : l’aire valvulaire géométrique, l’aire valvulaire effective ainsi que le gradient de pression.

Figure 1 : (A) Représentation du modèle mitral en silicone (B) Comportement rhéologique du modèle à l’intérieur du simulateur (C) Flux hémodynamique induit.

Ces variables, mesurées grâce à l’utilisation d’un appareil échographique et de caméras rapides, ont permis l’identification d’une combinaison de silicones reproduisant le comportement d’une valve mitrale native saine. Grâce à ces résultats, les propriétés rhéologiques des modèles mitraux utilisés dans les études in vitro vont pouvoir être amélioré et ainsi, limiter les disparités des résultats entre in vitro vs in vivo, permettant l’étude des conséquences mécaniques induites par les dispositifs mitraux actuellement utilisés en clinique.

Références

1. Douedi, S. & Douedi, H. Mitral Regurgitation. in StatPearls (StatPearls Publishing, 2023).
2. Mirabel, M. et al. What are the characteristics of patients with severe, symptomatic, mitral regurgitation who are denied surgery? Eur Heart J 28, 1358–1365 (2007).

L’auteur

Katell Delanoë, Institut Universitaire de Cardiologie et de Pneumologie de Québec – Université Laval, Québec, Canada

Katell Delanoë est doctorante sous la direction du Dr. Pibarot et la co-direction du Dr. Salaun au sein de l’IUCPQ-ULaval et étudie actuellement les conséquences des dispositifs de réparations mitraux percutanés de manière in vitro.

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