Les maladies cardiovasculaires

 Les maladies cardiovasculaires 

Généralités et statistiques 

Les décès liés aux maladies cardiovasculaires touchent une partie importante de la population mondiale. Selon les statistiques fournies par l’Organisation Mondiale de la Santé, les maladies cardiovasculaires sont la première cause de décès dans le monde (17,5 millions de décès/an) [1, 2]. Le taux de décès varie d’un pays à l’autre selon les habitudes de vie et des soins de santé disponibles. Cependant, plus de 80% des décès ont lieu dans des pays à revenu moyen ou faible, et touchent presque dans les mêmes proportions les hommes et les femmes [1]. En Europe, elles sont à l’origine de 40% des décès, soit environ 2 millions chaque année [3]. Cela a comme conséquence une augmentation des coûts pour les systèmes de santé. Par exemple, le coût associé aux pathologies liées aux maladies cardiovasculaires en Europe a été près de 110 milliards d’euros en 2006 [3]. En ce qui concerne la situation en France, selon la Fédération Française de Cardiologie (FFC), 180 000 décès par an sont provoqués par les maladies cardiovasculaires [4]. La situation est très similaire en Amérique du Nord où les maladies cardiovasculaires représentent près du tiers des décès (35% aux Etats-Unis et 33% au Canada) [5].

Parmi les différentes pathologies touchant le système cardiovasculaire, les problèmes d’athérosclérose représentent une partie très importante. L’athérosclérose, dont le mot prend son origine du mot grecque « athéré » (caillot) et « skleros » (dur), est une maladie évolutive du système cardiovasculaire caractérisée par la formation d’une plaque, dite athérosclérotique, sur les parois internes des artères (Figure I.1). Cette plaque, composée entre autres de substances graisseuses, de cholestérol et de calcium, peut obstruer partiellement ou totalement la circulation sanguine, diminuant ainsi l’apport d’oxygène dans le corps. Ces plaques peuvent également devenir instables et se casser en donnant naissance à des agrégats de sang (thrombus) qui peuvent bloquer complètement le flux sanguin. Bien qu’elle soit une maladie très fréquente et largement étudiée, ses origines sont encore mal définies. Cependant, plusieurs facteurs de risque peuvent être identifiés [2] :

1) l’endommagement de l’endothélium, la couche la plus interne du tissu artériel.
2) la sédentarité.
3) l’hypertension.
4) le tabagisme.
5) une alimentation trop riche en graisse.
6) les facteurs génétiques.

Méthodes de traitement 

Pour pallier aux problèmes d’athérosclérose, plusieurs méthodes de soin peuvent être utilisées selon l’état d’avancement et la gravité de la maladie [6,7]. Si la maladie n’est pas encore à un stade trop avancé, des médicaments (nitrates, bêta bloquantes, aspirine, statines) ainsi qu’un régime alimentaire équilibré peuvent suffire pour contrôler ou ralentir son état d’avancement. Cependant, les traitements médicamenteux ne sont pas toujours efficaces pour soulager les symptômes de ces maladies. Il devient alors nécessaire d’utiliser des méthodes cliniques pour traiter les artères bloquées. En particulier, les approches chirurgicales envisageables sont de deux types : la chirurgie classique et la chirurgie endovasculaire. Dans le premier cas, il s’agit d’exclure la partie malade de l’artère et la remplacer par un conduit cylindrique, généralement fabriqué en polymère (par exemple, Dacron ou Teflon), qui sera capable de rétablir l’architecture artérielle [8]. Ce type de technique, bien maîtrisée par les chirurgiens, est encore très utilisé bien qu’elle nécessite des interventions chirurgicales lourdes et invasives.

À l’heure actuelle, les spécialistes ont, en revanche, de plus en plus tendance à s’orienter vers le domaine de la chirurgie dite « non invasive », dont le principe est d’intervenir par voie percutanée et intravasculaire sur les lésions artérielles [9]. L’angioplastie par ballonnet, qui consiste à introduire par cathéter un ballonnet dans une artère bloquée par une plaque, est la plus utilisée parmi ces techniques. L’introduction du cathéter peut se faire selon trois approches distinctes : inguinale/fémorale, brachiale ou transradiale . Une fois le cathéter sur le site malade, le ballonnet est gonflé afin d’agrandir la lumière artérielle et augmenter ainsi le débit sanguin. Cependant, l’utilisation de cette technique peut engendrer deux complications majeures lors de la période de post-implantation :

1) une brutale occlusion des artères traitées (5 à 8% des cas) [10,11] et,
2) une reformation de la plaque sténosante (resténose) dans au moins 35% des cas au cours des trois à six mois suivant l’intervention [12, 13].

Pour faire face aux problèmes de resténose et pour donner en plus un soutien mécanique aux parois artérielles, la pose d’une prothèse endovasculaire permanente, communément appelée stent, peut être rajoutée à la simple dilatation de l’artère par angioplastie par ballonnet.

Les stents coronariens

Généralités 

Les stents coronariens (Figure I.2) sont des structures de renforcement déployées dans une zone lésée d’une artère. Les stents sont de forme variable et leur diamètre peut aller de quelques millimètres au centimètre selon le diamètre de l’artère à traiter et selon que le stent soit déployé ou pas. Les fonctions principales du stent sont :
1) de supporter mécaniquement l’artère et,
2) de comprimer la plaque sténosante contre les parois de l’artère afin de rétablir le flux sanguin.

Plusieurs types de géométrie (tube, anneau, spirale, grillage) de stents sont maintenant disponibles sur le marché selon les propriétés mécaniques recherchées et du diamètre du stent [14].

L’implantation d’un stent dans le corps d’un patient s’effectue à l’aide d’un cathéter en utilisant la même procédure utilisée dans le cas de l’angioplastie par ballonnet . Dans le cas de l’utilisation d’un stent, ce dernier est placé sur le cathéter à ballonnet. Par la suite, lorsque le cathéter est inséré dans le corps du patient, le médecin injecte dans l’artère un agent de contraste radiologique par le biais du cathéter afin d’observer déplacement du cathéter au sein des artères. Une fois que le site à traiter est atteint, le ballonnet est gonflé afin de permettre l’expansion du stent (Figure I.3). Lors du gonflement du ballonnet, le stent est déformé plastiquement (déformation élastique négligeable), c’est-à-dire de façon irréversible. Une fois que le stent est correctement positionné et déployé, le médecin retire le cathéter et le stent reste en position dans l’artère, fournissant ainsi un support mécanique à l’artère et permettant aussi la compression de la plaque athérosclerotique  .

Le premier dispositif a été appliqué en 1969 par Dotter dans des artères périphériques de chien [15]. Après différentes améliorations apportées au cours des années, la première implantation chez l’être humain d’un stent coronarien a été effectuée par Puel et son équipe [16]. En 1994, le stent Palmaz-Schatz™ « Balloon Expandable Stent » (Cordis Corporation) a été approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) [17]. Le marché mondial des stents a ainsi connu une croissance exponentielle. En effet, à chaque année, plus d’un million d’interventions percutanées sur les artères coronariennes (environ 80% du total des implantations) sont accompagnées de la pose d’un stent, pour un coût total d’environ 4 milliards d’euros [18].

Matériaux pour la fabrication des stents

Pour répondre au cahier des charges, les stents, une fois déployés dans l’artère, doivent posséder une plasticité et une élasticité suffisante pour soutenir la paroi artérielle. En effet, une fois mis en place et déployé, le stent doit être capable de résister à une déformation plastique, en particulier aux nœuds de jonction et dans les zones courbes qui représentent les parties les plus sollicitées (Figure I.4). Les travaux effectués sur des stents commerciaux de type Cordis BX Velocity® par le groupe de Migliavacca ont démontré que le niveau de déformation plastique du stent dépend de  plusieurs facteurs tels que la géométrie de la structure du stent, le diamètre d’expansion et l’épaisseur du treillis métallique [19, 20]. D’autres études par éléments finis sont en accord avec ces facteurs de dépendance [21, 22]. Dans les régions les plus sollicitées, la déformation plastique maximale peut atteindre 25% selon le degré d’expansion du stent (Figure I.5). Aussi, il est à noter que les stents doivent posséder une flexibilité suffisante pour pouvoir être acheminés au travers des vaisseaux de petit diamètre.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
1. Mise en contexte
2. Historique du projet
3. Pertinence et objectifs du projet
4. Organisation du projet
5. Structure de la thèse
6. Bibliographie
CHAPITRE I – PROBLEMATIQUE
1. Introduction
2. Les maladies cardiovasculaires
2.1 Generalités et statistiques
2.2 Methodes de traitement
3. Les stents coronariens
3.1 Generalités
3.2 Matériaux pour la fabrication des stents
3.3 Matériau utilisé pour l’étude : l’acier inoxydable 316L
3.3.1 Proprietes physico-chimiques
3.3.2 Performances biologiques
3.4 Stents avec revêtement
3.4.1 Types de revêtement
3.4.2 Problematique des stents recouverts
4. Conclusion
5. Bibliographie
CHAPITRE II -STRATEGIE
1. Introduction
2. Les plasmas
2.1 Généralités
2.2 Interactions plasma/surface
2.3 Polymérisation par plasma basse pression (PECVD)
2.3.1 Procédé de polymerisation
2.3.2 Dépôt par plasma de polymères à haute teneur en fonctions amines
2.3.3 Influence des paramètres opératoires sur les propriétés des dépôts d’allylamine
2.3.3.1 Influence de la puissance de la décharge
2.3.3.2 Influence du cycle de pulsation
2.3.3.3 Influence de la pression dans le réacteur
2.3.3.4 Influence du temps de traitement
3. Techniques de diagnostic de la décharge plasma
3.1 Généralités
3.2 Spectroscopie optique d’émission
3.2.1 Principe
3.2.2 Analyse d’une décharge plasma d’allylamine par spectroscopie optique d’émission
3.3 Spectrométrie de masse
3.3.1 Principe
3.3.2 Analyse d’une décharge plasma d’allylamine par spectrométrie de masse
4. Techniques de caractérisation des dépôts
4.1 Composition chimique et topographie
4.2 Quantification des fonctions amines primaires
5. Stabilité en milieu liquide des couches polymères déposées par PECVD
5.1 Généralités
5.2 Choix du milieu de vieillissement
6. Adhérence des couches polymères déposées par PECVD
6.1 Généralités
6.2 Méthodes de mesure de l’adhérence des couches minces
6.2.1 Essai de quadrillage
6.2.2 Essai de pelage
6.2.3 Essai de pliage
6.2.4 Pull-off test
6.2.5 Essai de cisaillement (lap-shear test)
6.2.6 Essai de traction
6.2.7 Nanoindentation
6.2.8 Essai par rayure (scratch test)
6.2.9 Limitations des techniques d’évaluation de l’adhérence
6.3 Technique d’évaluation de l’adhérence utilisée pour l’étude : le smallpunch test
7. Conclusion
8. Bibliographie
CHAPITRE III – MATERAIUX ET METHODES EXPERIMENTALES
1. Introduction
2. Réacteur plasma basse pression à configuration asymétrique d’électrode
3. Matériaux utilisés
3.1 Précurseur : allylamine
3.2 Substrat : acier inoxydable 316L
5. Diagnostic de la décharge plasma
5.1 Spectroscopie optique d’émission
5.1.1 Appareil et paramètres de mesure
5.1.2 Caractérisation énergétique de la décharge : détermination de la température électronique
5.2 Spectrométrie de masse
6. Caractérisation des dépôts
6.1 Angle de contact
6.1.1 Principe de la technique
6.1.2 Appareil et paramètres de mesure
6.2 Spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X (XPS)
6.2.1 Principe de la technique
6.2.2 Appareil et paramètres de mesure
6.3 Ellipsométrie
6.3.1 Principe de la technique
6.3.2 Appareil et paramètres de mesure
6.4 Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)
6.4.1 Principe de la technique
6.4.2 Appareil et paramètres de mesure
6.5 Microscopie électronique à balayage (MEB)
6.5.1 Principe de la technique
6.5.2 Appareil et paramètres de mesure
6.6 Microscopie à force atomique (AFM)
6.6.1 Principe de la technique
6.6.2 Appareil et paramètres de mesure
7. Dérivation chimique des fonctions amines primaires
8. Protocole de lavage des échantillons dans l’eau déionisée
9. Protocole de déformation plastique des échantillons : le small-punch test
10. Conclusion
11. Bibliographie
CONCLUSION GENERALE

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