« Un nouveau modèle tenant compte du flux collatéral pour prédire la sévérité réelle d'une sténose de l'artère coronaire gauche avec lésions en aval et une analyse CFD de l'impact des stents malapposés et/ou se superposant sur l'hémodynamique. »

Lieu : Amphithéâtre de l’IAB, Site Santé, La Tronche

Direction de thèse :

• Monsieur Manuel LAGACHE, Maître de Conférences, Université Savoie Mont-Blanc, Polytech Annecy-Chambéry, Le Bourget du Lac, Directeur de thèse
• Monsieur Jacques OHAYON, Professeur, Université Savoie Mont-Blanc, Polytech Annecy-Chambéry, Le Bourget du Lac et Laboratoire TIMC-IMAG, UGA, CNRS UMR 5525, Grenoble, Co-directeur de thèse

Jury :

• Madame Anne-Virginie SALSAC, Directrice de Recherche, Université de Technologie de Compiègne, Sorbonne Université, Rapporteuse
• Madame Valérie DEPLANO, Directrice de Recherche, IRPHE - UMR 7342 (Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre), Marseille, Rapporteuse
• Monsieur Gérard FINET, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, HCL, Université Claude Bernard Lyon 1, INSERM Unit 886, Examinateur
• Madame Laurence Chèze, Professeure des Universités, LBMC - UMR T9406 (Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs), Université Lyon 1 - IFSTTAR, Examinatrice

Résumé:

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans les pays développés où elles sont responsables d’un tiers des décès. En raison de leur complexité, elles sont le sujet d’étude de nombreuses disciplines. La présente thèse porte sur la biomécanique cardiovasculaire et vise à fournir des outils d’aide à la décision aux cardiologues interventionnels qui sont confrontés à des problématiques cliniques complexes : 1) l'évaluation de la sévérité de lésions coronariennes pour des configurations complexes (bifurcations avec sténoses multiples et flux collatéral) et 2) l’évaluation des perturbations hémodynamiques induites par la présence de stents qui peuvent engendrer des complications cliniques.

La première partie de ma recherche doctorale est consacrée à l'étude des sténoses situées au niveau de la bifurcation de l’artère coronaire gauche avec lésions en aval et flux collatéral. Il est établi que la gravité apparente d’une sténose en amont est affectée pour la présence de lésions avals. De plus, comme les sténoses réduisent la circulation sanguine vers certaines zones du myocarde, les branches collatérales ont tendance à se développer comme voies alternatives pour irriguer le tissu cardiaque affecté. La mesure de la réserve coronaire (FFR en anglais) est la technique clinique standard pour évaluer la sévérité d'une sténose coronarienne. Cependant, elle n'est valide que pour les lésions isolées. Par conséquent, nous avons développé un modèle pour adapter cette technique aux configurations de sténoses multiples avec prise en compte de la circulation collatérale. Ainsi le modèle proposé améliore la prévision du FFR par rapport aux modèles existants dans la littérature en tenant compte de : 1) la présence de deux lésions en aval et 2) la circulation collatérale. Ce modèle a été validé par confrontation aux mesures réalisées sur un modèle in vitro, développé dans le cadre de ce travail. Ce banc expérimental est capable de reproduire fidèlement les conditions d'écoulement pulsatile dans un fantôme de bifurcations coronaires. Cette plateforme expérimentale nous a permis d'ajuster la sévérité des lésions en aval et simuler une circulation collatérale afin de réaliser des études paramétriques. Le modèle proposé a permis d’améliorer considérablement la prévision de la FFR par rapport aux approches de la littérature (facteur d'amélioration de l’ordre de 2).

Dans la seconde partie de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur des problématiques liées à l'implantation des stents, la technique la plus courante pour traiter l’obstruction des coronaires. La mise en place du stent n'est pas toujours idéale, il se peut qu'il ne soit pas entièrement en contact avec la paroi artérielle (malapposition) ou, selon la configuration de la lésion, deux stents peuvent se superposer. Une étude numérique a permis d’étudier l’impact de ces deux paramètres sur l'hémodynamie et leurs relations avec des complications post opératoire (resténose et la thrombose).

Les principales études existantes sont généralement très complexes (modélisation dynamique 3D sur des configurations patients) ou très simplifiés (analyse statique géométries 2D). Cependant, à notre connaissance, aucune étude paramétrique complète visant à mettre en évidence les configurations critiques de malapposition et superposition de stents n'a jamais été réalisée auparavant. C'est pourquoi nous proposons d'utiliser des modèles axisymétriques, plus simples que les modèles 3D, en utilisant des conditions aux limites réalistes (débit pulsatile, comportement non newtonien du sang), compatibles avec des études paramétriques. L’analyse détaillée des résultats (cisaillement sur la paroi artérielle, perturbations hémodynamiques) ont permis d’évaluer les configurations critiques. Cette étude biomécanique a fourni des renseignements précieux qui pourront être utilisés pour améliorer les protocoles de déploiement des stents ainsi que leurs conceptions.