Développement et caractérisations d’implants médicaux fonctionnalisés par une molécule bioactive

Le LICSEN (Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et Nanosciences) regroupe des chimistes et des physiciens (14 membres du personnel du CEA, 2 enseignants chercheurs, ~14 doctorants et postdoctorants) autour d’une expertise centrale dans le domaine de la fonctionnalisation chimique des surfaces et des nanomatériaux.

L’objectif principal est de conférer à ces surfaces et nanomatériaux des propriétés supplémentaires intéressantes dans les domaines de la durabilité, des énergies renouvelables et des nanosciences pour les technologies de l’information et de la santé.

Résumé
Environ 5 % de la population européenne est porteuse d'anévrismes intracrâniens (AI), souvent asymptomatiques jusqu'à leur rupture, provoquant des AVC hémorragiques avec un taux de mortalité supérieur à 50 %. Le traitement moderne des AI repose sur l’insertion endovasculaire de spires métalliques (appelés "coils"), mais jusqu'à 30 % des cas récidivent dans l'année, en raison de l’inefficacité des coils à favoriser la cicatrisation. Ce stage s'inscrit dans un projet visant à optimiser la fonctionnalisation des coils par un polysaccharide extrait d'algues pour améliorer la cicatrisation des AI et réduire les récidives. Les méthodes de fonctionnalisation seront étudiées et optimisées à travers des caractérisations physico-chimiques, des tests de durabilité, et des évaluations biologiques in vitro.

Mots-clefs
Fucoïdane, platine, fonctionnalisation de surface, coils bioactifs, in vitro, optimisation

Sujet détaillé

Environ 5 % de la population des pays européens est porteuse d’anévrismes intracrâniens (AI), dont la majorité reste asymptomatique jusqu’à leur rupture. Lorsqu'un AI se rompt, cela provoque un accident vasculaire cérébral (AVC) hémorragique, avec un taux de morbidité et de mortalité dépassant 50 %.
Aujourd’hui, il n’est plus nécessaire de recourir à des interventions chirurgicales invasives pour traiter les AI. Ces derniers sont principalement pris en charge par l’insertion endovasculaire de spires métalliques, appelées « coils », qui permettent d’exclure l’anévrisme de la circulation sanguine1. Cela entraîne la formation d’une thrombose, suivie d’un processus de cicatrisation cellulaire et collagénique2.

Cependant, jusqu’à 30 % des anévrismes traités récidivent dans l’année3, ce qui implique non seulement un retraitement fréquent et un risque accru d’AVC, mais aussi un danger de rupture si aucun traitement n'est administré. Le taux de mortalité en cas de récidive atteint 70 %1.
Bien que de nombreuses recherches aient été menées pour améliorer ces dispositifs par fonctionnalisation, aucune des solutions proposées n'a encore abouti à des résultats précliniques satisfaisants, ni à des perspectives d’industrialisation à grande échelle.
Ce stage s'inscrit dans un projet innovant où il a déjà été démontré, sur un modèle in vivo de lapin, que l’utilisation d’un polysaccharide extrait d’algues marines permet une amélioration significative de la cicatrisation des anévrismes intracrâniens5. Ce projet bénéficie désormais du soutien d’un industriel fabricant de coils et vise à développer et optimiser la fonctionnalisation de ces coils, dans le cadre d'une future industrialisation et commercialisation.
L’objectif du stage est d’étudier et d’optimiser les différentes méthodes de fonctionnalisation des coils déjà mises en place. À cet effet, les couches fonctionnalisées devront être caractérisées (FTIR, angle de contact, AFM, XPS, UV-visible, dosage), leurs robustesse et durabilité devront être testées (relargage, résistance aux frottements, rugosité) et leur efficacité évaluée (étude in vitro dans du sang total et sur cellule, études de facteurs de croissance).

Compétences
Chimie de surface, chimie organique, méthodes de caractérisations de surface.
Des connaissances en biologie, et en réglementation pour les dispositifs médicaux seraient un plus.

Références
1. Zhang, Q., Weng, L. & Li, J. The evolution of intracranial aneurysm research from 2012 to 2021: Global productivity and publication trends. Front. Neurol. 13, 953285 (2022).
2. Brinjikji, W., Kallmes, D. F. & Kadirvel, R. Mechanisms of Healing in Coiled Intracranial Aneurysms: A Review of the Literature. Am. J. Neuroradiol. 36, 1216–1222 (2015).
3. White, P. M. et al. Hydrogel-coated coils versus bare platinum coils for the endovascular treatment of intracranial aneurysms (HELPS): a randomised controlled trial. The Lancet 377, 1655–1662 (2011).
4. Rouchaud, A. Optimisation biologique du traitement endovasculaire des anévrysmes intracrâniens.
5. Szatmary, Z. et al. Bioactive refinement for endosaccular treatment of intracranial aneurysms. Neuroradiol. J. 34, 534–541 (2021).

M2. Chimie de surface, chimie organique, méthodes de caractérisations de surface.
Des connaissances en biologie, et en réglementation pour les dispositifs médicaux seraient un plus.