Un hydrogel qui forme une barrière pour empêcher le tissu cardiaque d'adhérer aux tissus environnants après une chirurgie, c’est le développement de ces chirurgiens et bioingénieurs de l'Université de Californie à San Diego. Ils testent ce nouveau matériau avec succès chez l’animal, modèle de chirurgie cardiaque. Documenté dans la revue Nature Communications, cet hydrogel pourrait notamment éviter un grand nombre de réinterventions, motivées par ces adhérences, et très fréquentes en cas de chirurgies motivées par des malformations cardiaques.
Les adhérences sont constituées de tissus d'organes qui adhèrent aux tissus environnants. Elles constituent une complication relativement courante qui nécessite une réintervention au même site. Elles concernent environ 20% des chirurgies cardiaques. Ces réinterventions se produisent encore plus fréquemment chez les enfants souffrant de malformations cardiaques en raison notamment de la croissance.
Les adhérences se forment dans les 30 premiers jours qui suivent la chirurgie et elles constituent un facteur de risque de décès pendant les interventions. Dans certains cas, elles peuvent interférer avec le bon fonctionnement du cœur ou empêcher complètement une nouvelle intervention chirurgicale, rappelle l’un des auteurs principaux, le Dr Karen Christman, professeur de bio-ingénierie à l'UC San Diego, qui a connu cette situation clinique avec l’un de ses oncles qui n'a pas pu faire réparer une valve cardiaque en raison d'adhérences sévères.
Actuellement, aucun produit ou dispositif n’est approuvé par l’Agence américaine FDA pour prévenir les adhérences après une chirurgie cardiaque.
Une solution d'ingénierie en réponse à un problème médical fréquent en chirurgie cardiaque
Un nouvel hydrogel prometteur contre les adhérences :
- chez la souris modèle de chirurgie cardiaque, l'hydrogel a complètement empêché la formation d'adhérences vs une incidence des adhérences atteignant 70% des souris témoins ;
- dans une autre petite étude pilote, menée chez le porc, les animaux traités avec l'hydrogel ont développé des adhérences bien moins sévères et plus faciles à éliminer ;
- l'hydrogel n’a pas entrainé d'inflammation chronique.
« Ce produit pourrait avoir un impact significatif sur la vie de nombreux patients qui nécessitent des opérations répétées», commente le Dr Michael M. Madani, chef de service de chirurgie cardiovasculaire et thoracique de l’UC San Diego Health et co-auteur de l'étude.
L'hydrogel développé est conçu spécifiquement pour répondre aux besoins des patients et des chirurgiens. Il est pulvérisable, donc facile à appliquer. Une fois pulvérisé sur les tissus, il se lie au muscle cardiaque et se transforme en un revêtement doux et élastique qui crée une barrière protectrice, tout en permettant le mouvement. Le gel peut être facilement retiré des tissus et se dissout après 5 à 6 semaines. Le plus grand défi était de s'assurer que l'hydrogel s'attache suffisamment au cœur mais ne gonfle pas, car le gonflement peut exercer une pression dangereuse. Les bioingénieurs ont eu recours à la chimie de réticulation, qui consiste à lier deux molécules avec une liaison covalente et ont utilisé un composé connu sous le nom de catéchol, similaire à ce que les moules utilisent pour adhérer aux roches, pour garantir que l'hydrogel reste en place sur le cœur. Le catéchol contient un acide aminé, la L-dopa, une protéine de liaison musculaire. La L-dopa a été ajoutée à la base du gel, un polymère hydrosoluble, connu sous le nom de PEG.
- Le résultat est un hydrogel qui adhère à l'organe sur lequel il est appliqué, mais qui forme ensuite une barrière protectrice qui se maintient 4 semaines avant de se dissoudre.
À ce stade, les adhérences sont moins susceptibles de se former.
Une mise en place facile : les chercheurs ont conçu un dispositif pour pulvériser l'hydrogel de manière sûre et précise à l'intérieur de la zone de chirurgie (Voir visuel). Le dispositif contient les 2 composants principaux de l'hydrogel dans 2 chambres différentes qui se mélangent à la sortie pour former le gel.
- Un essai à grande échelle chez l’animal est déjà planifié pour affiner le dosage et examiner comment l'hydrogel se lie aux sutures et aux drains.
- Un premier essai clinique pédiatrique pourrait être programmé sous 18 à 24 mois.
Enfin, la technologie pourrait facilement être adaptée aux chirurgies d'autres sites et autres organes vulnérables aux adhérences.
Source: Nature Communications 18 June 2021 DOI : 10.1038/s41467-021-24104-w Preventing post-surgical cardiac adhesions with a catechol-functionalized oxime hydrogel
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