« Vers l’évaluation du risque de rupture des anévrismes intracrâniens : caractérisation mécanique in vivo de la paroi artérielle »

Mots-clés : anévrisme intracrânien, caractérisation mécanique, éléments finis, interaction fluide-structure, artères fantômes, modèle animal, scanner spectral à comptage photonique, analyse inverse, critère de rupture

Rendez-vous le vendredi 22 mars à 14h, dans l’amphithéâtre 203 du bâtiment W1, à l’École Centrale de Lyon (campus d’Écully)

COMPOSITION DU JURY

Patrick CHABRAND, Professeur émérite, Aix-Marseille Université, Rapporteur

Francesco SIGNORELLI, Professeur, Université Aldo-Moro de Bari, Rapporteur

Stéphane BENAYOUN, Professeur, École Centrale de Lyon, Examinateur

Karine BRUYÈRE-GARNIER, Directrice de recherche, LBMC, Examinatrice

Carine GUIVIER-CURIEN, Maître de conférence, Aix-Marseille Université, Examinatrice

Cyril PAILLER-MATTEI, Professeur, École Centrale de Lyon, Directeur de thèse

Hélène MAGOARIEC, Maître de conférence, École Centrale de Lyon, Co-encadrante

RÉSUMÉ

Les anévrismes intracrâniens constituent une pathologie critique de santé publique liée à la dégradation de la paroi d’artères cérébrales. Il n’existe actuellement aucune méthode permettant d’estimer le risque de rupture d’un anévrisme qui prenne en compte les propriétés mécaniques in vivo de la paroi anévrismale, pourtant reconnues comme essentielles dans le phénomène de rupture. Ce travail de doctorat s’inscrit dans un projet de grande envergure visant à améliorer les critères d’intervention, actuellement disponibles pour les praticiens, en développant un outil d’aide à la décision non invasif se basant sur l’état mécanique du tissu pour en évaluer la probabilité de rupture. Cet outil reposera sur la définition d’une relation entre la forme de l’anévrisme observé par imagerie clinique et une base de données contenant un ensemble d’images cliniques issues d’études préalables, associées aux propriétés mécaniques in vivo de la paroi et à une caractérisation de sa rupture. Pour produire cette base de données, un dispositif de déformation de la paroi anévrismale est développé dans le cadre du projet global. Ce travail doctoral se focalise sur (1) la calibration, l’optimisation et les tests in vitro de ce dispositif sur artères fantômes et (2) l’application in vivo du dispositif sur un modèle animal d’anévrisme intracrânien. Pour ce faire, un modèle numérique de l’expérimentation in vitro a été implémenté et validé au regard des résultats expérimentaux, grâce au développement d’une méthode de validation originale. Ce modèle éléments finis d’interaction fluide-structure a permis d’appréhender les incertitudes d’utilisation du dispositif au sein de l’anévrisme et d’aider au dimensionnement des artères fantômes. Le meilleur compromis en termes d’épaisseur et de souplesse de la paroi des artères fantômes a ainsi été identifié compte tenu des limites des techniques de fabrication. De plus, une procédure d’analyse inverse a été développée de sorte à estimer les caractéristiques mécaniques de la paroi anévrismale in vivo. Son utilisation repose sur la quantification de la déformation engendrée par le dispositif et visualisée par scanner spectral à comptage photonique, technique d’imagerie médicale émergente dont les résolutions spatio-temporelles permettent une sollicitation contrôlée du tissu sans risque accru de rupture. Les propriétés mécaniques identifiées sont cohérentes avec celles issues des caractérisations ex vivo d’anévrismes similaires disponibles dans la littérature. Enfin, un premier critère de rupture patient-spécifique de la paroi anévrismale, prenant en compte l’état de contrainte in vivo dans le tissu, a été proposé.