Un stent imprimé en 3D, en forme de lys, pourrait accélérer la convalescence après une chirurgie bariatrique.
La chercheuse Parima Phowarasoontorn tient le stent Lily. Crédit photo : Parima Phowarasoontorn
Des chercheurs de l’université de New York affirment que le stent pourrait permettre un drainage plus rapide et réduire les coûts. Chaque année, environ 250 000 Américains subissent une gastrectomie en manchon, l’une des interventions chirurgicales pour la perte de poids les plus courantes aux États-Unis. Pour la plupart des patients, la convalescence se déroule sans complications. En France, on en compte plus de 55000 annuellement.
Mais pour une petite proportion — entre un et trois pour cent dans les cas de routine, et jusqu’à un sur dix dans les chirurgies de révision — l’intervention peut laisser une fuite gastrique, dans laquelle du liquide s’échappe de l’estomac et forme un abcès.
Le traitement de ces fuites peut être long. Les médecins ont généralement recours au drainage endoscopique interne, qui consiste à insérer un petit tube en plastique appelé endoprothèse double queue de cochon à travers la paroi de l’estomac afin de permettre l’évacuation du liquide. Cependant, les dispositifs habituellement utilisés sont conçus pour les voies biliaires et non pour les cavités de forme irrégulière créées par les fuites gastriques.
Ce décalage est important. Les stents peuvent glisser, se vider lentement et nécessiter des interventions répétées avant que la fuite ne se résorbe.
Des chercheurs de l’Université de New York affirment avoir trouvé une meilleure solution en modifiant la forme même du stent. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Advanced Healthcare Materials .
Leur prototype, appelé stent Lily, est le premier produit d’un cadre de conception que les chercheurs ont nommé PETALS, pour Personalized Endoscopic Transmural Abscess Leak Solution (Solution personnalisée de drainage endoscopique transmural des abcès), une approche mathématique visant à optimiser la forme du drain pour les fluides biologiques complexes qui, selon l’équipe, pourrait être appliquée au-delà des fuites gastriques à d’autres problèmes de drainage dans le corps.
Grâce à des simulations informatiques et à la modélisation mathématique, les chercheurs ont constaté que la longueur et le diamètre intérieur étaient les facteurs les plus importants, tandis que les extrémités d’ancrage recourbées avaient peu d’influence sur l’écoulement du fluide. Paradoxalement, un tube plus large n’améliore pas le drainage. L’augmentation du diamètre intérieur réduit l’espace autour de la paroi externe du stent, là où circule la majeure partie du fluide. Autrement dit, la topographie extérieure, et non le volume intérieur, est le principal facteur déterminant de l’efficacité du drainage.
Cette intuition est à la base du dispositif PETALS. En optimisant mathématiquement la géométrie de la surface externe en fonction de la viscosité et de la pression du fluide gastrique, l’équipe a mis au point un nouveau stent, une structure en six parties qui crée des voies plus efficaces pour la circulation du fluide autour du dispositif.
« L’idée clé est que la géométrie de la section transversale du tube, et plus particulièrement sa surface extérieure, détermine fondamentalement la vitesse de circulation du fluide à l’intérieur et autour de celui-ci », explique Khalil Ramadi , professeur adjoint à l’Université de New York à Abu Dhabi et à l’École d’ingénierie Tandon de l’Université de New York, et auteur principal de l’étude. « Il ne s’agit pas simplement de changer le matériau. Nous modifions la forme pour optimiser son fonctionnement. »
Si ces résultats se confirment en pratique, les retombées pourraient être considérables. Aux États-Unis, environ 2 500 personnes nécessitent chaque année un traitement pour des fistules gastriques après une chirurgie bariatrique. Un drainage plus rapide pourrait raccourcir la convalescence et réduire le besoin de réinterventions, allégeant ainsi le fardeau des patients et diminuant le coût des soins.
Ce dispositif est encore au stade préliminaire de son développement. Jusqu’à présent, il n’a été testé que par simulation et sur des modèles de laboratoire. Des études animales seront nécessaires avant d’envisager son utilisation clinique.
L’endoprothèse Lily s’est également révélée plus flexible que le dispositif commercial en polyéthylène qu’elle est destinée à remplacer, un atout que les chirurgiens associent à une meilleure tolérance du patient et à une réduction des lésions tissulaires. Lors d’études animales à court terme, les tissus entourant le dispositif implanté n’ont montré aucune différence significative par rapport aux tissus entourant le polyéthylène standard, un indicateur précoce de biocompatibilité.
Les chercheurs notent que la géométrie à section transversale constante du modèle Lily permettrait de le fabriquer par des méthodes d’extrusion conventionnelles, sans que les hôpitaux aient besoin d’investir dans une infrastructure d’impression 3D.
« Nos travaux déplacent l’attention de la simple pose d’un stent vers la conception de son fonctionnement au niveau structurel », explique Parima Phowarasoontorn , assistante de recherche au laboratoire de Ramadi à l’université de New York à Abu Dhabi et première auteure de l’article. « Au lieu de simples tubes, nous proposons des modèles à section transversale qui améliorent le drainage tout en restant compatibles avec les procédures de pose endoscopiques existantes. »
Les recherches sur le stent Lily font suite à l’annonce par le laboratoire de Ramadi de la capsule CORAL, une pilule ingérable dont la structure, semblable à celle du corail, piège les bactéries de l’intestin grêle, permettant ainsi aux chercheurs d’étudier les communautés microbiennes impliquées dans certaines maladies. Ces deux dispositifs s’inspirent de la géométrie naturelle pour résoudre des problèmes médicaux que les outils conventionnels peinent à traiter.