Modélisation multi-agent de la croissance artérielle induite par les vibrations : identification des paramètres du modèle par des tests cellulaires

Une exposition aigüe du système main-bras à des vibrations mécaniques peut diminuer les contraintes de cisaillement (Wall Shear Stress - WSS) exercées par le sang sur l’endothélium de l’artère. La diminution du WSS stimule les cellules endothéliales qui sécrètent, alors, dans la paroi artérielle, des facteurs de croissance, comme par exemple le PDGF-BB. Ces facteurs de croissance activent la prolifération et la migration des cellules musculaires lisses de la couche media vers la couche intima de l’artère. À long terme, ces deux phénomènes peuvent entrainer une croissance et un remodelage artériel induits par un phénomène d’hyperplasie intimale. Dans ce cadre, un modèle multi-agents simulant certains mécanismes de l’hyperplasie intimale à l’échelle cellulaire est développé. Il consiste à établir une relation entre les contraintes de cisaillement induites par les vibrations et la croissance artérielle résultante. Les phénomènes modélisés (prolifération, migration…) dépendent de la quantité de PDGF-BB sécrétée par les cellules endothéliales. Cette quantité prend des valeurs différentes en fonction du WSS. Ainsi, des tests cellulaires ont été menés afin de déterminer la quantité de PDGF-BB sécrétée par les cellules endothéliales sous flux en variant le débit, c’est-à-dire le WSS. Deux valeurs de WSS ont été testées : la valeur physiologique (3 Pa) et la valeur pathologique induite par une exposition aux vibrations (1 Pa). Les résultats montrent que les cellules endothéliales sécrètent environ 1,5 fois plus de PDGF-BB pour un WSS de 1 Pa que pour un WSS de 3 Pa. Les deux quantités de PDGF-BB, issues des tests cellulaires pour un WSS de 1 Pa et 3 Pa, ont ensuite été introduites dans le modèle multi-agents. Les simulations montrent que pour un WSS de 3 Pa (sans vibration) l’état d’équilibre physiologique est conservé sans aucune croissance artérielle. Lorsque, le WSS est de 1 Pa, le modèle conduit à une sténose artérielle de 50 % au bout de 5 ans d’exposition vibratoire de 4 heures par jour.