Aller au contenu principal
Encore 1/5 articles gratuits à lire
Le dispositif à l’étude est constitué de plusieurs anneaux, qui sont placés autour de l’aorte et qui participent à contracter l’artère afin de faciliter le flux sanguin et de donner ainsi un coup de pouce à la pompe cardiaque. 
© DR

Innovation

Au cœur du premier projet du Centre pour muscles artificiels

Le Centre pour muscles artificiels vient d’être inauguré à Neuchâtel. L’occasion pour les scientifiques de présenter leur premier projet: un système d’assistance cardiaque hyper-novateur

«Le muscle est l’un des quatre tissus fondamentaux du corps humain. Lorsqu’il est abîmé, il est très difficile de rétablir ses fonctions», décrit Thierry Carrel, médecin-chef du service de chirurgie cardio-vasculaire à l’Inselspital de Berne. Il participe au premier projet porté par le Centre pour muscles artificiels, inauguré hier à Neuchâtel, qui devrait mettre au point d’ici à quatre ans un système d’assistance cardiaque unique au monde.

Un système peu invasif

Le Centre pour muscles artificiels est une nouvelle structure de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), implantée au sein du groupe d’innovation neuchâtelois Microcity. Yves Perriard, professeur de l’EPFL en micro-ingénierie, encadre l’activité du centre. Il travaille depuis le début de sa carrière sur les applications médicales de la mécanique de pointe, en particulier pour la chirurgie cardiaque. Le dispositif à l’étude est le fruit de quatre années de maturation au sein de son laboratoire.

Après avoir participé à plusieurs recherches centrées sur la mise au point de cœurs artificiels, le scientifique a rêvé d’inventer quelque chose de complètement nouveau pour soulager les organes malades. L’enjeu, selon lui, était de trouver un système peu invasif. Il y est parvenu: «Le dispositif proposé ne touche pas au cœur. Il n’est pas non plus au contact du flux sanguin.»

Une pompe cardiaque placée sur l’aorte

Le dispositif à l’étude est constitué de plusieurs anneaux, qui sont placés autour de l’aorte et qui participent à contracter l’artère afin de faciliter le flux sanguin et de donner ainsi un coup de pouce à la pompe cardiaque. Ce principe mime le fonctionnement naturel des vaisseaux sanguins, qui font circuler le sang en se contractant de manière concentrique. Les anneaux imaginés rassemblent deux éléments à la pointe des nouvelles technologies utilisées en micro-ingénierie: un polymère électro-actif et un ressort à raideur négative.

A lire aussiDes muscles artificiels révolutionnent la robotique

Les macro-molécules électro-actives se déforment sous l’effet d’une tension électrique. Le matériau utilisé ici est un plastique extrêmement souple et élastique, qui se dilate, relâchant son étreinte, lorsqu’il est mis sous tension. Le mouvement créé est renforcé par l’action de ressorts cylindriques en titane, qui sont placés à l’intérieur des anneaux. L’ensemble appliquerait ainsi une pression sur l’artère aorte à intervalle régulier.

Dernier élément indispensable au fonctionnement du muscle artificiel: l’énergie. Elle serait transférée à distance, par électromagnétisme. Cette technologie est déjà bien maîtrisée, mais la particularité du plastique utilisé est d’avoir besoin d’un haut voltage (compris entre 3000 et 5000 volts), pour être déformé. Le moyen de dispenser cette tension à l’intérieur du corps humain sera un des aspects de l’étude. Mais pas de panique! Si la tension nécessaire est élevée, la puissance du muscle artificiel n’excédera pas 10 watts.

En ligne de mire, le test in vivo

Les équipes d’Yves Perriard et de Thierry Carrel espèrent pouvoir tester in vivo le prototype de ce premier muscle artificiel d’ici à trois ans et demi. Avant cette étape cruciale, qui sera certainement réalisée sur le cochon, le prototype sera mis au point suite à une série de tests sur bancs d’essai. Un dispositif qui reconstitue le fonctionnement d’un cœur humain sera notamment utilisé afin de déterminer à quelle fréquence et selon quelle amplitude il faut activer les anneaux.

Cette première échéance, qui marquera les quatre ans du projet, sera l’occasion de faire un point d’étape en présentant les résultats obtenus à la Fondation Werner Siemens. Ce mécène a permis la création du Centre pour muscles artificiels, en lui accordant une dotation de 12 millions de francs. Un partenariat dont se réjouit le président de l’EPFL, Martin Vetterli, et une véritable aubaine pour l’établissement lausannois.

On fait l’hypothèse qu’en soulageant le cœur assez tôt, il pourrait ne pas être complètement endommagé

Yves Perriard, professeur de l’EPFL en micro-ingénierie

L’intérêt du projet réside également dans la mise en commun de compétences exceptionnelles. «Thierry Carrel est l’un des meilleurs chirurgiens européens dans son domaine», souligne Yves Perriard, fier de travailler avec ce cardiologue reconnu. Ce dernier rappelle, quant à lui, l’importance pour les cliniciens de rencontrer des ingénieurs afin de donner naissance à de nouvelles idées.

A terme, pour l’utilisation du muscle artificiel chez l’homme, les sujets ciblés seront des personnes atteintes de maladies cardiaques à évolution progressive: «On fait l’hypothèse qu’en soulageant le cœur assez tôt, il pourrait ne pas être complètement endommagé», explique Yves Perriard. Le dispositif ne remplacerait donc pas le besoin de cœur artificiel ou de transplantation dans les cas les plus extrêmes.

Une fois ce premier projet mené à bien, le Centre pour muscles artificiels devrait se pencher sur d’autres muscles dont les défaillances peuvent être lourdes de conséquences: les sphincters et les muscles faciaux sont déjà identifiés par les équipes.

Publicité
Publicité

La dernière vidéo sciences

Sécheresse et feux de forêts vus de l’espace

Chaque année, 350 millions d’hectares de forêts, friches et cultures sont ravagés par des incendies, soit la taille de l’Inde. L’astronaute allemand Alexander Gerst partage sur Twitter sa vue panoramique sur le réchauffement climatique depuis la Station spatiale internationale

Sécheresse et feux de forêts vus de l’espace

This handout picture obtained from the European Space Agency (ESA) on August 7, 2018 shows a view taken by German astronaut and geophysicist Alexander Gerst, showing wildfires in the state of California as seen from the International Space Station…
© ALEXANDER GERST