Biotechnologies

Les promesses d’un robot souple pour soigner l’insuffisance cardiaque

Enroulé autour du cœur, un petit robot équipé de fibres musculaires pneumatiques aide l’organe défaillant à assurer son rôle de pompe. Compte tenu des longues attentes nécessaires à l’obtention d’une greffe cardiaque, l’innovation suscite l’espoir

Une main robotique souple qui contracte doucement le cœur défaillant: voilà en quelque sorte le principe d’un nouveau dispositif d’assistance ventriculaire présenté cette semaine dans la revue «Science Translational Medicine». Pour l’instant testé avec succès sur des porcs, il s’adresse à terme aux personnes souffrant d’insuffisance cardiaque chronique, autrement dit dont le cœur, fatigué, ne remplit plus convenablement sa fonction de pompe.

Une poche qui contracte le cœur

Actuellement, en attendant une éventuelle greffe cardiaque, ces patients se voient implanter des pompes qui travaillent à la place de l’organe en recueillant le sang du ventricule gauche, voire également du droit, pour l’éjecter dans l’aorte ou l’artère pulmonaire, respectivement. Mais ces systèmes ne sont pas totalement satisfaisants: les pompes ont un revêtement interne en silicone ou polyuréthane qui entre en contact avec les cellules sanguines et favorise la formation de caillots sanguins et leur migration, potentiellement dangereuses. Afin d’éviter ce type de complications, les patients doivent suivre un traitement anticoagulant. Par ailleurs, le passage à travers la peau du câble d’alimentation, extériorisé le plus souvent au niveau de l’abdomen, est une source potentielle d’infection.

Le dispositif présenté cette semaine, développé par des spécialistes en génie biomédical de l’Université Harvard et de l’Institut Wyss à Boston, ne ressemble en rien à ces pompes. Il s’agit d’un manchon entourant la surface externe de la pointe du cœur et qui se compresse et se détend. Imitant ainsi la dynamique des fibres musculaires des ventricules, il imprime à ces derniers les mouvements de torsion et de compression nécessaires au pompage du sang.

Muscles artificiels

Dans le détail, ce robot souple est composé de deux couches de ballonnets rectilignes en polyuréthane se gonflant sous l’effet d’un système d’air pressurisé et s’allongeant lorsque le vide est créé. Ces éléments gonflables, encore appelés muscles artificiels pneumatiques, sont intégrés dans des feuillets de silicone extrêmement fins. Ils sont orientés dans le sens hélicoïdal et circonférentiel de façon à imiter l’architecture naturelle des fibres musculaires des ventricules et reproduire la physiologie des contractions.

Le fonctionnement du dispositif, entièrement modulable pour la fréquence et la durée d’activation des ballonnets, permettrait en principe de répondre aux besoins spécifiques de chaque patient, notamment en fonction de l’activité physique. Les muscles artificiels peuvent en outre être activés de façon séquentielle ou simultanée. Autre avantage du robot: il peut être arrêté lorsque l’assistance circulatoire n’est plus nécessaire. Mais surtout, il n’est pas en contact avec le sang. S’il devait un jour être implanté chez des patients, il permettrait donc de ne pas avoir recours aux anticoagulants.

Les chercheurs ont utilisé divers systèmes pour faire tenir le manchon avant d’opter pour un hydrogel réduisant l’inflammation provoquée par les frottements générés par les mouvements répétés de l’appareil sur le cœur. Néanmoins, le système idéal de fixation pour de longues durées reste à inventer.

Contractilité restaurée avec succès

Le robot souple a été testé avec succès, sous contrôle échographique, sur six truies ayant reçu de fortes doses d’un médicament (bêtabloquant) afin de réduire d’au moins 50% la contractilité cardiaque et donc le débit, reproduisant ainsi de ce que l’on observe dans l’insuffisance cardiaque chronique. Pour les besoins de la démonstration, les chercheurs ont appareillé les porcs d’un stimulateur cardiaque afin de synchroniser parfaitement l’activité contractile du manchon sur le rythme du cœur.

Au total, résume Christian Duriez, spécialiste en logiciels dédiés à la robotique déformable à l’Institut national de recherche en informatique et en automatique à Lille, «ce dispositif parvient à augmenter la contractilité du cœur défaillant et ce, sans qu’il y ait le moindre contact entre le robot et le sang. C’est remarquable! Il s’agit d’une belle preuve de concept». Evalué sur des durées maximales de deux heures, le robot a restauré le débit cardiaque des porcs à hauteur de 97% alors qu’il se situait à environ 45% de la normale après injection du bêtabloquant.

Un espoir dans l’attente de transplantation

Des études sur le long terme devront être menées sur un plus grand nombre d’animaux souffrant d’insuffisance cardiaque chronique avant d’espérer qu’un tel robot soit un jour implanté à des patients. Il conviendrait également que la pompe externe portable envoyant l’air pressurisé soit encore plus miniaturisée afin qu’elle puisse être portée à la taille, voire être implantable. Ce robot souple constituerait alors un progrès majeur dans l’attente d’une transplantation.

Il s’agit là d’un objectif très ambitieux dans la mesure où peu de greffons sont disponibles pour les insuffisants cardiaques les plus graves. En Suisse, on comptabilise environ 35 greffes du cœur par an, et le nombre de décès faute d’organes disponibles a augmenté, comme vient de le révéler Swisstransplant.

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