La fabrique du cœur artificiel

Alors que la fabrique du Père Noël s’affole en ce mois de décembre, je vous propose de plonger dans l’univers de la fabrique du cœur artificiel. Depuis la médiatisation de la prothèse Carmat, cette technologie est perçue en France comme une prouesse médicale. Dans le monde, elle est en réalité une pratique courante. Quelques réponses aux questions que vous vous posez.

Pourquoi fabriquer un cœur artificiel ? Le cœur a parfois des failles que seule une greffe peut combler. Sauf qu’il n’y a pas assez de greffons cardiaques disponibles pour faire face à la demande. Selon la Fédération pour les dons d’organes et les tissus humains, entre 2007 et 2013, sur 5000 demandes de greffes enregistrées en France, seuls 2 646 patients ont reçu un cœur, 2019 sont toujours en attente et 411 sont décédés. Le concept du cœur artificiel a été développé en réponse à ce problème. L’idée est d’accompagner et surtout de prolonger dans de bonnes conditions (la moins médico-dépendante possible) la vie d’une personne en attente de transplantation, la prothèse ne permettant pas encore de remplacer un cœur de façon permanente. Le terme bridge to transplantation, en français “pont à la transplantation”, reflète parfaitement ce concept. Au-delà de nos frontières, cette pratique est monnaie courante. Selon Gilles Dreyfus, chirurgien cardiaque ayant effectué la première implantation européenne en 1986 aux côtés d’Alain Carpentier, père du cœur artificiel Carmat, «20000 cœurs ou pompes sont implantés chaque année dans le monde. Certains malades portent un cœur artificiel Cardiowest depuis deux ou trois ans, d’autres vivent avec des pompes axiales depuis sept ans et ils se portent très bien ».

Comment est-il fabriquer ? Cardiowest, HeartMate I et II, Novacor … De nombreux modèles de cœur artificiel existent aujourd’hui. Tous suivent une ligne de conception simple. Un premier ventricule accueille le sang pauvre en oxygène et le projette dans les poumons, un second recueille le sang oxygéné avant de le propulser vers les organes. La contraction cardiaque est assurée par des pompes motorisées raccordées à un micro-ordinateur. Un système extérieur alimente l’ensemble en énergie. Le modèle du cœur humain est bien plus complexe avec des cellules nerveuses impactant sur la contraction cardiaque, divers processus biologiques, une différence de pression entre les ventricules et de nombreuses autres particularités. Les ingénieurs ont dû faire des choix : la prothèse se doit d’être implantable dans une poitrine, sa contrainte de volume guide donc sa conception. Les éléments de la prothèse, internes à l’organisme, et ceux qui restent à l’extérieur déterminent la génération de la technologie. Avec ses 900g, le cœur artificiel deuxième génération de l’entreprise de biotech francilienne Carmat est un peu plus lourd qu’un véritable cœur. Il ne possède pas toutes les composantes de son analogue humain et possède une sensibilité moindre au mouvement. Il demeure toutefois très proche physiologiquement : aujourd’hui, les pompes et le mécanisme de contrôle sont intégrés dans la prothèse, alors qu’ils restaient à l’extérieur du patient chez les premiers implantés. Seule l’alimentation continue de se porter à la ceinture. Le défi actuel est d’aller encore et toujours plus loin et de transformer cette prothèse éphémère en une solution durable.

Comment se déroule une implantation? L’implantation d’un cœur artificiel est identique à celle d’un véritable cœur, à la différence qu’il s’agit d’un dispositif contenant des matériaux plastiques ou biologiques immunologiquement inertes. Aucun rejet n’est donc possible. La prothèse fonctionne simplement, juste à côté du cœur humain qui n’est pas retiré. Celui-ci n’assure plus son rôle premier de pompe cardiaque. Il est inactif. Les chirurgiens le perçoivent comme une chambre accessoire intermédiaire. Et ce, jusqu’au jour où, dans le meilleur des cas, un greffon est disponible. À ce moment là, les chirurgiens procèdent à l’explantation du cœur artificiel. Les données recueillies par la prothèse sont alors analysées.

Le cas Claude Dany : un échec?Le 2 mars 2014, Claude Dany, premier patient à avoir reçu un cœur artificiel Carmat, est décédé. On pourrait croire à un échec mais il n’en est rien. Bien au contraire, en ayant vécu jusqu’à soixante quatorze jours après l’opération, Claude Dany a dépassé de quarante quatre jours l’espérance de survie prédite par la société Carmat. «La mort [du patient] n’est pas liée à une complication, ni au principe fondamental de cette prothèse qu’est l’emploi de matériaux biocompatibles», assure le professeur Alain Carpentier, père du cœur artificiel, dans un communiqué. Toutefois un dysfonctionnement de la prothèse, assimilable à un arrêt cardiaque, est bel et bien à l’origine du décès de Claude Dany. Cela serait dû à un problème électrique ou électronique. Seule l’expertise – encore tenue secrète – du système pourra confirmer et préciser cette hypothèse.

A qui s'adresse t-il? À l’heure actuelle, il s’agit d’une alternative nécessaire pour prolonger la vie des patients. Toutefois, seuls 15 à 20% d’entre eux ont réellement besoin d’un cœur artificiel bilatéral total. De surcroit, selon une simulation réalisée à partir de scanners, seuls 65% des cages thoraciques des patients sont anatomiquement compatibles avec la prothèse. D’où la polémique liée à l’intérêt réel d’une telle prothèse. Est-il vraiment rentable de déployer autant d’énergie, de recherche et d’argent – de 80000 euros pour le cœur Cardiowest jusqu’à 250 000 euros pour la prothèse Carmat – pour une technologie si complexe et si peu compatible ? « Je n’ai pas la réponse», avoue Gilles Dreyfus.

 Lisez ses sompléments

Mon coeur artificiel pour la vieEn 1982, l’affaire Clark Barney remet en question la stratégie initiale du cœur artificiel : remplacer à vie le cœur. En effet, ce dentiste de 62 ans reçoit, malgré la contre-indication formelle de ses médecins, un cœur artificiel total Jarvik 7, de façon permanente. Il subit de nombreuses infections et approche à de nombreuses reprises de la mort. Douze jours après l’opération, le dentiste décède. Les médias du monde s’interrogent : les derniers jours de Clark Barney étaient-ils vraiment soutenables? Cette controverse, ajoutée à d’autres échecs, plonge le cœur artificiel dans une sombre époque. À tel point que l’agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux, mieux connue sous le nom de FDA, interdit l’implantation définitive de la prothèse chez un patient. Seule l’alternative en tant que «pont à la transplantation» est tolérée. En 2001, l’avancée de la technologie permet d’améliorer les résultats de la prothèse et de conforter les exigences de la FDA. Suite à cela, l’implantation permanente d’un cœur artificiel total chez un homme est à nouveau envisageable bien que les prothèses ne soient toujours pas réellement prêtes à remplir cette fonction.

L'histoire de la mécaniqueAux prémices de cette technologie, dans les années 80, les chirurgiens placent deux ventricules artificiels dans les poitrines des patients et leur enlèvent leur véritable cœur. Résultat: tous meurent d’une embolie pulmonaire causée par un caillot sanguin. Suite à cela, ils imaginent des pompes pneumatiques puis des turbines pour reproduire la contraction cardiaque. La première génération de cœur artificiel est née : les ventricules sont à l’intérieur du patient, mais l’apport énergétique, les pompes et le service de régulation sont à l’extérieur. Puis les ingénieurs améliorent le système. Dans un cœur de deuxième génération, l’actuelle prothèse, seule l’énergie est à l’extérieur de l’organisme. Le rêve serait de placer l’intégralité du système dans la poitrine du patient et, à terme, faire de ce cœur artificiel une alternative définitive à la transplantation.

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