Un c?ur artificiel souple au banc d'essai

Impossible à confondre - ce qui bat ressemble à un vrai c?ur. Et c'est aussi l'objectif du premier c?ur artificiel souple : être le plus proche possible de son modèle naturel. C'est Nicholas Cohrs qui a développé ce c?ur en silicone. Il est doctorant dans le groupe de Wendelin Stark, professeur d'ingénierie fonctionnelle des matériaux à l'ETH Zurich. La raison pour laquelle la nature devrait ici servir de modèle est évidente : les c?urs artificiels existants aujourd'hui présentent de nombreux inconvénients. La mécanique est sujette à des dysfonctionnements. De plus, les c?urs artificiels utilisés actuellement n'ont pas de pouls, mais on ne sait pas encore quelles pourraient en être les conséquences pour le corps. "L'objectif doit donc être de développer un c?ur qui ait à peu près la même taille que celui d'un patient et qui imite le plus possible le c?ur humain dans sa forme et sa fonction", explique Cohrs.

Avoir un c?ur artificiel qui fonctionne bien serait cependant plus que nécessaire : environ 26 millions de personnes dans le monde vivent avec une insuffisance cardiaque et les c?urs de donneurs sont une denrée rare. Les c?urs artificiels mécaniques et les systèmes d'assistance cardiaque permettent de combler les temps d'attente des patients gravement malades jusqu'à ce qu'ils re?oivent un c?ur de donneur ou que le c?ur se rétablisse de lui-même.

Le c?ur artificiel souple a été fabriqué en silicone au moyen d'une imprimante 3D, pèse 390 grammes et a un volume de 679 cm.³. "Il s'agit d'un monobloc en silicone dont la vie intérieure est compliquée", explique Cohrs. Comme un vrai c?ur humain, ce c?ur artificiel est composé d'une moitié droite et d'une moitié gauche. Mais contrairement au c?ur humain, ils ne sont pas séparés par une cloison, mais par une chambre supplémentaire. Celle-ci est déplacée par la pression de l'air et est nécessaire pour pomper le liquide des chambres sanguines, rempla?ant ainsi la contraction musculaire du c?ur humain.

Penser dans une nouvelle direction

Anastasios Petrou a testé si ce c?ur artificiel fonctionne. Il est doctorant à la chaire de développement de produits et de construction du professeur de l'ETH Mirko Meboldt. Les jeunes chercheurs viennent de publier les résultats de leur essai dans la revue spécialisée "Artifical Organs".

Les chercheurs ont pu prouver que le c?ur artificiel souple fonctionne en principe et se déplace de manière très similaire à son homologue humain. Mais le c?ur artificiel a un problème : jusqu'à présent, il ne résiste qu'à environ 3000 battements, ce qui correspond à une durée de marche d'environ une demi-heure à trois quarts d'heure. Ensuite, le matériel n'a plus résisté à la charge. Cohrs explique : "Cet essai est clairement un test de faisabilité. Notre objectif n'était pas de présenter un c?ur implantable, mais de penser dans une nouvelle direction pour le développement de c?urs artificiels". Bien s?r, il faudrait encore augmenter de manière décisive la résistance à la déchirure du matériau et la performance.

Zurich Heart réunit les chercheurs

Cohrs et Petrou se sont rencontrés dans le cadre du Zurich Heart, un projet phare de la Hochschulmedizin Zürich. Ce projet réunit des chercheurs d'une vingtaine de groupes de recherche issus de différentes disciplines et institutions. Tandis que les uns travaillent sur des améliorations pour les pompes cardiaques, par exemple sur la manière de réduire les lésions sanguines dues à l'action mécanique de la pompe, les autres étudient des membranes extrêmement élastiques ou des surfaces biologiquement particulièrement compatibles. Ces travaux sont menés en étroite collaboration avec les cliniciens de Zurich et de Berlin.

Les échanges animés entre les chercheurs ont également profité à ce projet partiel du Zurich Heart. Les ingénieurs en génie mécanique de l'ETH Zurich, qui améliorent les pompes cardiaques, ont mis au point un module qui leur permet de simuler presque parfaitement le circuit cardiaque humain. Pour leurs tests, les chercheurs ont connecté le c?ur en silicone à ce système, dans lequel circule un liquide d'une viscosité comparable à celle du sang. "Probablement que notre système est actuellement l'un des meilleurs au monde", déclare Petrou non sans fierté.

Faire de la recherche sur le c?ur est une t?che passionnante. Cohrs et Petrou souhaitent en tout cas rester fidèles à ce domaine de recherche. "Je n'aurais jamais pensé, en tant que constructeur de machines, que je tiendrais un jour un c?ur tendre entre mes mains. Maintenant, je suis tellement fasciné par cette recherche que j'aimerais continuer à travailler sur le développement de c?urs artificiels", déclare Petrou.