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Le cœur artificiel : la vie après la mort de l’organe

Si de nos jours, les prothèses externes ou articulaires sont reconnues par la médecine comme un moyen de substitution ou de correction viable des membres de l’individu, ces dernières ne répondent qu’à une seule problématique qu’elles soient sous la forme d’implant ou d’attelle : celle de la simulation ou la stimulation de l’activité d’un organe en vue de la réguler en fonction d’une déficience ou d’une absence de ce dernier.

Jusqu’à présent, les prothèses ont par conséquent cherché à répondre aux problèmes pathologiques uniquement en se fondant sur la notion de l’assistanat. C’est d’ailleurs pour cette raison que l’essentiel des prothèses mises sur le marché mondial sont principalement des prothèses externes.

En effet, ces dernières sont plus simples d’installation et soulèvent moins de risques de rejet par le corps.

Il existe un autre type de prothèse plus complexe et plus ambitieuse que les prothèses externes : les prothèses intracorporelles qui elles visent au remplacement total sur le plan fonctionnel et à l’adaptation complète sur le long terme au sein du métabolisme d’un organe précis.

Et ce sont sur ces dernières que notre article va se concentrer avec principalement le projet de la bioprothèse ou du cœur artificiel dit « total » en production par l’entreprise Carmat.

La bioprothèse de Carmat est dite « totale » car son objectif est le remplacement complet de l’organe par transplantation.

Il existe un autre cœur artificiel dit « provisoire » développé par la Texas Heart Institute et se trouve être historiquement le premier projet de cœur artificiel inauguré par le Dr Kolff et dont le design est hérité du docteur éponyme : Robert Jarvik. Ce dernier diffère en plusieurs points du prototype de Carmat, restant essentiellement un dispositif d’assistanat, c’est pourquoi nous traiterons ici avant tout le projet de Carmat.

Pourquoi une « bioprothèse » ?

La société Carmat créatrice de la bioprothèse du cœur artificiel a pour but de résoudre l’insuffisance cardiaque en phase terminale, pathologie cardio-vasculaire qui apparaît quand le cœur n’est plus en mesure d’assurer sa fonction d’irrigation sanguine et de pompe pour les autres organes, ce qui engendre le plus fréquemment des complications au niveau des artères (hypertension), du rythme cardiaque (trouble), la formation de caillots de sang et l’insuffisance rénale.

C’est une maladie progressive et létale, dont plus de 40 % des patients décèdent en moyenne un an après leur première hospitalisation. Jusqu’à présent, l’essentiel traitement appliqué aux patients était palliatif, c’est-à-dire avec pour objectif l’unique soulagement de la douleur, mais une incapacité à curer le mal. Cette maladie atteint environ plus de 21 millions d’individus dans le monde, dont 150 000 en France et l’organisme américain American Heart Association estime une augmentation de ce chiffre de 25 % en 2030.

L’unique méthode apte à sauver un individu en insuffisance cardiaque terminale est la greffe. Cependant, apparaît l’un des deux problèmes essentiels que cette maladie pose : le premier est sa létalité presque inévitable et le second l’absence de capacité « matérielle » pour y répondre. En effet, si la greffe est l’unique traitement disponible cela sous-entend des donneurs d’organes et ici se creuse la faille entre les chiffres. Pour environ 150 000 patients, il se trouve moins de 4 000 cœurs de donneurs disponibles.

L’enjeu que Carmat se propose de résoudre est de soigner une maladie mortelle qui touche un ensemble considérable d’individu dans le monde. Ainsi que de répondre à un problème économique lié au faible nombre d’organes disponibles pour traiter les patients. Du fait de cette insuffisance palliative, les coûts d’hospitalisation pour les collectivités s’accroissent considérablement pendant toute la durée de la prise en charge du patient. Les coûts directs des traitements étaient de 39 milliards de dollars pour les États-Unis pour l’année 2006 et de 1,6 milliard d’euros en France pour l’année 2007.

L’ambition de la société Carmat dans sa création d’un cœur artificiel réalise donc une alternative exceptionnelle aux patients atteints d’insuffisance cardiaque en phase terminale. En effet, Carmat propose un cœur artificiel totalement implantable et adaptable à l’activité de vie du patient pour lui offrir une véritable autonomie détachée d’un dispositif médical à plein temps en hospitalisation.

Pouvant être produit en usine, la nécessité de potentiels donneurs serait abolie et le coût d’une opération comparable à celui d’une transplantation classique (soit ~160 000 euros) et pourrait s’adresser, en France au plus de 100 000 patients, ce qui représenterait un marché adressable à plus de 16 milliards d’euros et par conséquent, un coût pour la collectivité drastiquement moins élevé et un gain pour les hôpitaux accru.

Une pluridisciplinarité au service d’une même cause

La genèse du projet Carmat est fondée par une rencontre dans les années 90 entre le chirurgien cardiaque Alain Carpentier et le président de la société Matra Défense, Jean-Luc Lagardère.

La société est créée sous la forme de Société par Actions Simplifiée (SAS, soit une société de capitaux, forme dérivée de la start-up) le 30 juin 2008 après plusieurs années de recherches en collaboration via un groupement d’intérêts économiques entre M. Carpentier et M. Lagardère.

L’intérêt d’une telle union fut la collaboration pluridisciplinaire qui en résulta.

L’alliance entre chirurgie et ingénierie, Matra (Mécanique Aviation TRAction) étant une entreprise historiquement chargée d’une activité dans l’aéronautique, automobile, transport, aérospatiale ; le domaine médical de M. Carpentier s’attacha à transmettre ses connaissances du matériel biologique développées dans le cadre des valves tandis que Matra offrait ses compétences dans le matériel du domaine dit « embarqué ».

C’est-à-dire des systèmes qui fonctionnent dans des machines et qui répondent à des problèmes de contraintes de fiabilité, d’endurance et de compatibilité morphologique.

C’est cette transposition vers le cœur artificiel de ces deux champs disciplinaires a priori éloignés, qui a permis d’obtenir la technologie de miniaturisation nécessaire des matériaux « embarqués » et de les rendre compatibles avec l’organisme humain, visant ainsi le remplacement total et définitif du cœur organique.

Les premiers tests effectués par Carmat furent sur des veaux les 19 et 27 juin 1989. Les deux premiers tests furent un échec, aucun des deux veaux ne parvint à survivre à l’opération. C’est à la suite de ces échecs en 1991 que l’idée vint d’un ingénieur Claude Wartelle d’équiper le cœur d’un piston à actionnement hydraulique. Les premiers essais cliniques furent autorisés par l’Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé après plusieurs tests complémentaires sur des animaux expressément demandés par cette dernière.

Il était nécessaire pour l’ANSM d’obtenir les résultats de tests précliniques sur banc d’essai, car les précédents résultats sur animaux étaient remis en question par divers cardiologues. Un programme d’évaluation de l’implantation sur l’animal débuta donc en 2011 et l’autorisation des premiers essais cliniques fut validée pour 4 patients en septembre 2013. L’objectif de la survie minimale du patient était à cette époque de 1 mois.

Le 18 décembre 2013, le premier cœur artificiel fut implanté à l’Hôpital Georges-Pompidou à Paris, le patient décéda le 2 mars 2014 et survécu 74 jours. Deux autres implantations suivirent le 5 août 2014 et, le 8 avril 2015, 9 mois de survie pour le deuxième patient furent validés et 8 en ce qui concerne le troisième. Tous ces résultats indiquant le bon fonctionnement de la prothèse et la validation de ses tests clinique sur l’homme. Cependant, la durée moyenne de la survie de l’individu n’est encore égale en moyenne qu’à 1 mois, ce qui ne permet pas encore une commercialisation régulière de la bioprothèse.

Malgré la mort des patients, les résultats concernant la survie de chacun d’entre eux furent croissants et confirmèrent le délai moyen de 1 mois réclamé par l’ANSM, aussi une seconde phase est en élaboration par Carmat dans le cas d’une survie supérieure à 6 mois, qui consisterait en 20 nouvelles greffes sur le patient afin d’étudier le développement du cœur artificiel, son adaptation et avant tout, détecter la marge d’erreur et de défaillances du système que ne permet pas de maintenir en vie plus longtemps le patient.

Comment fonctionne la prothèse de Carmat ?

La prothèse se compose donc des matériaux fabriqués en usine par Matra et l’assemblage des pièces dans des conditions précises (pièces stérilisées, mesures de chaque pièce) est effectué directement par Carmat qui vérifie les performances et test le dispositif avant l’envoi à un quelconque hôpital.

En ce qui concerne la prothèse en elle-même, il s’agit donc d’une pompe dont la morphologie est adaptée pour imiter celle du cœur organique. Elle dispose de deux ventricules artificiels, un système électronique embarqué disposant d’un microprocesseur, sept capteurs, une prise d’alimentation et un sac interne. La prothèse s’insère dans la cage thoracique du patient et mime parfaitement le comportement du cœur organique, rétablissant et filtrant les courants de la circulation sanguine.

Le rythme cardiaque est binaire, premier temps la « diastole », le remplissage du ventricule par le sang et le second temps, la « systole », l’éjection de ce dernier vers les organes.

Un système hydraulique sert de filtre afin de pousser le sang et actionner les deux motopompes miniatures. Le processus se décompose ainsi en suivant le rythme diastolesystole, les deux motopompes miniaturisées aspirent un fluide dans la membrane ventriculaire et émettent alors une pulsion sur celle-ci, lorsque le fluide se vide la membrane « inspire » et le sang remplit alors le ventricule. Quand ce dernier est plein, la membrane « expire » et propulse le sang dans les artères.

En ce qui concerne les correspondances régulatrices du rythme adapté du patient, le système de régulation est électronique. Les sept capteurs reliés au microprocesseur permettent d’enregistrer les données de pression artérielle et de disposition du corps, soit actif soit en repos.

Ces données sont alors constamment traitées et s’adaptent au rythme qu’impose le corps en mouvement à la bioprothèse. Ce système-ci est interne, il en existe un autre externe qui permet une surveillance optimale. Il consiste en un boîtier ventral qui affiche les données en temps réel au patient et les communique systématiquement à l’hôpital en charge de ce dernier.

Tout ce système fonctionne par énergie électrique grâce à deux batteries en lithium dont l’autonomie approche les six heures.

carmat

Le projet Carmat en plus de répondre à une problématique de santé publique, soulève-t-il une question d’éthique ?

Le projet de la bioprothèse de Carmat existe depuis environ 30 ans. C’est un projet unique dans le sens où aucune prothèse n’a été envisagée à ce jour dans l’optique d’un fonctionnement mécanique complexe in-vivo et ce à long terme. C’est autrement dit, un des premiers projets visant un remplacement et non seulement une substitution ou simulation d’un organe fondamental, en l’occurrence le cœur.

Cette technologie et ce projet n’en sont pas à leurs débuts, mais n’approchent pas non plus la réalisation appliquée au quotidien de l’être humain.

Cependant, au vu des progrès techniques et des validations obtenues par l’entreprise, la question de l’union entre le biologique et la mécanique montre les dents. En effet, que nous soyons en mesure de remplacer totalement un des organes phares du corps sous prétexte que celui-ci est défectueux, et plus encore, que nous soyons capables de le remplacer par des matériaux de substitution de notre invention nous permet de nous interroger sur les possibilités techniques de l’avenir ainsi que la place de notre espèce parmi les autres sur cette planète.

Car là où ces dernières adaptent leur corps à leur environnement pour survivre, nous en venons, nous Humains, à développer la capacité de non plus s’adapter, mais d’intervenir dans notre environnement et de modeler notre corps. Autrement dit, en venons-nous à considérer notre propre corps comme un objet de notre environnement à adapter à nos besoins ? La mécanique est-elle une poursuite spécifiquement humaine de l’évolution ?

Charles Bodon

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