Cœur artificiel

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Un cœur artificiel est une prothèse conçue en guise d'assistance circulatoire pour traiter les personnes présentant de l'insuffisance cardiaque et autres maladies cardio-vasculaires graves. La recherche et les tentatives de production de cet organe artificiel (en) ont montré que les principaux obstacles à surmonter sont le rejet et la batterie externe au dispositif qui limite la mobilité du patient, le cœur ayant un fonctionnement relativement facile à copier puisqu’il fonctionne comme une pompe.

Il existe deux types de prothèses cardiaques :

  • Le cœur artificiel total, réservé aux malades graves, qui remplace totalement le cœur biologique. Le chirurgien laisse généralement les oreillettes en place et y connecte les ventricules automatiques ainsi qu'avec les vaisseaux. Le risque de rejet est important. Le cardiologue français Alain Carpentier a été pionnier dans ce domaine en octobre 2008[1] ;
  • le cœur artificiel provisoire, de type Jarvik-7 (cœur pneumatique à diaphragme), cœur rotatif de Monties ou pompe centrifuge à turbine, dans l'attente d'une transplantation cardiaque, une alternative étant de brancher une pompe mécanique en parallèle à la circulation sanguine (le cœur reste en place, mais un tuyau relie le ventricule gauche à la pompe : dispositif d'assistance ventriculaire (en)).

Il faut pour cela que la partie droite du cœur fonctionne normalement (4 500 opérations de ce type sont pratiquées annuellement en France).

Histoire[modifier | modifier le code]

  • En 1967, le Dr Kolff inaugura la Division des Organes Artificiels à l’université de l’Utah et poursuivit ses études sur le cœur artificiel. Il réalisa plusieurs expériences avec des animaux.
  1. En 1973, le veau Tony survécut 30 jours avec la première version du cœur du Dr Kolff.
  2. En 1975, le taureau Burk survécut 90 jours avec un cœur artificiel.
  3. En 1976, le veau Abebe survécut 184 jours avec le cœur artificiel Jarvik 5.
  4. En 1981, le veau Alfred Lord Tennyson survécut pendant 268 jours avec le Jarvik 5.

Au fil des années, plus de 200 physiciens, ingénieurs, étudiants et universités développèrent, testèrent et améliorèrent le cœur artificiel du Dr Kolff. Le diplômé Robert Jarvik a été nommé Directeur de Projet pour le cœur artificiel qui prit en conséquence le nom de Jarvik 7.

  • 1969, le docteur Denton Cooley (en) pose le premier cœur artificiel total[2] (au Texas Heart Institut de Houston) sur un patient mourant à qui l’on ne trouvait pas de cœur humain d’un donneur. Le cœur était un cœur artificiel à l’étape expérimental, ce dispositif très lourd (compresseur de 250 kg) fonctionnait à commande pneumatique. Il était composé de deux prothèses ventriculaires en plastique. Après 64 heures, le cœur artificiel fut retiré et remplacé par un cœur humain d’un donneur. Mais ceci s’avéra être une mauvaise décision car 32 heures après la transplantation, le patient décéda. Plus tard l’on comprit que c’était dû à une infection pulmonaire aigüe certainement aggravée par des médicaments immunosuppresseurs.
  • En 1981, le docteur William DeVries demanda à la FDA (Food and Drug Administration) d’implanter le Jarvik 7 dans un être humain. Le 2 décembre 1982, Dr Kolff implanta le Jarvik 7 dans le corps de Barney Clark, un dentiste de Seattle qui souffrait d’insuffisance cardiaque[3]. Le patient vécut pendant 112 jours. Cependant pendant cette période, il resta attaché à un dispositif de 180 kg, connut des moments de trouble, des cas de saignements et demanda plusieurs fois qu’on le laisse mourir. Bill Schroeder fut le second receveur du Jarvik 7 et vécut pendant un temps record de 620 jours.
  • En 2000, un patient de 72 ans se fait greffer un ventricule gauche artificiel (à la Pitié Salpetrière), ne nécessitant pas de transplantation ultérieure. Lors de la greffe d’un ventricule gauche artificiel le cœur reste à sa place. Le dispositif aide le cœur à pomper. L’avantage est que ce dispositif est plus petit que les cœurs artificiels et moins compliqué à installer. Le dispositif étant moins lourd, les patients peuvent se déplacer avec un sac (à dos ou en bandoulière) pour la batterie.
  • Le 6 juillet 2001, le Jewish Hospital de Louisville a greffé un cœur artificiel (prototype de plastique et titane, fabriqué par Abiomed) à un patient. La pompe électrique, silencieuse, est alimentée par une pile interne sous-cutanée, qu'on recharge par une batterie externe de la taille d’un baladeur.
    L'expérience est autorisée par la Food and Drug Administration pour 5 patients puis 15 si les résultats sont probants[4]. La batterie interne dure pendant 30 minutes, la batterie externe portable dure pendant 4 heures. Ce cœur artificiel est destiné aux patients à qui la transplantation est contre-indiquée. Cependant les limites de l’AbioCor sont : à cause de sa taille il est compatible avec seulement 50 % de la population masculine et sa durée de vie est de 1 à 2 ans. C’est pourquoi, AbioMed développe un AbioCor II.
  • En 2008, l'équipe du Pr Alain Carpentier, avec le groupe EADS (Matra défense) annonce disposer du premier cœur artificiel implantable français, qui, contrairement à ses concurrents, restaure les courants naturels de circulation du sang[1]. Après près de 15 ans de test sur des moutons et veaux l'équipe pense le tester sur l'homme avant 2012 et peut-être dès 2010[5]. Pour limiter le risque de caillots, il intègre des systèmes micro-électro-mécaniques lui permettant de mieux s'adapter aux besoins du corps et est fabriqué en matériaux biocompatibles[6] (ici des tissus animaux traités chimiquement pour éviter un rejet de greffe par rejet immunologique[réf. souhaitée]), ce qui fait du cœur artificiel de CARMAT le premier cœur total biocompatible et auto-régulé[réf. nécessaire], le seul qui minimise les risques d’accidents cardiovasculaires cérébraux[réf. nécessaire] et qui s’adapte automatiquement aux besoins du patient[réf. nécessaire]. CARMAT a optimisé la forme de son cœur artificiel total et miniaturisé tous les sous-ensembles de la régulation médicale pour les intégrer à la prothèse, tout en conservant un volume d’éjection physiologique, même en cas d’effort soutenu. Un simulateur d’implantation virtuelle permettra au médecin de vérifier l’implantabilité du cœur avant l’opération. Des simulations réalisées à partir de scanners de plus de 100 patients ont démontré la compatibilité anatomique avec au moins 65 % des patients (86 % des hommes). En décembre 2013, un premier coeur artificiel est implanté à Paris, à l'HEGP[7].
  • Encore en développement, en 2011, au Texas Heart Institute de Houston et sous la direction de Bily Cohn et Bud Frazier, le « cœur sans battement » utilise deux rotors, qui tournent pour faire circuler le sang en continu. En raison du faible nombre de pièces mobiles, il s'use moins. Bily Cohn qualifie sa création d'« artisanale » : pour les essais sur les animaux, il a assemblé deux systèmes d'assistance ventriculaire, en utilisant du matériel de bricolage stérilisé. Pour les tests sur les humains, il a choisi des éléments approuvés par la Food and Drug Administration.
  • De 1969 à 2010, plus de 450 cœurs artificiels ou semi-artificiels ont été implantés dans le monde entier.

Technologie[modifier | modifier le code]

Les premières pompes étaient de type « pulsatile », imitant ainsi la physiologie cardiaque. La quasi-totalité des pompes actuelles sont de type à flux continu[8]. Les résultats en termes de survie sont meilleurs que pour les pompes pulsatiles. Elles sont également plus fiables[9]. Cette technique permet une certaine miniaturisation des composants permettant une implantation directe de certains modèles dans la place cardiaque[10].

Le cœur artificiel peut être uni- (en règle générale remplaçant alors le ventricule gauche) ou bi-ventriculaire.

Complications[modifier | modifier le code]

La complication la plus fréquente est le saignement local[11].

Les accidents vasculaires cérébraux restent fréquents[12], imposant un traitement anticoagulant.

Les infections sont le troisième type de complications des assistances ventriculaires. Elles sont favorisées par la nécessité de la sortie d'une partie du matériel en dehors de l'organisme (câbles d'alimentation pour les derniers modèles). L'espoir consiste en le développement de systèmes d'alimentation par induction à travers la peau permettant la fermeture totale de cette dernière autour du dispositif[13].

Les dispositifs à flux continu ont leurs propres complications : il y a plus de saignement digestif[14], en partie dues à des troubles de la coagulation sanguine probablement provoquée par l'altération de certaines protéines par la pompe (maladie de Willebrand acquise[15]). De plus, le flux continu maintient la valve aortique en permanence ouverte, ce qui entraîne des modifications structurelles de cette dernière[16], en pratique sans importance, sauf si l'assistance ventriculaire est posée de manière transitoire, son retrait pouvant avoir comme conséquence une insuffisance aortique.

En France[modifier | modifier le code]

Plusieurs centres posent des cœurs artificiels, dont le groupe hospitalier de la Pitié-Salpêtrière à Paris[17] (environ 170 cœurs artificiels posés par an, plus de 200 en 2010 selon les données fournies par le Pr Iradj Gandjbakhch)[18][réf. insuffisante] et le centre hospitalier universitaire de Nantes (deux cœurs par an)[19].

Le centre hospitalier universitaire de Dijon a posé le premier cœur artificiel le 19 avril 2007. Le dispositif implanté est une assistance mono-ventriculaire implantable, le Heartmate II[20].

Le 18 décembre 2013, le premier cœur artificiel total CARMAT est implanté à l'Hôpital européen Georges-Pompidou à Paris[21], d'autres pourraient l'être prochainement au CHU de Nantes, au Centre chirurgical Marie-Lannelongue ou en Pologne.

Le 3 mars 2014, l'hôpital européen Georges-Pompidou annonce le décès, la veille, du patient ayant subi la première transplantation d'un cœur artificiel en France[22]. L'identité du patient est révélée quelques semaines après : Claude Dany âgé de 76 ans[23].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Jean Etienne, Le premier cœur artificiel compact et totalement implantable, sur Futura-Santé, 28 octobre 2008.
  2. (en) Cooley DA, Liotta D, Hallman GL, Bloodwell RD, Leachman RD, Milam JD, « Orthotopic cardiac prosthesis for two-staged cardiac replacement » Am J Cardiol. 1969;24:723–30. PMID 4899910
  3. (en) DeVries WC, Anderson JL, Joyce LD, Anderson FL, Hammond EH, Jarvik RK, Kolff WJ, « Clinical use of the total artificial heart » N Engl J Med. 1984;310:273–8. PMID 6690950
  4. news.doctissimo (2001)
  5. Dominique Largeron « Memscap participe à l'industrialisation d'un cœur artificiel » Lyon-Entreprises, 11 janvier 2010
  6. David Bême et Florence Lemaire, Le cœur artificiel prêt à battre, sur Doctissimo, décembre 2009.
  7. http://www.franceinfo.fr/sciences-sante/un-coeur-artificiel-implante-en-france-une-premiere-mondiale-1256839-2013-12-20
  8. (en) Kirklin JK, Naftel DC, Kormos RL. et al. « Third INTERMACS Annual Report: the evolution of destination therapy in the United States » J Heart Lung Transplant. 2011;30:115–23. PMID 21215378
  9. (en) Slaughter MS, Rogers JG, Milano CA. et al. « Advanced heart failure treated with continuous-flow left ventricular assist device » N Engl J Med. 2009;361:2241–51. PMID 19920051
  10. (en) Strueber M, O'Driscoll G, Jansz P. et al. « Multicenter evaluation of an intrapericardial left ventricular assist system » J Am Coll Cardiol. 2011;57:1375–82. PMID 21414534
  11. (en) Starling RC, Naka Y, Boyle AJ. et al. « Results of the post-U.S. Food and Drug Administration-approval study with a continuous flow left ventricular assist device as a bridge to heart transplantation: a prospective study using the INTERMACS (Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support) » J Am Coll Cardiol. 2011;57:1890–8. PMID 21545946
  12. (en) Stewart GC, Givertz MM. « Mechanical circulatory support for advanced heart failure: Patients and technology in evolution » Circulation 2012;125:1304-15. PMID 22412091
  13. (en) Slaughter MS, Myers TJ. « Transcutaneous energy transmission for mechanical circulatory support systems: history, current status, and future prospects » 'J Card Surg. 2010;25:484–9. PMID 20642765
  14. (en) Crow S, John R, Boyle A. et al. « Gastrointestinal bleeding rates in recipients of nonpulsatile and pulsatile left ventricular assist devices » J Thorac Cardiovasc Surg. 2009;137:208–15. PMID 19154927
  15. (en) Uriel N, Pak SW, Jorde UP. et al. « Acquired von Willebrand syndrome after continuous-flow mechanical device support contributes to a high prevalence of bleeding during long-term support and at the time of transplantation » J Am Coll Cardiol. 2010;56:1207–13. PMID 20598466
  16. (en) Mudd JO, Cuda JD, Halushka M. et al. « Fusion of aortic valve commissures in patients supported by a continuous axial flow left ventricular assist device » J Heart Lung Transplant. 2008;27:1269–74. PMID 19059105
  17. Janelle Drumwright, « 1,000th Implant of the World’s Only Approved Total Artificial Heart Performed », 2012 Press Releases, sur http://www.syncardia.com,‎ 23 février 2012 (consulté le 5 septembre 2012)
  18. Professeur Alain Pavie. Chef du Service de chirurgie cardiovasculaire à l’Hôpital de la Pitié Salpêtrière, « Histoire de la greffe du cœur à l’assistance circulatoire », dans l'émission Avec ou sans rendez-vous sur France Culture, 29 novembre 2011
  19. (en) Jean Christian Roussel, Thomas Sénage, Olivier Baron, Christian Périgaud, Oussama Habash, Jean Christophe Rigal, Michèle Treilhaud, Jean Noel Trochu, Philippe Despins, Daniel Duveau, « CardioWest (Jarvik) total artificial heart: a single-center experience with 42 patients », The Annals of thoracic surgery, vol. 87, no 1,‎ janvier 2009, p. 124-129; discussion 130 (ISSN 1552-6259, PMID 19101284, DOI 10.1016/j.athoracsur.2008.09.048, lire en ligne)
  20. http://news.doctissimo.fr/pose-du-1er-cœur-artificiel-implantable-a-dijon_article2777.html
  21. http://www.franceinfo.fr/sciences-sante/un-coeur-artificiel-implante-en-france-une-premiere-mondiale-1256839-2013-12-20
  22. http://www.lepoint.fr/sante/le-patient-francais-au-coeur-artificiel-est-decede-03-03-2014-1797363_40.php
  23. Claude Dany, 76 ans, premier porteur du cœur artificiel de Carmat, 16 mars 2014

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]