Cœur artificiel

L'appareil cardio-vasculaire

L'appareil cardio-vasculaire apporte le sang à travers tout le corps humain, il alimente les organes et les débarrasse de leurs déchets.

On peut distinguer trois types de vaisseaux sanguins: - Les artères qui transportent le sang du cœur aux organes;

- Les veines qui amènent le sang des organes au cœur;

- Les capillaires qui sont une multitude de vaisseaux parcourant les organes et qui vont leur apporter le sang nécessaire. Ils relient les artères et les veines, de plus c'est le lieu où sont échangés l'oxygène et les nutriments contre le dioxyde de carbone (CO2) et les déchets. Ces échanges sont possibles car le sang circule en permanence dans les vaisseaux en sens unique, il est mis en mouvement par le cœur qui fonctionne comme une pompe.

Le cœur est un muscle creux et cloisonné qui possède quatre cavités, avec un coté droit et un coté gauche composé chacun d'une oreillette et d'un ventricule.

Le coté droit reçoit le sang pauvre en dioxygène et le coté gauche, lui, reçoit le sang enrichi en dioxygène après son passage au niveau des poumons.

Durant un battement, le sang pauvre en dioxygène renvoyé par les organes pénètre dans l'oreillette droite par la veine cave, la contraction de oreillette l'envoie dans le ventricule droit qui en se rétractant, l'expédie dans les poumons par l'artère pulmonaire. Après son passage dans les capillaires des alvéoles pulmonaires, le sang est enrichi en dioxygène et débarrassé du CO2. Il revient, alors, dans l'oreillette gauche par les veines pulmonaires, la contraction de l'oreillette le pousse dans le ventricule gauche qui le propulse dans l'aorte pour être distribué dans les artères de l'ensemble du corps. Ce cycle est répété à l'infini.

Fonctionnement du cœur

Article à lire : Cœur.

Historique du cœur artificiel

États-Unis

1957: Des chirurgiens américains maintiennent un chien en vie pendant 1h30 en lui implantant un cœur en plastique. 

1962: Implantation d'un appareil en dérivation sur le cœur d'un malade pendant 8 jours: survie d'une dizaine d'années avec son propre cœur.

1967: Sud Afrique:Greffe d'un cœur humain. Survie du patient durant 18 jours.

1969: Implantation d'un cœur pneumatique à deux ventricules: survie 64h

1982: Première implantation du cœur artificiel(total Jarvik-7): Survie 112 jours mais considéré comme un échec. Après plusieurs échecs le programme a été abandonné.

2001:Implantation d'un cœur artificiel en titane et en plastique biocompatible sur 13 patients. L'un des patients survit 512 jours, mais la survie moyenne n'est que de 5.3 mois.

2004: Les États-Unis autorisent la commercialisation du cœur artificiel total Cardiowest (évolution du Jarvik-7) mais uniquement pour les patients en état de mort imminente et en attente de transplantation.

France

2008: création du cœur artificiel par la société Carmat. 

2012: Carmat a implanté un cœur artificiel "total" autrement dit destiné à remplacer le cœur biologique et conçu dans l'espoir de régler ces problèmes. C'est une possible alternative pour des milliers de malades en attentes d'une greffe de cœur, ou pour qui elle est contre indiquée.

Septembre-décembre 2013: Première implantation en France du cœur artificiel Carmat à l’hôpital Georges-Pompidou. Elle est qualifiée de "prouesse médicale" et d'"une action exceptionnelle au service du progrès humain". Ce cœur s'alimente et ne nécessite plus d'assistance respiratoire continue. Il se soumet aux exercices de rééducation physique qui lui permettent d'augmenter progressivement son périmètre de marche.

Entre 1995 et 2004, trois générations de prototypes ont vu le jour: plus compacts, plus légers et qui consomment moins d'énergie.

Le cœur artificiel

Le cœur artificiel est une prothèse, conçue à partir de matériaux synthétiques ou bio-synthétiques. Son but est de remplacer le cœur initial.

Les objectifs sont d'éviter les essoufflements et les palpitations du patient mais la prothèse adaptera aussi son fonctionnement à certaines situations pathologiques: tel qu'aux hémorragies, à hypertension artérielle pulmonaire, ...   Et de développer des piles à combustible de moins de 3 kilogrammes, de 2 millimètres d'épaisseur et offrant plus de 12 heures d'autonomie.

Il fonctionne grâce à un microprocesseur doté d’algorithmes qui modélisent le fonctionnement d'un cœur naturel, en fonction des informations fournies par trois capteurs de pression, deux capteurs ultrasons et un accéléromètre, il adapte le pilotage des deux groupes motopompes en temps réel. Si l'électronique de ce cœur semble au point son alimentation électrique est en cours d'amélioration.

Plusieurs prototypes ont déjà vu le jour, tel que Carmat,

Coeur Carmat

Un nouveau type de cœur artificiel conçu en France, le cœur Carmat a été implanté sur l'homme en 2012. Ses matériaux et sa forme visent à réduire le risque de formation de caillots sanguins. Pour s'assurer de sa fiabilité, ce cœur est soumis à des tests sur banc d'essai 24 heures sur 24. Pour prévoir si l'implantation du cœur sur un patient sera possible et aisée, les ingénieurs de Carmat ont développé un simulateur d'implantation. Sur la base de scanners du patient, ce logiciel modélise en trois dimensions la cage thoracique et les organes du malade, et permet de simuler l'ablation du cœur puis son remplacement par la prothèse. Cette dernière est assortie d'un système de connexion ayant la forme d'une paire de lunettes. Après avoir retiré les ventricules naturels, les chirurgiens suturent le système de connexion aux oreillettes, puis "clippent" le cœur artificiel dessus. Il n'y a ensuite plus qu'à suturer l'aorte et l'artère pulmonaire via des tubes en Dacron, un plastique biocompatible. Plusieurs chirurgiens s'y sont déjà entraînés sur plus d'une dizaine de cadavres. Selon Carmat, l'implantation prend entre 2 heures 30, soit quasiment le le même temps qu'une transplantation classique. L'alimentation de ce cœur se fait dans un premier temps, par un câble inséré par l'abdomen reliant la prothèse à des batteries extracorpaurelles à recharger environ toutes les quatre heures sur le secteur. Elles sont portables en bandoulière ou sur un chariot à roulettes, leur poids avoisinera les 6 kilogrammes.

Inconvénients du cœur artificiel

• Le risque de coagulation du sang sur les parois de la prothèse
• Le rejet possible des matériaux par le patient
• Bien qu'il ne pèse que 800 g, le cœur artificiel Carmat est encore lourd par rapport au poids du coeur naturel qui est de 300 g.
• Le prix de vente d'un prototype de cœur artificiel coûte 160 000 €, pour un prix global de pose aux alentours de 200 000 €.
• Le cœur Carmat est implantable chez 70% des hommes et chez 30% des femmes.
• Les batteries sont rechargeables mais ont une autonomie d’environ quatre heures. De plus, elles pèsent sept kilos, elles sont donc lourdes et encombrantes obligeant le patient à les porter dans un sac.
• Si le cœur artificiel est développé avec un taux de survie de 100%, de nombreuses personnes subiront alors ce changement d'organe. L'espérance de vie de la population augmentera, causant alors une surpopulation.
• Les hommes ne seront plus composés uniquement d'organes naturels, ils seront alors plus cyborg qu'humains.
• Il ne faut pas oublier que ce cœur reste artificiel, personne n’étant à l’abri d'une erreur humaine ou d'un rejet, la fiabilité de ce produit n'est pas certaine.
• Au contact de la prothèse, les infections risquent de se développer car les microbes de l'organisme auront tendance à se déposer dessus.

Différences avec le cœur humain

• Absence d'oreillette dans le cœur artificiel.

• Ses cavités reçoivent le sang avant de le faire passer dans les ventricules sous-jacents.

• Au moment  de la greffe, le chirurgien conservera donc les oreillettes du patient et fixera le cœur artificiel dessous, à la place des ventricules retirés.

• La prothèse est composée de deux ventricules et de quatre valves artificiels dont le rôle est le même que ceux du cœur.

Références

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