Une étude montre pour la première fois un stimulateur cardiaque autoalimenté innovant testé avec succès chez le porc
Notre Cœur maintient un rythme à travers son interne stimulateur cardiaque appelé nœud sino-auriculaire (nœud SA), également appelé nœud sinusal situé dans la chambre supérieure droite. Ce stimulateur cardiaque interne libère une charge électrique 60 à 100 fois par minute et cette énergie effectue des contractions dans les muscles cardiaques qui permettent à notre cœur de pomper le sang dans tout notre corps. À mesure que nous vieillissons ou tombons malade, cette stimulateur cardiaque est incapable de maintenir son cœur à battre correctement. Un rythme cardiaque irrégulier est également causé par une maladie appelée arythmie qui ralentit le rythme cardiaque normal. Pour remplacer cette perte, un cœur traditionnel stimulateur cardiaque – un appareil électronique fonctionnant sur batterie – peut être implanté chirurgicalement à l’intérieur d’un patient pour régulariser le rythme cardiaque et maintenir le cœur à battre régulièrement.
Un stimulateur cardiaque traditionnel
L'appareil se compose d'un générateur d'impulsions alimenté par batterie qui est implanté sous la peau près de la clavicule. Il a également des fils isolés qui relient l'appareil au cœur. Le circuit électronique génère des signaux électriques qui sont délivrés au cœur via des électrodes. Le stimulateur cardiaque est un appareil qui sauve des vies; Cependant, une limitation importante des stimulateurs cardiaques actuels est qu'ils doivent être remplacés à tout moment entre 5 et 12 ans après leur mise en place en raison de la durée de vie limitée de la batterie. L'implantation ne peut se faire que par une chirurgie invasive sous anesthésie locale qui elle-même est difficile car la cavité thoracique d'un patient doit être ouverte. La chirurgie est non seulement coûteuse, mais elle augmente également le risque de complications, d'infections ou même de saignement pour le patient. Un autre type de petit stimulateur cardiaque a été conçu qui peut être implanté via un cathéter évitant une intervention chirurgicale, mais il est toujours en cours de test.
Les chercheurs se sont concentrés sur la construction stimulateurs cardiaques qui pourrait alternativement utiliser l'énergie naturelle du rythme cardiaque d'une personne au lieu de la batterie. Théoriquement, un tel stimulateur cardiaque n'aurait pas besoin d'être remplacé une fois implanté à l'intérieur d'un patient. Les stimulateurs cardiaques au plutonium ont été fabriqués plusieurs décennies auparavant. La conception expérimentale de nouveaux stimulateurs cardiaques a été confrontée à plusieurs limitations jusqu'à présent, comme une structure de conception rigide qui limite sa puissance et ses complications avec la miniaturisation.
Un stimulateur cardiaque sans pile innovant au design unique
Dans une nouvelle étude publiée dans ACS Nano des chercheurs du Laboratoire national clé pour la science et la technologie de Shanghai, en Chine, ont entrepris de concevoir un nouveau petit stimulateur cardiaque dispositif qui peut être alimenté par l'énergie de son propre rythme cardiaque et ils ont testé avec succès cet appareil chez des porcs. Le nouveau dispositif peut être placé sous le cœur plutôt que près de la clavicule comme avec les stimulateurs cardiaques classiques. Le stimulateur cardiaque repose sur une relation symbiotique idéale entre le cœur et l'appareil.
La conception de ce nouveau stimulateur cardiaque a été initiée par la fabrication d'un petit cadre en plastique flexible. Ce cadre était lié à des couches piézoélectriques qui, une fois pliées, génèrent de l'énergie. Cette pièce, appelée « récolteuse » d'énergie, a été placée sur une puce. Le dispositif a été implanté chez des porcs et il a été observé que le rythme cardiaque des animaux pouvait modifier (plier) la forme du cadre, générant ainsi suffisamment d'énergie (puissance) équivalente à celle d'un appareil alimenté par batterie. stimulateur cardiaque. Le cadre en plastique flexible de l'appareil lui permet de capter plus d'énergie du cœur par rapport aux stimulateurs cardiaques traditionnels dotés d'un étui rigide.
Puisque les humains ont une physiologie très similaire à celle des porcs, cela stimulateur cardiaque pourrait également bien fonctionner chez les humains. Les chercheurs soulignent certains problèmes techniques qui devront être résolus, par exemple le dispositif comprend trois technologies distinctes : la récupération d'énergie, stimulateur cardiaque puce et fils – qui doivent être intégrés dans un seul appareil. Des tests supplémentaires sur les animaux, puis sur les humains, peuvent confirmer la stabilité à long terme de l'appareil. En cas de succès, un tel dispositif nécessitera une intervention chirurgicale invasive une seule fois, réduisant ainsi le risque de complications pour le patient. L’une des limites majeures de ce nouveau dispositif pourrait être que les médecins pourraient ne pas être en mesure de surveiller les patients à distance comme c’est le cas avec les stimulateurs cardiaques fonctionnant sur batterie.
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Sources)
Ning L et al. 2019. Alimentation directe d'un véritable stimulateur cardiaque par l'énergie naturelle d'un battement cardiaque. ACS Nano. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b08567
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