Un implant sans fil capable de détecter et de corriger sans douleur les battements cardiaques irréguliers a été dévoilé par des chercheurs aux États-Unis. Dirigé par Philippe Gutruf à l'Université de l'Arizona, l'équipe a basé sa conception sur un maillage flexible qui entoure et surveille le cœur. Les signaux optiques générés par un ordinateur de bord sont utilisés pour cibler les cellules musculaires du cœur avec plus de précision que les stimulateurs cardiaques existants. Cette approche pourrait conduire à des appareils beaucoup plus confortables pour des millions de personnes souffrant de maladies cardiaques.
L'arythmie est le battement anormal du cœur, et elle peut être causée par un large éventail de maladies. Pour de nombreuses personnes, l'arythmie peut être traitée en implantant un stimulateur cardiaque / défibrillateur alimenté par batterie, qui surveille le rythme cardiaque en détectant les signaux électriques qu'ils produisent. Lorsque des signes d'arythmie apparaissent, l'appareil transmet un choc électrique entre une paire de dérivations qui sont directement connectées au cœur. Cela stimule les cellules musculaires du cœur, conduisant à la restauration d'un rythme cardiaque régulier.
Les stimulateurs cardiaques ont sauvé des millions de vies dans le monde, mais sont des dispositifs hautement invasifs. Non seulement les appareils sont encombrants et inflexibles ; les chocs qu'ils délivrent stimulent également les récepteurs de la douleur dans le cœur.
Biomolécules sensibles à la lumière
Pour améliorer cette conception, l'équipe de Gutruf a exploré une approche basée sur la stimulation optogénétique. Il s'agit de stimuler des biomolécules sensibles à la lumière présentes dans des types spécifiques de cellules : dans ce cas, des cellules musculaires appelées cardiomyocytes. Ces cellules sont responsables du déclenchement de la contraction régulière du cœur et, surtout, contiennent une protéine spécifique sensible à la lumière qui ne se trouve pas dans les récepteurs de la douleur.
Alimenté sans fil par une antenne externe, le design de l'équipe présente un maillage fin et flexible qui enveloppe le cœur. Le maillage surveille les signaux électriques de l'orgue, qui sont analysés par un ordinateur de bord qui utilise des algorithmes spécialisés.
Si l'ordinateur détecte une arythmie, dirige le maillage pour envoyer des signaux optiques qui provoquent la contraction régulière des cardiomyocytes sensibles à la lumière. Étant donné que cette lumière n'interfère pas avec les signaux électriques détectés par le maillage, l'appareil peut continuer à surveiller le cœur, même lorsque des signaux optiques vitaux sont délivrés.
Approche ciblée
Selon les chercheurs, leur conception offre plusieurs avantages par rapport aux stimulateurs cardiaques conventionnels. Son système d'alimentation sans fil élimine le besoin de remplacer les batteries implantées, ce qui se fait actuellement tous les cinq à sept ans. De plus, les algorithmes peuvent être programmés pour cibler des types spécifiques d'arythmie - dont beaucoup nécessitent des traitements plus complexes que ceux que les stimulateurs cardiaques existants peuvent fournir.
Le stimulateur cardiaque temporaire régule le rythme cardiaque puis disparaît complètement
La fibrillation auriculaire, par exemple, peut provoquer un désynchronisme des cavités cardiaques supérieure et inférieure. Si un algorithme pouvait être formé pour le reconnaître, l'ordinateur pourrait adapter les signaux optiques envoyés par le maillage, rendant le traitement beaucoup plus efficace et confortable.
Après avoir testé leur appareil sur le cœur de souris, Gutruf et ses collègues sont désormais convaincus que leur approche pourrait bientôt conduire à une nouvelle génération de stimulateurs cardiaques plus intelligents et moins invasifs. Si cela est réalisé, cela pourrait finalement améliorer la qualité de vie de millions de personnes souffrant actuellement d'arythmies cardiaques.
La recherche est décrite dans Science Advances.
