[Projet de recherche] Vers un dispositif d’assistance cardiaque biocompatible

Ces travaux, portés conjointement par Jean-Philippe Jehl², Nguyen Tran³, Pablo Maureira⁴ et Bruno Lévy⁵, sont menés dans le cadre du projet européen ASCATIM (Assistance Cardiaque pour le Traitement de l'Infarctus du Myocarde). D’une durée de trois ans, il est doté d’un budget de 1,18 million d’euros financé aux deux tiers par le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER).
Le dispositif médical implantable combine un exosquelette motorisé imprimé en 3D avec de la poudre de titane, conçu par l’Ecole de Chirurgie et les start-up nancéiennes Velvet Innovative Technologies et HanaCorps, et une membrane d’origine naturelle développée à l’IJL. Il sera placé de façon mini-invasive autour du cœur défaillant pour améliorer ses capacités contractiles.
Deux phases de travail ont été menées pour améliorer la performance et l’implantabilité de ce nouveau dispositif d’assistance cardiaque :

> L’Ecole de Chirurgie a mis au point, avec le CHRU de Nancy et l’INSERM, un système de pilotage embarqué de l’exosquelette. Il présente l’avantage d’être peu gourmand en énergie et de se synchroniser avec le rythme cardiaque du cœur natif.

> L’IJL a développé la membrane d’interface entre l’exosquelette et le cœur. Il s’agit d’une bio-prothèse, composée d’alginate (issue de l’algue) ou de chitosane (issue de la mue de cigale ou de crevette). Le laboratoire étudie par ailleurs la modélisation numérique du cœur. L’objectif est que la membrane puisse épouser le contour externe du cœur en limitant les risques d’inflammation et de rigidification.

Une série de tests vient d’être réalisée sur une plateforme d’opération conçue sur mesure et installée à l’Ecole de Chirurgie de Nancy. Adossée à l’Hôpital Virtuel de Lorraine, cette plateforme permet de simuler ex-vivo une opération sur un cœur. Effectués sur des cœurs de rat et de porc, proches du cœur humain, ces tests ont permis de valider les caractéristiques de l’assistance cardiaque en termes de fréquence et de pression. Quant à la membrane, les tests ont montré qu’elle peut être suturée, sans modifier le comportement mécanique du cœur.
Le prototype fonctionnel a fait l’objet d’une déclaration d’invention de l’Université de Lorraine et un brevet a été déposé.
La prochaine étape consistera à tester la mise en place de l’exosquelette in vivo avec pose de membrane sur un cœur ayant subi un infarctus du myocarde.

Légendes des photographies :

Haut : Exosquelette placé sur un cœur porcin explanté et mis en situation dans le simulateur EXOHEART conçu par l'équipe projet

Bas : Cœur de rat revêtu d'une membrane en chitosane sur sa partie inférieure gauche

__________________

¹ L’utilisation de rats et de porcs à des fins scientifiques s’est faite sur autorisation du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation après dépôt d’une saisine avisée par le comité d’éthique local 

² Chercheur à l’IJL et enseignant à l’IUT de Nancy-Brabois

³ Directeur de l’Ecole de Chirurgie de Nancy

⁴ Chef du service de chirurgie cardiovasculaire du CHRU de Nancy, membre du laboratoire Défaillance cardiovasculaire et aigüe et chronique (INSERM / Université de Lorraine)

⁵ Chef du service de réanimation du CHRU de Nancy, membre du laboratoire Défaillance cardiovasculaire et aigüe et chronique (INSERM / Université de Lorraine)­