Une nouvelle solution pour l'alimentation électrique des pompes cardiaques

De nombreux patients en attente d'une greffe de c?ur ne peuvent continuer à vivre qu'à l'aide d'une pompe fixée directement sur leur c?ur. Cette pompe consomme à peu près autant d'électricité qu'un téléviseur, qu'elle tire d'une batterie externe via un c?ble de sept millimètres de diamètre. Le système est certes maniable et fiable, mais il a une grande faiblesse : malgré les mesures médicamenteuses, le point de sortie du c?ble sur l'abdomen peut devenir une porte d'entrée pour les bactéries.

Si l'on en croit le chercheur de l'ETH Andreas Kourouklis, ce problème devrait bient?t appartenir au passé. En collaboration avec le professeur Edoardo Mazza de l'ETH et des médecins du Centre cardiaque allemand de Berlin, l'ingénieur a mis au point un nouveau système de c?bles qui alimente la pompe cardiaque en électricité sans risque d'infection. C'est d'autant plus important que les méthodes sans fil de transmission de l'électricité ne seront pas disponibles pour les patients dans un avenir proche. Kourouklis a re?u une bourse de pionnier de l'ETH Zurich pour faire progresser cette technologie.

Des fils fins avec des cratères remplacent le gros c?ble

"L'épaisseur du c?ble dans les systèmes d'assistance circulatoire existants crée une plaie ouverte qui ne guérit pas et qui affecte fortement la qualité de vie des patient(e)s", explique Kourouklis. Un tissu cicatriciel mal irrigué se forme autour du point de sortie, ce qui non seulement entrave l'autoguérison de la peau, mais augmente également le risque d'infection. Comme les couches externes de la peau adhèrent mal à la surface lisse du c?ble, elles se développent vers le bas. Les bactéries passent ainsi de la surface de la peau aux couches tissulaires plus profondes. Conséquence : les patients sont régulièrement confrontés à des infections qui doivent être traitées à l'h?pital.

Une technologie développée par des chercheurs de l'ETH autour d'Andreas Kourouklis devrait permettre de remédier à cette situation : au lieu d'un gros c?ble plus rigide que la peau humaine, plusieurs fils minces et flexibles à la surface bombée et irrégulière assureraient l'alimentation électrique de la pompe cardiaque. Les chercheurs comparent leur approche aux cheveux humains qui traversent la peau sans provoquer d'infection : "Des fils plus souples avec une surface pleine de petits cratères irréguliers favorisent la cicatrisation de la peau", explique Kourouklis. La raison : les couches les plus externes de la peau adhèrent mieux à ces fils et ne s'incrustent pas vers le bas. De nouveaux tissus se forment plus rapidement et la peau reste plut?t intacte en tant que barrière contre les infections bactériennes.

Des gouttes d'eau créent de petits cratères

Pour créer les cratères à la surface des c?bles, les chercheurs de Kourouklis et le professeur Mazza de l'ETH ont développé un nouveau procédé. Ils peuvent ainsi créer de très petits motifs irréguliers sur des surfaces qui ne sont pas plates, ce qui n'était pas possible jusqu'à présent.

La méthode, actuellement brevetée à l'ETH Zurich, fonctionne comme suit : Les chercheurs recouvrent les fils flexibles d'une fine couche de silicone et les refroidissent à moins 20 degrés Celsius. La surface devient ainsi malléable. Les fils sont ensuite placés dans la chambre de condensation, où de petites gouttes d'eau s'enfoncent dans la couche de silicone fluide, créant ainsi des cratères irréguliers. A ce sujet, le Pioneer Fellow Kourouklis explique : "Nous pouvons modifier la position des cratères par le biais de l'humidité et de la température dans la chambre de condensation".

Le défi ici est que les cratères ne doivent être ni trop grands ni trop petits : S'ils sont trop grands, des bactéries peuvent s'y loger et le risque d'infection augmente. Si, au contraire, ils sont trop petits, la peau n'y adhère pas et pousse vers le bas - dans ce cas aussi, le risque d'infection augmente. Un problème d'optimisation classique que Kourouklis et son équipe tentent de résoudre à l'aide de modèles assistés par ordinateur et d'expériences.

Les premiers tests confirment un risque d'infection réduit

Kourouklis et ses collègues ont effectué les premiers tests sur des cultures de cellules cutanées. Ce n'est qu'ensuite que le nouveau système de c?bles ainsi que l'ancien c?ble épais ont été implantés sur un mouton. Les résultats rendent le chercheur de l'ETH optimiste : alors que les c?bles épais à surface lisse ont provoqué de graves inflammations, les c?bles minces et souples n'ont entra?né que des réactions inflammatoires légères. Aucun mouton n'a subi de blessures permanentes lors des essais.

Plus important encore : la peau des moutons a mieux adhéré aux nouveaux c?bles et n'a pratiquement pas poussé vers le bas par rapport aux c?bles épais. En conséquence, les c?bles minces avec cratères n'ont pas entra?né d'infection de la plaie de sortie chez les animaux.

Kourouklis travaille actuellement avec des techniques médicales et des chirurgiens cardiaques pour améliorer le système de c?bles. Son objectif est de mettre la technologie sur le marché le plus rapidement possible. Mais avant que le nouveau système de c?bles puisse être utilisé sur des patients cardiaques, une série de tests sur des modèles de peau, des animaux et finalement sur des humains sont encore nécessaires.