Bientôt un pacemaker nouvelle génération ?

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2 octobre 2017

Des scientifiques slovaques de l’Académie Slovaque des Sciences et de l’Université Technique de Slovaquie (STU) travaillent actuellement en collaboration sur un projet de développement d’une pile sans fin pour les stimulateurs cardiaques.

Depuis de nombreuses années, les pacemakers améliorent la qualité de vie des patients souffrant de troubles du rythme cardiaque, qui se traduisent par des anomalies électrocardiographiques et par des sensations de fatigue, d’essoufflement, de vertige, de malaises voire d’arrêts cardiaques.

Rôle, implantation, fonctionnement et d’un pacemaker

Un pacemaker, également appelé stimulateur cardiaque, est un dispositif implanté dans l’organisme aidant le cœur à battre à un rythme régulier. Destiné à pallier à des ralentissements (moins de 60 battements par minute) de la transmission de l’influx électrique du cœur (bradycardie), il se présente sous la forme d’un boitier générateur d’impulsions contenant une source d’énergie (pile) et un dispositif électronique. Ce dernier comprend des programmes et paramètres de surveillance du rythme cardiaque adaptés au patient. Il est placé sous la peau, sur le muscle pectoral, et est relié à une ou deux électrodes, appelées également sondes, qui sont glissées par une veine jusque dans le ventricule et/ou l’oreillette droite du cœur.

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Emplacement d’un pacemaker dans l’organisme. Crédits image : Fédération Française de Cardiologie

L’intervention est effectuée au bloc opératoire sous anesthésie locale. En envoyant des impulsions électriques de faible énergie, le pacemaker stimule les muscles cardiaques et permet ainsi la contraction du cœur. Les progrès technologiques ont déjà permis de diminuer la taille des boîtiers, qui mesurent aujourd’hui entre 6 et 8 mm d’épaisseur et qui pèsent environ 25g.

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Pacemaker. Crédits image : Fédération Française de Cardiologie

Un suivi médical régulier

Si les stimulateurs cardiaques sauvent des vies, une ré-intervention s’avère nécessaires pour remplacer le boitier après quelques années de fonctionnement, en raison de l’usure de la pile. Selon l’usage du pacemaker, la durée de vie des boitiers peut aller de 5 à 10 ans. Un suivi médical régulier est donc indispensable, non seulement pour s’assurer du bon fonctionnement du dispositif, mais aussi pour surveiller la charge de la pile. Le remplacement de cette dernière nécessite une hospitalisation et une intervention chirurgicale, qui, à l’image de toute opération, comporte quelques risques (complications infectieuses, pulmonaires, hémorragiques…).

Vers le développement d’une pile inépuisable

Des chercheurs de l’Institut de Génie Electrique de l’Académie Slovaque des Sciences et de la Faculté de Génie Mécanique de l’Université Technique de Slovaquie travaillent ensembles sur le développement d’une pile inépuisable pour pacemaker. Pour cela, leur idée était de fabriquer une pile constituée d’un matériau semi-conducteur, biocompatible et non toxique pour l’organisme, pouvant se recharger en utilisant l’énergie mécanique produite par ce dernier. Ils ont choisi d’utiliser le nitrure de gallium, en remplacement du silicium, couramment utilisé dans les piles. En effet, le nitrure de gallium est connu pour ses propriétés de mécanosenseur.

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Système développé par les chercheurs de l’Institut de Génie Electrique. Crédits photo : SAV

Le principe de fonctionnement de cette pile est alors basé sur l’utilisation de l’énergie mécanique fournie par les battements du cœur et par les mouvements du diaphragme lors de la respiration. Cette énergie mécanique est envoyée et stockée dans le boitier générateur d’impulsions du pacemaker puis est convertie en énergie électrique grâce au nitrure de gallium, ce qui permet ainsi de recharger la pile. Ce processus évite toute intervention chirurgicale pour remplacer une pile arrivée en fin de vie. Pour le moment, cette pile n’a pas encore été testée chez des patients, mais les chercheurs slovaques aimeraient travailler en étroite collaboration avec des médecins sur cette problématique, et de manière plus générale sur les senseurs biocompatibles qui pourraient être utilisés dans d’autres situations pathologiques (cancers, etc…).

Des travaux similaires réalisés en France

Sur la même thématique, une équipe de chercheurs français de l’Université Joseph Fourier de Grenoble a mis au point une pile électrique biologique, implantable dans le corps humain, qui est en mesure d’alimenter les pacemakers en énergie grâce à une autre source inépuisable : le glucose et l’oxygène qui circulent dans l’organisme. Ces travaux très prometteurs, ont conduit les directeurs du projet, Philippe Cinquin (médecin et mathématicien), et Serge Cosnier (bio-électrochimiste) à breveter leur invention. Celle-ci a d’ailleurs été sélectionnée dans le cadre des Prix de l’inventeur européen 2014, organisés par L’Office Européen des Brevets (OEB).

Pour en savoir plus :

Sources  :

Rédactrice  : Adèle Picquet, Chargée de mission pour la Coopération Scientifique et Universitaire, Ambassade de France en Slovaquie, http://sk.ambafrance.org

Contact  : adele.picquet[a]diplomatie.gouv.fr

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