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Cœur artificiel français : l’heure de vérité

Fruit de vingt-cinq ans de recherche, le cœur artificiel de la société française Carmat a été implanté pour la première fois chez un patient de 75 ans. Une prothèse qui pourrait bénéficier à 100 000 malades en attente de greffe.

L’heure de vérité a enfin sonné. Le 18 décembre, un patient a bénéficié pour la toute première fois du cœur artificiel mis au point par la société française Carmat : une bioprothèse inédite dont le premier brevet a été déposé par le professeur Alain Carpentier il y a 25 ans. L’opération s’est déroulée dans le plus grand secret et, s’il n’y avait eu de fuites à propos de ce premier essai, Carmat n’aurait sans doute pas décidé d’en révéler tous les détails deux jours plus tard.

La transplantation, qui a duré un peu plus de dix heures et mobilisé seize personnes, a été effectuée à l’hôpital européen Georges-Pompidou (APHP, Paris). Pour le patient de 75 ans, il s'agissait de l’opération de la dernière chance. Souffrant d’une insuffisance cardiaque en phase terminale, l’homme était trop âgé pour pouvoir bénéficier d’une greffe. L’intervention s’est faite dans de bonnes conditions, et le patient est actuellement en service de réanimation. Il est éveillé et a même pu dialoguer avec sa famille. « Nous nous réjouissons de cette première implantation, mais il serait bien entendu prématuré d’en tirer des conclusions, car il s’agit d’une seule implantation et d’un délai post-chirurgical encore très court », avertit Marcello Conviti, directeur général de Carmat. D’ici quelques semaines, ce nouveau cœur artificiel devrait être implanté chez trois autres patients. Il sera alors temps d’évaluer le succès de cette solution, notamment à partir du taux de survie à un mois.

Le cœur artificiel de Carmat a un poids de 900 g pour un volume de 0,75 l. Son implantation est potentiellement compatible avec 65% des patients environ (86% des hommes). © Carmat

Premier essai : sur le sol français

Au printemps dernier, Carmat défrayait la chronique en annonçant vouloir lancer ses premiers essais, non pas en France, mais en Belgique, en Pologne, en Slovénie et en Arabie Saoudite. La production du cœur étant 100 % hexagonale, certains trouvaient la pilule plutôt amère. De fait, en juillet 2011, Carmat avait déposé sa première demande d’autorisation d’essais cliniques auprès de l’Afssaps (devenue entre-temps l’ANSM). Confiants, les responsables de la PME tablaient alors sur une première implantation sur l’homme… pour la fin 2011 ! Un optimisme vite douché par l’Agence nationale de sécurité sanitaire qui réclamait des tests complémentaires sur bancs d’essai et des expérimentations plus poussées sur animaux. La volonté de Carmat de lancer ses premiers essais à l’étranger aura sans doute accéléré la procédure et, le 24 septembre 2013, l’ANSM délivrait finalement son autorisation.

Un enjeu médical… et commercial

L’enjeu est de taille. Ce cœur artificiel « made in France » se veut en effet une alternative à la greffe de cœur qui souffre d’un problème majeur : la pénurie de donneurs. Selon Carmat, l’équation est aussi simple que tragique : rien qu’aux États-Unis et en Europe, 100.000 patients souffrent d’insuffisance cardiaque avancée… mais seuls 4.000 greffons de cœur sont disponibles chaque année. Or seule la transplantation cardiaque peut sauver ces malades dont les deux ventricules du cœur ne parviennent plus à pomper le sang correctement. Ainsi, nombre d’entre eux meurent en attendant une greffe de cœur qui ne viendra jamais… En outre, c’est une opération risquée, qui nécessite un traitement antirejet très contraignant et contre-indiquée dans certains cas (hypertension artérielle, cancer en évolution, infection chronique…).

En ne prenant en compte que ces quelque 100.000 patients éligibles à l’implantation de son cœur artificiel, Carmat estime le potentiel du « marché » à plus de 16 milliards d’euros ! Et Carmat d'ajouter que cette alternative thérapeutique pourrait même coûter moins cher aux systèmes de santé que les solutions actuelles. Selon la société créée par la Pr Carpentier, en intégrant tous les frais pré- et post-opératoires associés, l’implantation de son cœur artificiel coûterait 252.000 euros, contre 268.000 pour une greffe de cœur. De quoi séduire les investisseurs… et lever des fonds. Aujourd’hui, la capitalisation boursière de Carmat avoisine 512 millions d’euros, avec trois principaux actionnaires : Truffle Capital (leader européen du capital-investissement), EADS (leader mondial de l’aéronautique et de l’espace)… et Alain Carpentier qui lança cette aventure scientifique il y a un quart de siècle !

Ce dispositif est davantage adapté à la morphologie masculine que féminine. Au total, il pourrait être implanté sur 65 % des patients mais seulement un quart des femmes. © Carmat/Ars Medica

L’action Carmat s’envole en bourse

Les investisseurs ont visiblement apprécié le succès de cette « première mondiale ». Suite à l’annonce, le cours de l’action Carmat s’est envolé de 26,5 %. Il était de 18,75 euros lors de son introduction en Bourse en juillet 2010, il atteint aujourd’hui 130 euros : l’un des plus beaux succès français. La société reste malgré tout en perte et il n’est pas exclu qu’elle fasse appel à de nouveaux investisseurs pour accélérer son développement futur.

L’aérospatiale au service de la cardiologie

Mais revenons quelques années en arrière. Au début des années 1990, Alain Carpentier sollicite Jean-Luc Lagardère, alors patron de la société Matra, dont la branche aérospatiale est aujourd’hui intégrée à EADS. Il souhaite en effet obtenir son aide pour concevoir un cœur artificiel capable de mimer au plus près le fonctionnement du cœur humain. Ainsi naît le groupement d’intérêt économique Carmat, contraction de CARpentier-MATra, auprès duquel Jean-Luc Lagardère détache discrètement une équipe d’ingénieurs.

Une union qui paraît insolite de prime abord, mais logique si l’on y regarde de plus près. Car comme un satellite ou une fusée, ce cœur artificiel exige de l’électronique embarquée, des matériaux légers et résistants, une consommation énergétique optimisée, de la miniaturisation, des capteurs de pression et de mouvements, des systèmes de pompage… De même, en cas de défaillance, toute maintenance « sur site » est a priori exclue : d’où l’intérêt de s’inspirer aussi des tests drastiques développés dans l’aérospatiale. C’est ce savoir faire de Matra/EADS que Carmat met à profit pour développer son cœur artificiel.

Fin novembre 2010, l’ultime version de la prothèse est au point : elle pèse 900 grammes pour 0,75 litre et ne consomme que 27 watts. « Grâce à plus d’une centaine de scanners du thorax de patients cardiaques, nous avons calculé que les dimensions de notre cœur artificiel sont anatomiquement compatibles avec 65 à 70 % des malades », précise Antoine Capel, responsable Pôle clinique de Carmat. Ce chiffre n'est cependant valable que pour les individus masculins. En raison de l'imposante taille de la prothèse, seul un quart des femmes peut accueillir ce cœur.

Un cœur artificiel « total »

Comme le cœur humain, cette ultime version est composée d’un ventricule droit, d’un ventricule gauche et de quatre valves : on parle de cœur artificiel « total » ; seules les oreillettes du patient sont conservées. Chaque ventricule est doté d’une membrane souple qui sépare son volume intérieur en une partie en contact avec le sang, et une autre avec de l’huile de silicone. Deux groupes motopompes miniaturisés propulsent l’huile de silicone contre les membranes : elles se déplacent, ce qui chasse le sang vers l’aorte et l’artère pulmonaire ; puis ils aspirent l’huile de silicone : les membranes se relâchent et le sang est aspiré dans les ventricules. La répétition perpétuelle de ce cycle reproduit les battements cardiaques. Au final, le débit sanguin peut atteindre 9 litres par minute, ce qui autorise la montée d’un escalier un peu raide.

Les chercheurs ont également tapissé de « péricarde » le côté des membranes intraventriculaires en contact avec le sang. Il s’agit d’un tissu biologique qui entoure le cœur de tous les mammifères : à son contact, le sang ne coagule pas et les globules rouges ne sont pas altérés. Objectif : réduire le risque de formation de caillots sanguins, sources d’accidents vasculaires cérébraux et d’embolies pulmonaires… l’un des principaux écueils des cœurs artificiels (voir encadré « Les autres cœurs artificiels »). Ce péricarde équipe déjà les célèbres valves cardiaques Carpentier-Edwards® implantées sur plus d’un million de malades. Il subit préalablement un traitement au glutaraldehyde, un composé organique qui élimine le risque que l’organisme humain le considère comme un corps étranger et le rejette.

Pour s'adapter aux besoins physiologiquesdu patient (activité, repos, effort), le cœur de Carmat est équipé de capteurs de pression et de position et d'une électronique de contrôle embarquée pour une régulation automatique en débit et en fréquence. © Carmat

Mais le cœur huumain adapte aussi le débit sanguin en fonction des comportements (effort physique, repos, changements de position…), en cas d’hémorragie, d’hypertension artérielle pulmonaire… Pour reproduire cette autorégulation physiologique, le cœur Carmat est doté de trois capteurs de pression, de deux capteurs ultrasons… et d’un « accéléromètre ». Ce dernier est capable de détecter les mouvements du patient dans l’espace, et de calculer leur vitesse : c’est le même que sur la console Wii de Nintendo !

Tous ces instruments microélectroniques « embarqués » transmettent en permanence leurs données à un microprocesseur. Grâce à des algorithmes qui modélisent le fonctionnement d’un cœur naturel, ce dernier adapte le pilotage des deux groupes motopompes en temps réel. « Au départ, pour gagner de la place, nos ingénieurs souhaitaient n’utiliser qu’un seul groupe motopompe, se souvient Patrick Coulombier, directeur général adjoint de Carmat. Nos experts en cardiologie les ont convaincus d’en incorporer deux tournant à des vitesses différentes. Objectif : reproduire le différentiel de pression entre les deux ventricules d’un cœur naturel, gage d’une bonne irrigation des organes. Aujourd’hui, seul le cœur Carmat en est capable ». Pour le Pr Jean-Paul Couëtil, chef du service de chirurgie cardiaque de l’hôpital Henri-Mondor de Créteil : « Cette prouesse technologique constitue le principal avantage du cœur Carmat par rapport à ses concurrents développés jusqu’ici ».

Alimentation électrique : le maillon faible

Pour le cardiologue Jean-Paul Couëtil, cette prouesse technologique dépasse la concurrence américaine. Mais d'autres avancées restent attendues... Jean-Paul Couëtil est chef du service de chirurgie cardiaque de l’hôpital Henri-Mondor de Créteil.

Au final, seules les batteries ne seront pas implantées dans le corps des malades : trop risqué en cas de défaillance. Il s’agira de batteries lithium-ion reliées au cœur Carmat par un câble inséré à travers l’abdomen. Mais elles présentent deux inconvénients : une recharge nécessaire toutes les 4 heures et un poids conséquent (environ 6 kilos). Des contraintes qui peuvent aussi s’avérer difficiles à supporter d’un point de vue psychologique…

C’est pourquoi Carmat travaille actuellement avec une société nommée PaxiTech pour développer des piles à combustible offrant 12 heures d’autonomie, pour un poids inférieur à 3 kilos. Une fois au point, elles seront reliées à la prothèse par une prise implantée dans l’os derrière l’oreille, une zone réduisant le risque d’infection. Mais sur le long terme, c’est au contact de la prothèse que les infections peuvent surtout se développer. En revanche, lorsqu’une prothèse cardiaque génère des accidents vasculaires, c’est généralement peu de temps après son implantation…

C’est donc bien un véritable baptême du feu que s’apprête à passer le cœur Carmat. En effet, dans le domaine des prothèses cardiaques, « de bons résultats obtenus sur animaux ne se traduisent pas forcément par de bons résultats chez l’homme », rappelle le Pr Couëtil. « Personne ne peut donc prédire ce que donneront les essais cliniques : il faut rester extrêmement prudent ».

Les autres cœurs artificiels

Le cœur Carmat n’est pas le premier cœur artificiel total. En 1982 déjà, à Salt Lake City, le chirurgien américain William de Vries implante sur un malade un modèle nommé Jarvik-7® : il ne survivra que 112 jours. Suivront d’autres échecs, marqués par la survenue d’accidents vasculaires cérébraux (AVC) chez de nombreux patients. Le programme est abandonné.

Aujourd’hui, seuls deux modèles américains sont sur le marché : l’AbioCor® de la société Abiomed et le CardioWest®, une adaptation du Jarvik-7 développée par la société SynCardia. Mais contrairement au cœur Carmat, aucun n’est doté d’une autorégulation physiologique si poussée, ni de matériaux biologiques compatibles avec le sang. Et ils présentent plusieurs limites…

Testé sur l’homme, l’AbioCor a provoqué des AVC chez certains patients ; il bénéficie toutefois d’une autorisation compassionnelle, bien qu’aucune nouvelle implantation ne semble avoir eu lieu depuis 2009. Le CardioWest est quant à lui autorisé pour des patients en attente de greffe ou en solution définitive. Durant les essais cliniques, il a en effet permis aux volontaires d’attendre une greffe dans 79 % des cas, après 79 jours en moyenne ; mais les complications infectieuses, hémorragiques et thromboemboliques restent importantes.

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