Etats-Unis — Un prototype de stimulateur cardiaque sans fil qui convertit les oscillations du cœur en tension a généré 10,9 % de l’énergie nécessaire pour stimuler un battement de cœur lors d’une expérience en laboratoire.
Si la quantité d’énergie « récoltée » réussie à être augmentée pour mieux alimenter la batterie du stimulateur cardiaque et si le dispositif s’avère sûr et efficace chez l’homme, une future version de ce dispositif pourrait offrir les avantages d’un stimulateur cardiaque sans fil sans les difficultés potentielles liées au remplacement de la batterie.
Le Dr Babak Nazer, professeur agrégé de médecine à l’université de Washington à Seattle, a présenté les résultats de ce dispositif expérimental lors des sessions scientifiques 2023 de l’ American Heart Association (AHA).
« Nous disposons d’un prototype de première génération capable de recueillir 10 % de l’énergie nécessaire pour alimenter le prochain battement de cœur et nous continuons à améliorer de nombreux éléments de notre dispositif – matériau, forme et assemblage – afin d’atteindre au moins 20 % d’efficacité avant de commencer à nouer des relations sérieuses avec des sociétés de dispositifs médicaux existantes », a résumé le Dr Nazer dans une interview accordée à theheart.org | Medscape Cardiology.
L’équipe est impatiente de connaître les réactions des médecins, des chercheurs et des partenaires potentiels des entreprises de dispositifs médicaux, a-t-il ajouté, concernant la quantité d’énergie récoltée et l’économie de la durée de vie de la batterie qu’ils souhaiteraient voir.
« C’est une idée intelligente et intéressante, car lorsque le cœur se contracte, il produit de l’énergie mécanique qui peut être transformée en énergie électrique pour alimenter le stimulateur cardiaque », a déclaré le Dr Kenneth A. Ellenbogen, qui n’a pas participé à cette recherche, à theheart.org | Medscape Cardiology.
Le Dr Ellenbogen, professeur de cardiologie à la faculté de médecine VCU de Richmond, en Virginie, est l’un des coauteurs des recommandations 2018 de l’ACC/AHA/HRS sur l’évaluation et la prise en charge des patients souffrant de bradycardie et d’un retard de conduction cardiaque.
« Il s’agit d’une preuve de concept incroyablement intéressante », a-t-il déclaré, « mais elle ne remplacera en aucun cas le stimulateur cardiaque actuel alimenté par une pile », pour l’instant.
Les piles au lithium actuellement utilisées dans les deux stimulateurs cardiaques sans plomb approuvés « sont en fait très efficaces et peuvent durer 15 ans chez certains patients », a-t-il fait remarquer. Et le prototype utilisé dans l’étude actuelle ne génère qu’environ 10 % de l’énergie électrique nécessaire à un stimulateur cardiaque.
Néanmoins, cette ligne de recherche « a le potentiel, à l’avenir, de réduire considérablement la taille du stimulateur cardiaque sans fil, ou de prolonger considérablement la longévité de la batterie », a-t-il spéculé.
« Nous avons encore un long chemin à parcourir », a concédé le Dr Nazer. L’étude n’a pas pris en compte l’énergie nécessaire à un stimulateur cardiaque pour surveiller le rythme cardiaque et communiquer les résultats au stimulateur. En outre, il n’est pas certain que le dispositif soit sûr et efficace chez l’homme.
Je ne pense pas que nous deviendrons un jour une « machine à mouvement perpétuel », a-t-il déclaré. Le ventricule gauche n’est tout simplement pas aussi efficace et le ventricule droit n’exerce pas une pression aussi forte, en général. « La quantité [d’énergie] que nous devons récolter est une question qui relève du partenaire stratégique ultime et d’une analyse économique », a-t-il déclaré.
« Nous avons des idées de dispositifs de génération 2 pour y parvenir », a ajouté le Dr Nazer. Les travaux futurs se concentreront sur l’amélioration de la collecte d’énergie par la sélection des matériaux, la structure des dispositifs et la conception des circuits.
« Nous espérons prolonger encore la durée de vie de la batterie et élargir l’accès de ce produit aux jeunes patients, qui, nous l’espérons, nécessiteront moins d’implants au cours de leur vie », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse de l’AHA.
Stimulateur cardiaque sans fil à récupération d’énergie
En juillet 2023, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé le premier système de stimulation sans fil à double chambre, l’AVEIR DR d’Abbott, et en 2020, le stimulateur sans fil Micra AV de Medtronic.
Selon le Dr Nazer, un stimulateur sans sonde présente plusieurs avantages par rapport à un stimulateur transveineux classique, notamment un taux d’infection pratiquement nul. Le dispositif n’obstrue aucun vaisseau sanguin et il n’y a pas de problème de sonde.
Les inconvénients sont que la batterie ne peut pas être remplacée aussi facilement que celle d’un stimulateur transveineux. Le retrait d’un stimulateur sans fil, qui se trouve à l’intérieur du cœur, peut s’avérer difficile, de sorte qu’il peut être nécessaire d’implanter de nouveaux stimulateurs à côté des précédents qui ont perdu la charge de leur batterie.
La durée de vie limitée de la batterie et les difficultés de récupération du dispositif à l’intérieur du cœur, après une longue période, limitent l’utilisation des stimulateurs cardiaques sans plomb chez les jeunes patients, a déclaré le Dr Nazer. Les batteries actuelles ne peuvent pas être rechargées et ont une durée de vie estimée à 7-12 ans.
L’équipe de scientifiques a cherché à prolonger la durée de vie de la batterie d’un stimulateur cardiaque sans plomb en récoltant l’énergie des fluctuations de la pression ventriculaire droite à l’aide d’un boîtier composé de matériaux piézoélectriques biocompatibles, « qui peuvent transformer la pression en tension et donc recharger la batterie », écrivent les auteurs.
Ils ont conçu trois prototypes de taille similaire à celle des stimulateurs cardiaques sans plomb actuellement disponibles dans le commerce, qui font environ un tiers de la taille d’une pile AAA.
Ils ont placé les dispositifs dans un simulateur de pression cardiaque pour tester leur tension de sortie en réponse à des pressions oscillantes simulant celles du ventricule droit à une fréquence cardiaque de 60 battements/min. Le meilleur prototype a récolté environ 10 % de l’énergie nécessaire pour rythmer un battement de cœur.