Des ingénieurs de l’Université Northwestern ont mis au point un stimulateur cardiaque révolutionnaire, d’une taille si réduite qu’il peut être injecté dans le corps via une simple seringue. Cette avancée technologique offre une solution prometteuse, notamment pour les nouveau-nés souffrant de malformations cardiaques congénitales.
Plus petit qu’un grain de riz, ce dispositif est associé à un patch souple et sans fil, appliqué sur la poitrine du patient. Ce patch contrôle la stimulation cardiaque en émettant des impulsions lumineuses lorsqu’un rythme irrégulier est détecté. Ces impulsions, capables de traverser la peau et les tissus, activent le stimulateur cardiaque de manière précise.
Conçu pour une utilisation temporaire, le stimulateur cardiaque se dissout naturellement une fois son rôle terminé. L’ensemble de ses composants est biocompatible, éliminant ainsi la nécessité d’une intervention chirurgicale pour le retirer. Les essais ont démontré son efficacité sur des modèles animaux de différentes tailles, ainsi que sur des cœurs humains provenant de donneurs.
« Nous avons développé ce qui est, à notre connaissance, le plus petit stimulateur cardiaque au monde », a déclaré John A. Rogers, pionnier de la bioélectronique à Northwestern et responsable du développement de l’appareil. « Il existe un besoin crucial de stimulateurs cardiaques temporaires en chirurgie cardiaque pédiatrique, et la miniaturisation est un atout majeur. Plus c’est petit, moins l’impact sur le corps est important. »
Le cardiologue Igor Efimov, co-directeur de l’étude, souligne l’importance de cette innovation pour les enfants : « Environ 1 % des enfants naissent avec des malformations cardiaques congénitales, quel que soit leur pays d’origine. Ces enfants ont souvent besoin d’une stimulation temporaire après une opération. Le cœur se répare généralement en une semaine, mais ces sept jours sont cruciaux. Nous pouvons désormais placer ce petit stimulateur cardiaque et le contrôler avec un patch doux et portable, sans intervention chirurgicale supplémentaire. »
Ce dispositif s’appuie sur des recherches antérieures menées par l’équipe de Rogers et Efimov, qui avaient déjà développé un premier stimulateur cardiaque soluble. Les méthodes actuelles nécessitent la pose d’électrodes reliées à un stimulateur externe, ce qui peut entraîner des complications telles que des infections ou des lésions tissulaires lors du retrait. Ce nouveau stimulateur cardiaque soluble élimine ces risques.
L’innovation réside également dans son alimentation. Contrairement au modèle précédent, qui utilisait la communication en champ proche, le nouveau stimulateur cardiaque fonctionne grâce à une cellule galvanique, une batterie simple qui transforme l’énergie chimique en énergie électrique. Les biofluides corporels servent d’électrolyte pour activer la batterie, tandis qu’une lumière infrarouge, émise par le patch, permet de contrôler le dispositif.
« La lumière infrarouge traverse très bien le corps », explique Efimov. « Si la fréquence cardiaque du patient diminue, le patch détecte cela et active une diode électroluminescente qui clignote à un rythme normal. »
Les chercheurs envisagent également de déployer plusieurs de ces stimulateurs cardiaques à l’extérieur du cœur, contrôlés individuellement par différentes couleurs de lumière, pour une synchronisation plus précise et personnalisée. Ils pourraient également être intégrés à d’autres dispositifs médicaux, comme les valves cardiaques artificielles.
« En raison de sa petite taille, ce stimulateur cardiaque peut être intégré à presque n’importe quel type de dispositif implantable », précise Rogers. « Nous pouvons ainsi améliorer les implants traditionnels en fournissant une stimulation plus fonctionnelle. »
Les résultats de cette étude seront publiés le 2 avril dans la revue Nature. Le projet a été financé par l’Institut Querrey Simpson pour la bioélectronique, la Fondation Leducq et les National Institutes of Health (subvention n° R01 HL141470).