Comment fonctionne le rechargement de la batterie du cœur artificiel CARMAT

Le cœur CARMAT est un cœur artificiel « total » (qui remplace l’ensemble du cœur) destiné aux personnes présentant une insuffisance cardiaque bi-ventriculaire terminale. Cette prothèse de pointe -la plus avancée sur le plan technologique- encore en cours de développement présente d’indéniables atouts pour le malade dont elle améliore la qualité de vie : elle est non bruyante mais aussi et surtout pulsatile et autorégulée, donc capable d’augmenter son débit pour l’adapter aux efforts et à la vie quotidienne, et elle dispose en outre d’une bonne autonomie (5 heures).

Architecture et principe de fonctionnement global

La prothèse créée par les ingénieurs de CARMAT comprend donc deux cavités ventriculaires droite et gauche comme le cœur naturel. Ces cavités sont séparées en deux par une bio-membrane souple. Ce qui ménage un passage pour le sang, un pour ce que Carmat appelle le liquide d’actionnement. Un sac externe contient ce liquide et bat au rythme cardiaque. Par impulsion hydraulique grâce à deux pompes miniatures, le liquide d’actionnement déplace cette bio-membrane. Et on retrouve le mouvement de la paroi ventriculaire du cœur humain. Ce mouvement provoque l’admission et l’éjection du sang.

Enfin, un dispositif électronique régule le fonctionnement de cette prothèse en fonction des besoins des patients à partir d’informations données par des capteurs. Des capteurs de pressions et des inclinomètres fournissent en temps réel des informations sur la circulation sanguine et permettent au système d’adapter son régime en fonction de l’état du patient : debout ou allongé, au repos ou en activité. Le tout a été miniaturisé au possible pour limiter la taille de l’équipement interne.

Alimentation électrique : batteries externes et câble transcutané

Enfin ce coeur artificiel doit être alimenté par des batteries externes portées à la ceinture par exemple. Problème : il lui faut de l’énergie. Un câble transcutané relie la pompe située à l’intérieur du corps à une batterie externe. Le câble d’alimentation externe du CARMAT sort du ventre, ce qui exige un pansement abdominal, augmente le risque infectieux et empêche les bains.

La pompe tire son énergie de piles branchées à l’extérieur, pour pouvoir les remplacer facilement. L’autre objectif de Carmat était d'améliorer l'autonomie des batteries et de limiter la charge externe, car la pompe tire son énergie de piles branchées à l'extérieur, pour pouvoir les remplacer facilement. Pour rappel, le premier cœur artificiel testé chez l'Homme s'accompagnait de 180 kg d'équipements que le patient devait traîner avec lui. Mais cela, c'était avant, en 1982 exactement.

Caractéristiques pratiques des batteries

Des batteries de trois kilos avec une autonomie d'une douzaines d'heures. Carmat souhaitait à son lancement plus de 12 heures grâce à des piles à combustible pesant moins de 3 kg et porté à la ceinture. Depuis, aucune précision n'a été apportée sur une telle réalité aujourd'hui. Cette prothèse de pointe ... dispose en outre d’une bonne autonomie (5 heures).

Rechargement et gestion de l’autonomie au quotidien

La pompe tire son énergie de piles branchées à l’extérieur, pour pouvoir les remplacer facilement. Enfin ce coeur artificiel doit être alimenté par des batteries externes portées à la ceinture par exemple. Des batteries de trois kilos avec une autonomie d'une douzaines d'heures.

Le câble d’alimentation externe du CARMAT sort du ventre, ce qui exige un pansement abdominal, augmente le risque infectieux et empêche les bains. La présence de ce câble transcutané impose des précautions d’hygiène et des contraintes dans le quotidien du patient, notamment pour le rechargement et le remplacement des batteries.

La pompe tire son énergie de piles branchées à l’extérieur, pour pouvoir les remplacer facilement. Carmat souhaitait à son lancement plus de 12 heures grâce à des piles à combustible pesant moins de 3 kg et porté à la ceinture. Depuis, aucune précision n'a été apportée sur une telle réalité aujourd'hui.

Impacts cliniques et logistiques du système de recharge

Sur un plan technique, d’une part : le câble d’alimentation externe du CARMAT sort du ventre, ce qui exige un pansement abdominal, augmente le risque infectieux et empêche les bains. D’autre part, la machine consomme beaucoup d’énergie. Enfin, cette prothèse n’est pas encore suffisamment miniaturisée pour certains thorax et ne peut être implantée qu’à une femme sur quatre : son format, pour l’instant, la rend quasiment exclusivement réservée aux hommes.

La nécessité d’avoir des batteries externes implique que le patient ou son entourage apprennent à gérer le rechargement et le remplacement des piles, à surveiller l’état de charge et à anticiper des opérations de maintenance. Seuls des chirurgiens hyper spécialisés peuvent manipuler ces organes de haute technologie.

Autonomie, confort et perspectives technologiques

L'autre objectif de Carmat était d'améliorer l'autonomie des batteries et de limiter la charge externe, car la pompe tire son énergie de piles branchées à l'extérieur, pour pouvoir les remplacer facilement. Carmat souhaitait à son lancement plus de 12 heures grâce à des piles à combustible pesant moins de 3 kg et porté à la ceinture.

Son espérance de vie devrait être d'au moins 5 ans, pour une survie espérée de 50 % des patients à 9 ans. Il s'agit d'une réelle avancée puisque sans cette technologie, les patients ne vivent pas au-delà d'une année. Mais ces objectifs restent à modérer : on manque encore de recul sur l'être humain.

Contextes d'utilisation et enjeux

La pénurie de greffons (actuellement on compte deux fois moins de greffons que de malades nécessitant une transplantation) a ouvert la voie aux cœurs artificiels, le plus souvent pour permettre d’attendre un cœur disponible. Autant dire que beaucoup d’espoirs reposent sur le cœur CARMAT, dont les créateurs espèrent, à terme, qu’il puisse être implanté définitivement et soit un cœur de remplacement pérenne.

La prothèse est implantée dans la cage thoracique et raccordée aux oreillettes naturelles. La prothèse créée par les ingénieurs de CARMAT comprend donc deux cavités ventriculaires droite et gauche comme le cœur naturel. Elle peut être implantée dans l’attente d’une greffe ou de façon définitive.

Études cliniques, résultats et perspectives d’homologation

Une première étude de faisabilité, baptisée PIVOT et lancée en 2016, a donné lieu en janvier 2019 à une annonce de bons résultats, avec chez 70% des patients (10 ont été implantés depuis août 2016) une survie à six mois (avec la prothèse ou une transplantation réussie dans les six mois suivant son implantation). Après les résultats de la première étude clinique sur ce cœur artificiel, l’étude pivot s’est poursuivie au Danemark, en République tchèque et au Kazakhstan.

En cette fin d’année 2019, le cœur Carmat devrait obtenir la norme CE. Le cœur Carmat est actuellement dans la première des deux phases d'essais cliniques prévues avant une homologation et commercialisation dans l'Union européenne.

Coût et accessibilité

L'implantation aujourd'hui de ce coeur coûte grosso modo celui d'une greffe. Celle-ci coûte cher, aux alentours de 150.000 euros, autant qu'une greffe. Reste à savoir si la sécurité sociale pourra la prendre en charge. Gros avantage : ce coeur Carmat évite les traitements immunosuppresseurs contre les risques de rejets : des traitements très onéreux de l'ordre de 20 mille euros par an.

Maintenance quotidienne : résumé pratique pour le patient

Porter les batteries externes (par exemple à la ceinture) et apprendre à les remplacer rapidement car la pompe tire son énergie de piles branchées à l’extérieur.
Surveiller l’état du câble transcutané et du pansement abdominal, car le câble d’alimentation externe du CARMAT sort du ventre et augmente le risque infectieux.
Anticiper la recharge et le remplacement des piles en fonction de l’autonomie disponible : la prothèse dispose en outre d’une bonne autonomie (5 heures), des batteries de trois kilos avec une autonomie d'une douzaine d'heures ont été envisagées.
Respecter les recommandations des équipes chirurgicales et des centres habilités, seuls trois centres hospitaliers sont habilités en France à réaliser les implantations du cœur de Carmat.

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Points à améliorer et défis restants

Réduire ou éliminer le câble transcutané afin de diminuer le risque infectieux et d’améliorer le confort (possibilité de bains, moins de pansements).
Allonger l’autonomie des batteries et miniaturiser davantage le système pour être compatible avec un plus grand nombre de patients, notamment les femmes dont le thorax est souvent moins volumineux.
Optimiser les systèmes de recharge et imaginer des solutions sans fils ou internes pour réduire la charge externe et les contraintes logistiques.

C’est la société CARMAT (« Car » pour Carpentier et « Mat » pour la société Matra) qui développe son brevet (déposé en 1988 avec l’Université Pierre et Marie Curie) sur cette prothèse biocompatible. Le Professeur Alain Carpentier est chirurgien cardiaque spécialisé dans la transplantation. Imaginé depuis des années par le chirurgien Alain Carpentier et officialisé depuis 2008, le cœur artificiel de Carmat vient d'être implanté à l'hôpital parisien Georges-Pompidou chez un homme de 75 ans, souffrant d'insuffisance cardiaque avancée et ne pouvant recevoir de greffon.

La demande potentielle est énorme. On fait 300 transplantations cardiaques en France alors qu'il faudrait au moins 3.000 coeurs chaque année affirme le professeur Alain Carpentier qui est le concepteur de cette technologie avec Carmat. Aujourd'hui dans le monde plus de 100 mille insuffisants cardiaques sont dans l'attente d une greffe. Un marché potentiel énorme.

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