Un patch à ultrasons pourrait constituer le futur stimulateur cardiaque
infohightech ·
Aussi fiables qu'une montre de qualité, les stimulateurs cardiaques envoient des impulsions électriques pour maintenir un rythme cardiaque régulier. Mais contrairement à une montre, le remplacement des piles nécessite une intervention chirurgicale, parfois tous les cinq ans . Bien que les risques liés à l'implantation d'un stimulateur cardiaque soient faibles, toute intervention chirurgicale comporte un risque de complications.
Une équipe de scientifiques californiens et du Massachusetts a mis au point un stimulateur cardiaque fonctionnant sans intervention chirurgicale. Leurs travaux ont été publiés la semaine dernière dans la revue Nature Biomedical Engineering . Les chercheurs ont développé une alternative portable au stimulateur cardiaque traditionnel, de la taille d'un iPod Shuffle environ. Ce dispositif, fixé sur la poitrine du patient, émet des ultrasons qui stimulent le cœur et lui permettent de battre.
Mais la technologie des ultrasons n'est qu'un élément parmi d'autres qui permettent le fonctionnement de ce stimulateur cardiaque non invasif. Les patients subiraient une thérapie génique pour aider les cellules cardiaques à réagir aux ondes à haute fréquence. Administré par une simple injection, ce traitement amplifierait le signal des ondes de l'appareil à ultrasons.
Cette approche s'est avérée efficace chez les rats, les cœurs de porc (utilisés pour leur ressemblance avec les cœurs humains) et des échantillons de cellules cardiaques humaines.
« Il s’agit d’une étude très novatrice et prometteuse », déclare le Dr Roger J. Hajjar , directeur de l’Institut de thérapie génique et cellulaire du Mass General Brigham, qui n’a pas participé aux travaux. Quant à la démonstration de l’innocuité et de l’efficacité potentielles de cette technologie, il ajoute : « Ces résultats sont impressionnants. »
Comment un stimulateur cardiaque à ultrasons fonctionnerait-il pour les patients ?
En milieu clinique, le traitement débuterait par une injection de thérapie génique qui aide les cellules cardiaques à « entendre » les ultrasons. Ce procédé consiste à inciter les cellules à produire une protéine sensible au son dans les canaux ioniques présents sur leurs membranes. Ce type de thérapie est appelé « sonogénétique » : il s’agit de préparer les cellules à réagir au son. Le principe est similaire à celui de l’ optogénétique , une autre forme de thérapie génique qui rend les cellules sensibles à la lumière et qui a été étudiée pour le traitement des troubles de l’audition et de la douleur.
Point important, cette thérapie génique ne modifie pas l'ADN, explique Gengxi Lu , qui était chercheur postdoctoral en génie mécanique au MIT lors de la rédaction de l'article et qui est aujourd'hui ingénieur senior en ultrasons chez Meta . Selon lui, le traitement introduit plutôt de l'ARN dans les cellules, les incitant à produire la protéine sensible aux ultrasons sans altérer leur code génétique.
Un dispositif portable serait alors collé sur la poitrine du patient, à la manière d'un pansement. Ce dispositif est relié par câble à un module de données et d'alimentation qui peut être placé dans une poche de pantalon. Il ressemblerait à une pompe à insuline .
Le patch à ultrasons est programmé pour émettre des ondes à haute fréquence que captent les protéines cellulaires. Ces signaux stimulent les canaux ioniques des cellules, permettant ainsi l'entrée de calcium. Cet afflux d'ions calcium déclenche les battements cardiaques.
La sonogénétique est-elle une solution viable ?
Selon Chen Gong, doctorant à l'Université de Californie du Sud au moment des travaux et actuellement chercheur postdoctoral au MIT, la sonogénétique offre de nombreuses perspectives de recherche pour résoudre divers problèmes de santé. Des chercheurs de Harvard , de l'Université de Californie à Los Angeles et de Caltech ont également contribué à ces travaux.
Images sources : Chen Gong, Qifa Zhou et al.
Grâce à la technologie de la sonogénétique, « nous pouvons moduler presque partout où nous voulons stimuler, comme à l'intérieur du cerveau, des yeux, d'autres organes », explique-t-il.
Le stimulateur cardiaque à ultrasons doit encore faire ses preuves. Pour que ce dispositif soit cliniquement applicable, explique le Dr Hajjar, il devrait présenter une fiabilité comparable à celle des stimulateurs cardiaques traditionnels , notamment en cas de facteurs limitants tels que l'effort physique, une utilisation prolongée et des différences anatomiques. Par ailleurs, la thérapie génique, bien qu'approuvée par la FDA dans certains cas, se heurte à des obstacles liés aux coûts, à la sécurité et à la réglementation.
« La question principale n’est pas de savoir si le dispositif à ultrasons fonctionne – il semble très prometteur – mais si les avantages d’un système de stimulation non invasif justifient d’exposer les patients à une thérapie génique cardiaque alors que les stimulateurs cardiaques actuels présentent déjà une excellente sécurité et d’excellentes performances », explique-t-il. « C’est ce qui déterminera en fin de compte l’ampleur des opportunités cliniques. »