Un patch cardiaque capable de limiter les dommages musculaires après une crise cardiaque ? C’est la démonstration de cette équipe de l’Université Brown (Rhode Island) qui a conçu un nouveau type de dispositif adhésif, qui peut être placé directement sur le cœur et contribue à réduire l'étirement du muscle cardiaque qui se produit après la crise cardiaque. Un patch documenté dans la revue Nature Biomedical Engineering, qui illustre les progrès remarquables accomplis en cardiologie et bioingénierie.
Le patch, fabriqué à partir d'un matériau hydrogel, a été développé à l'aide de simulations informatiques de la fonction cardiaque, qui ont permis d'affiner les propriétés mécaniques du matériau. L’étude préliminaire, menée chez le rat, montre que le patch permet de prévenir efficacement le remodelage du ventricule gauche ou l’étirement du muscle cardiaque qui intervient fréquemment après une crise cardiaque. Ce remodelage peut réduire le fonctionnement de la chambre de pompage principale du cœur. La recherche montre également que ce patch correctif optimisé par ordinateur surpasse toutes les procédures correctives actuelles.
Cette collaboration entre des chercheurs en modélisation informatique et en mécanique de la School of Engineering de l’Université Brown, des chercheurs en cardiologie de l’Université de Fudan et de Soochow (Chine), avait pour objectif de développer un support mécanique pour le tissu endommagé, afin d’optimiser ses chances de guérir. « Une des raisons pour lesquelles il est difficile pour le cœur de récupérer après une crise cardiaque est qu'il doit continuer à faire le plein », explique un co-auteur de l’étude, Huajian Gao, professeur d'ingénierie à Brown. Si de précédentes études ont montré que les correctifs mécaniques peuvent être efficaces, aucune recherche encore n’avait été menée sur les propriétés mécaniques optimales d’un tel correctif. En conséquence, l’épaisseur et la rigidité des patchs varient considérablement. Pourtant il est crucial que leurs propriétés soient parfaitement adaptées.
Le patch doit donc être parfaitement adapté en termes de flexibilité : Si le matériau est trop dur ou trop raide, le mouvement du cœur peut être réduit et si le matériau est trop mou, la fonction cardiaque réduite. Les chercheurs ont mis au point un modèle informatique du « cœur battant », qui rend compte, au mieux, de la dynamique mécanique du cœur puis du patch lorsque celui-ci est fixé à l'extérieur du cœur. Une partie de l’algorithme modélise la fonction cardiaque normale soit l'expansion et la contraction, une seconde partie évalue comment le patch influence la fonction cardiaque, et permet de s’assurer que le patch ne « confine » pas le cœur. Enfin, une partie modélise la manière dont le cœur se remodèle après l’infarctus du myocarde.
Un matériau hydrogel parfaitement adapté : le matériau est à base d'amidon d'origine alimentaire, viscoélastique, ce qui signifie qu'il combine des propriétés fluides et solides. Il a des propriétés fluides allant jusqu’à un certain degré de contrainte, puis au-delà il se rigidifie. Le matériau s’avère idéal à la fois pour accueillir le mouvement du cœur et pour apporter le soutien nécessaire à sa fonction. Le matériau est également bon marché : un patch coûte moins d’un centime, selon les chercheurs, facile à fabriquer. Des expériences ont également démontré son absence de toxicité. Enfin, des études chez l’animal confirment ici son efficacité à réduire les dommages post-infarctus.
Bref, ce patch innovant apporte un support mécanique presque optimal après un infarctus du myocarde en maintenant le meilleur débit cardiaque et en réduisant considérablement la surcharge des cardiomyocytes restants.
En effet, les marqueurs biochimiques suggèrent que le patch réduit la mort cellulaire, l'accumulation de tissu cicatriciel et le stress oxydatif dans les tissus endommagés par la crise cardiaque.
Source: Nature Biomedical Engineering 15 April 2019 A viscoelastic adhesive epicardial patch for treating myocardial infarction
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Équipe de rédaction Santélog Juin 12, 2019Rédaction Santé log
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