Des chercheurs du MIT ont créé un pacemaker autocollant : sans implant, ni chirurgie

Le pacemaker, ou stimulateur cardiaque, sauve des vies depuis bientôt 70 ans en aidant le cœur à battre à une fréquence normale. Toutefois, même si l'opération pour implanter l'appareil est devenue courante, elle n'est pas sans risques. Pour éviter d'avoir recours à la chirurgie, des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) aux États-Unis, ainsi que de l'université de Californie Sud et d'autres universités, ont mis au point un appareil d'un nouveau genre.

Dans un article publié dans la revue Nature Biomedical Engineering, ils ont réussi à créer un pacemaker sous la forme d’un patch de la taille d'un timbre-poste qui stimule le cœur via des ultrasons. Cette avancée éviterait ainsi toute opération risquée, puisque l'appareil serait entièrement externe au corps. Ils ont déjà testé la stimulation par ultrasons sur des cellules cardiaques humaines et montré que les impulsions d'ultrasons maintiennent les contractions normales des cellules. Ils ont aussi testé une version miniaturisée sur des rats, qui a rapidement corrigé des arythmies et restauré des contractions cardiaques normales.

Un prototype de pacemaker qui fonctionne sans intervention chirgurgicale. © Chen Gong et al.

La sonogénétique, ou comment rendre les cellules sensibles au son

De précédentes études sur des animaux ont montré que des ultrasons étaient capables d'activer des cellules cardiaques, mais l'effet était trop faible. Les chercheurs se sont tournés vers la sonogénétique, une nouvelle approche qui s'appuie sur l'optogénétique. Là où l'optogénétique introduit des modifications génétiques dans certaines cellules afin de les faire réagir à la lumière, la sonogénétique les fait réagir aux sons, ou plus particulièrement aux ultrasons.

Les chercheurs ont modifié des cellules souches embryonnaires. Les ultrasons provoquent l'ouverture de certains canaux ioniques dans les cellules cardiaques ainsi obtenues. Ceci laisse entrer du calcium, ce qui donne le signal à ces cellules de se contracter et de battre. Le pacemaker nécessiterait donc le recours à la génie génétique, comme certains traitements déjà utilisés pour la drépanocytose ou l'amyotrophie spinale.

Un patch autocollant de la taille d’un timbre-poste

L'appareil est composé d'un patch autocollant intégrant de minuscules transducteurs à ultrasons, dont la colle est un hydrogel développé par les chercheurs pour adhérer à la peau sans affaiblir les ultrasons. Les transducteurs peuvent générer des ondes à des fréquences spécifiques, et sont connectés à un boîtier externe contenant l'électronique et la batterie.

Ce n'est pas la première fois que ce groupe de chercheurs travaille sur ce type d'appareil. Ils avaient déjà créé un autocollant similaire, mais celui-ci utilisait les ultrasons pour effectuer une échographie des organes. Ils espèrent combiner ces deux approches pour créer un patch capable de surveiller la santé cardiaque tout en stimulant le cœur.

De l’imagerie médicale à la stimulation en boucle fermée

Les chercheurs comptent aussi améliorer leur prototype en « réduisant la taille de ces patchs et en les intégrant davantage, afin qu'ils soient plus faciles à porter, plus stables et plus précis sur le long terme ». Une fois le tout au point, les patients recevraient une injection unique, comme un vaccin, pour introduire la thérapie génique, puis ils pourraient placer l'autocollant sur leur peau pour réguler et surveiller leur cœur.

Cet appareil ne serait d'ailleurs pas limité au cœur. L'équipe estime qu'il pourrait être utilisé sur différentes parties du corps pour une surveillance continue et une stimulation thérapeutique en boucle fermée. Des chercheurs explorent déjà l'utilisation d'ultrasons dans le cerveau pour le traitement des maladies de Parkinson et d’Alzheimer, entre autres.