La maison-mère d’Airbus conçoit un cœur artificiel technologiquement avancé pour une société spin-off comme Carmat SAS. D’ici trois ans, le dispositif pourrait être validé pour une utilisation sur l’Homme.
Depuis plus de 15 ans, la société European Aeronautics Defence & Space, - mieux connue sous le nom de EADS - maison-mère du constructeur d’avions Airbus, a travaillé sur un projet secret qui a été « plus difficile à fabriquer que d’aller sur la Lune », selon son instigateur, le célèbre chirurgien cardiaque français Alain Carpentier.
La mission? Mettre au point un cœur artificiel très innovant pour l’Homme. En puisant dans l’industrie aérospatiale en matière de modélisation, de tests extrêmes, de miniaturisation, et de conception d’environnements sévères, - ainsi que dans les dernières avancées en médecine, en biologie, et en science des matériaux – les chercheurs d’EADS avaient espéré aller plus tôt bien au-delà (et pas entièrement réussi) des dispositifs comme le fameux coeur artificiel Jarvik, le premier du genre à avoir été implanté dans l’être humain au début des années 1980.
Le 27 octobre dernier, le fruit du long travail d’EADS a finalement été dévoilé lors d’une conférence de presse à Paris, et les scientifiques disent que le nouveau dispositif pourrait représenter une avancée majeure pour les millions de personnes dans le monde qui souffrent de maladies cardio-vasculaires, dont plus de 10 millions de personnes meurent chaque année. Parmi les avantages du cœur sur ses prédécesseurs: il emploie deux pompes internes pour faire circuler le sang vers les poumons et dans le corps, plutôt que la seule pompe typique des conceptions plus anciennes.
La nouvelle conception utilise également des matériaux biopolymères d’avant-garde qui promettent de réduire la formation de caillots sanguins dangereux - un problème persistant pour les précédents coeurs artificiels. Ainsi, il devrait même permettre aux patients de ne plus subir l’utilisation de médicaments anticoagulants. Par ailleurs, des capteurs et des logiciels de régulation sont capables d’ajuster la vitesse du coeur et la pression en fonction du niveau de l’effort de l’utilisateur, permettant une variété bien plus importante d’activités physiques. « La seule chose que le patient ne sera pas en mesure de faire, c’est de courir le marathon. », dit Carpentier.
La mission? Mettre au point un cœur artificiel très innovant pour l’Homme. En puisant dans l’industrie aérospatiale en matière de modélisation, de tests extrêmes, de miniaturisation, et de conception d’environnements sévères, - ainsi que dans les dernières avancées en médecine, en biologie, et en science des matériaux – les chercheurs d’EADS avaient espéré aller plus tôt bien au-delà (et pas entièrement réussi) des dispositifs comme le fameux coeur artificiel Jarvik, le premier du genre à avoir été implanté dans l’être humain au début des années 1980.
Le 27 octobre dernier, le fruit du long travail d’EADS a finalement été dévoilé lors d’une conférence de presse à Paris, et les scientifiques disent que le nouveau dispositif pourrait représenter une avancée majeure pour les millions de personnes dans le monde qui souffrent de maladies cardio-vasculaires, dont plus de 10 millions de personnes meurent chaque année. Parmi les avantages du cœur sur ses prédécesseurs: il emploie deux pompes internes pour faire circuler le sang vers les poumons et dans le corps, plutôt que la seule pompe typique des conceptions plus anciennes.
La nouvelle conception utilise également des matériaux biopolymères d’avant-garde qui promettent de réduire la formation de caillots sanguins dangereux - un problème persistant pour les précédents coeurs artificiels. Ainsi, il devrait même permettre aux patients de ne plus subir l’utilisation de médicaments anticoagulants. Par ailleurs, des capteurs et des logiciels de régulation sont capables d’ajuster la vitesse du coeur et la pression en fonction du niveau de l’effort de l’utilisateur, permettant une variété bien plus importante d’activités physiques. « La seule chose que le patient ne sera pas en mesure de faire, c’est de courir le marathon. », dit Carpentier.
L’ingéniosité de la technologie européenne
Maintenant que le cœur artificiel a été annoncé, la responsabilité en sera donnée à la nouvelle société spin-off d’EADS nommée Carmat - fusion des noms Carpentier et Matra, une société d’ingénierie française qui a été absorbée par EADS en 2000. EADS conservera ses parts dans l’entreprise, qui sera financée, en part plus importante, par la société d’investissement française Truffle Capital. Carmat est sur le point de commencer des essais cliniques, et dans l’attente de l’approbation des autorités médicales françaises, le cœur artificiel pourrait être implanté dans le premier patient humain d’ici trois ans.
Pour Carpentier, c’est, à 75 ans, la réalisation du rêve de toute une vie et la touche finale d’une carrière qui a fait de lui le plus célèbre cardiologue de France. Il est particulièrement heureux du fait qu’il s’agit d’une invention européenne. Il y a environ 30 ans, le médecin avait demandé le financement et la réalisation d’une invention révolutionnaire : les premières valves cardiaques biomécaniques mondiales. Il avait alors dû traverser l’Atlantique pour trouver un partenaire en Edwards Lifesciences. Les valves Carpentier Edwards, qui sont fabriquées à partir de valves aortiques de porcs, traitées chimiquement, sont maintenant leader mondial du marché de remplacement de valves s’élevant à 800 millions de dollars annuels. Cette fois-ci, grâce à EADS et à d’autres investisseurs européens, Carpentier n’a pas eu besoin de l’aide des États-Unis – une preuve du soutien grandissant de l’Europe pour des innovations technologiques de plus en plus risquées.
Les experts indépendants affirment que la conception du cœur artificiel Carmat a pour ambition d’avoir une grande avance sur les solutions de rechange mises au point aux États-Unis et en Asie. Deux compagnies américaines, Abiomed et MagScrew, font déjà des coeurs artificiels, et d’autres prototypes ont été développés au Japon et en Corée. « Le coeur Carmat représente probablement une avancée significative. », explique le Dr Robert Kormos, responsable du programme sur les cœurs artificiels à l’Université de Pittsburgh et membre du conseil d’administration de la Société américaine des chirurgiens en transplantation, qui n’est pas lié au projet et qui n’a pas été informé du le dispositif. « Si les allégations s’avèrent être une réalité, ils ont un dispositif qui a un avantage considérable sur la technologie actuelle. »
Les percées du cœur Carmat doivent beaucoup aux dernières avancées en matière de haute technologie, y compris l’imagerie médicale et la modélisation informatique. « On s’attend également à ce que ces outils aident au développement d’autres parties biologiques du corps tels que les reins artificiels et les foies dans les 30 prochaines années », explique Philippe Pouletty, médecin qualifié et directeur de Truffle Capital. « Mais les cœurs sont susceptibles d’être les premiers organes à être perfectionnés. », note Patrick Coulombier, membre de l’équipe secrète d’EADS depuis 2001 et maintenant, directeur de la société Carmat.
Pour Carpentier, c’est, à 75 ans, la réalisation du rêve de toute une vie et la touche finale d’une carrière qui a fait de lui le plus célèbre cardiologue de France. Il est particulièrement heureux du fait qu’il s’agit d’une invention européenne. Il y a environ 30 ans, le médecin avait demandé le financement et la réalisation d’une invention révolutionnaire : les premières valves cardiaques biomécaniques mondiales. Il avait alors dû traverser l’Atlantique pour trouver un partenaire en Edwards Lifesciences. Les valves Carpentier Edwards, qui sont fabriquées à partir de valves aortiques de porcs, traitées chimiquement, sont maintenant leader mondial du marché de remplacement de valves s’élevant à 800 millions de dollars annuels. Cette fois-ci, grâce à EADS et à d’autres investisseurs européens, Carpentier n’a pas eu besoin de l’aide des États-Unis – une preuve du soutien grandissant de l’Europe pour des innovations technologiques de plus en plus risquées.
Les experts indépendants affirment que la conception du cœur artificiel Carmat a pour ambition d’avoir une grande avance sur les solutions de rechange mises au point aux États-Unis et en Asie. Deux compagnies américaines, Abiomed et MagScrew, font déjà des coeurs artificiels, et d’autres prototypes ont été développés au Japon et en Corée. « Le coeur Carmat représente probablement une avancée significative. », explique le Dr Robert Kormos, responsable du programme sur les cœurs artificiels à l’Université de Pittsburgh et membre du conseil d’administration de la Société américaine des chirurgiens en transplantation, qui n’est pas lié au projet et qui n’a pas été informé du le dispositif. « Si les allégations s’avèrent être une réalité, ils ont un dispositif qui a un avantage considérable sur la technologie actuelle. »
Les percées du cœur Carmat doivent beaucoup aux dernières avancées en matière de haute technologie, y compris l’imagerie médicale et la modélisation informatique. « On s’attend également à ce que ces outils aident au développement d’autres parties biologiques du corps tels que les reins artificiels et les foies dans les 30 prochaines années », explique Philippe Pouletty, médecin qualifié et directeur de Truffle Capital. « Mais les cœurs sont susceptibles d’être les premiers organes à être perfectionnés. », note Patrick Coulombier, membre de l’équipe secrète d’EADS depuis 2001 et maintenant, directeur de la société Carmat.
Les logiciels et les capteurs
Le dispositif Carmat peut d’ores et déjà prétendre être la plus juste réplique de l’anatomie, de la taille et de la fonction d’un véritable cœur. Un vrai cœur, par exemple, a deux ventricules, cavités permettant de pomper le sang veineux dans les poumons et le sang oxygéné dans le corps. Le cœur Carmat a de la même manière deux pompes qui jouent le même rôle - une première pour un dispositif artificiel. « Jusqu’à présent, il a été difficile d’avoir assez de place dans le corps pour poser effectivement des pompes pour les côtés droit et gauche du cœur. », dit Pouletty.
Le cœur de Carmat concrétise également une autre première : l’utilisation de membranes internes faites à partir d’une combinaison de polymères et de matériaux biologiques. Avec un design ventriculaire qui réduit au minimum la turbulence du sang, ces matériaux internes avant-gardistes devraient réduire au minimum la création de caillots de sang qui peuvent se déplacer du cœur au cerveau et causer des accidents vasculaires cérébraux. Ces caillots sont la principale raison de l’existence des cœurs artificiels, qui ont eu un succès limité à ce jour. Et, en prévenant la coagulation, le cœur Carmat signifie pour les patients de se passer de médicaments anticoagulants pour le reste de leur vie.
Le cœur de Carmat concrétise également une autre première : l’utilisation de membranes internes faites à partir d’une combinaison de polymères et de matériaux biologiques. Avec un design ventriculaire qui réduit au minimum la turbulence du sang, ces matériaux internes avant-gardistes devraient réduire au minimum la création de caillots de sang qui peuvent se déplacer du cœur au cerveau et causer des accidents vasculaires cérébraux. Ces caillots sont la principale raison de l’existence des cœurs artificiels, qui ont eu un succès limité à ce jour. Et, en prévenant la coagulation, le cœur Carmat signifie pour les patients de se passer de médicaments anticoagulants pour le reste de leur vie.
Peut-être que la plus grande percée du cœur Carmat est l’utilisation de logiciels et de capteurs de pointe pour ajuster sa propre performance. Selon le niveau de l’effort du patient, le cœur régule sa vitesse et la tension artérielle pour procurer plus d’oxygène à l’organisme. Cela permet un exercice physique plus normal, et variable selon que le patient est en position assise, escalade un escalier, ou effectue une marche rapide. Les logiciels intégrés permettront au dispositif d’être contrôlé et diagnostiqué à distance, épargnant aux patients des déplacements fréquents à l’hôpital pour les examens de routine.
« Les porteurs du cœur Carmat profiteront probablement aussi de plus d’autonomie que les bénéficiaires des dispositifs précédents », dit Pouletty. Les alternatives actuelles permettent aux patients, seulement une demi-heure de liberté pour prendre une douche ou accomplir d’autres tâches limitées, avant de devoir recharger une batterie cousue sous leur peau ou de se connecter à une source d’énergie externe. Le cœur Carmat utilise non seulement moins d’énergie, mais peut aussi fonctionner grâce à des batteries rechargeables internes et externes permettant une autonomie de 5 heures. La société espère à terme exploiter les nouvelles sources d’énergie comme les piles à combustible pour accroître encore plus l’autonomie.
« Les porteurs du cœur Carmat profiteront probablement aussi de plus d’autonomie que les bénéficiaires des dispositifs précédents », dit Pouletty. Les alternatives actuelles permettent aux patients, seulement une demi-heure de liberté pour prendre une douche ou accomplir d’autres tâches limitées, avant de devoir recharger une batterie cousue sous leur peau ou de se connecter à une source d’énergie externe. Le cœur Carmat utilise non seulement moins d’énergie, mais peut aussi fonctionner grâce à des batteries rechargeables internes et externes permettant une autonomie de 5 heures. La société espère à terme exploiter les nouvelles sources d’énergie comme les piles à combustible pour accroître encore plus l’autonomie.
Conçu pour « décoller » sans échec
Pour qu’il soit sûr, des défis d’ingénierie restent à relever. Le prototype actuel Carmat est adapté à la cavité thoracique de seulement 70% des patients, principalement de sexe masculin. Le dispositif devra être rétréci avant de pouvoir être utilisé par des femmes et des hommes plus petits. Et même si des tests ont déjà été effectués sur des moutons et des veaux, des problèmes pourraient survenir lorsque le dispositif sera implanté dans son premier bénéficiaire humain.
Mais si l’équipe Carmat a raison, son cœur va avoir une durée de vie de plusieurs années sans défaillance du système. C’est parce qu’il a été conçu en utilisant le même esprit que pour un projet aéronautique. « Lorsque vous développez un avion ou un missile, la première fois qu’il prend son envol, il doit voler sans faille. », dit Pouletty. La durabilité des matériaux est la clé. « Si la technologie principale fait défaut, vous avez besoin d’un système secondaire qui s’enclenche en un centième de seconde pour que votre avion ne se décompose pas dans le ciel. », dit Pouletty. « C’est le niveau de l’ingénierie qui est nécessaire pour un tel dispositif médical complexe. »
Carpentier, qui a déposé son premier brevet pour un cœur artificiel en 1986, a d’abord convaincu le feu industriel français Jean-Luc Lagardère, ancien président d’EADS, pour appuyer son projet il y a deux décennies. Matra, une société aéronautique française, a renforcé son appui aux travaux en 1993, aidant Carpentier à valider les concepts clés dans un milieu industriel. Une équipe à plein temps composée d’ingénieurs de l’aérospatiale et de biologistes a été mise en place en 2001 à EADS, dans les bureaux de Suresnes, banlieue de Paris longeant la Seine.
Les 12 membres de l’équipe sont maintenant les recrues de Carmat, qui sera présidée par Jean-Claude Cadudal, ancien vice-président international d’EADS. L’entreprise a reçu une première injection de capital de 40 millions d’euros, dont 5 millions d’euros de Truffle Capital, 2,25 millions d’euros de EADS et d’une fondation constituée par Carpentier, et 33 millions d’euros en subventions de l’OSEO, organisme du gouvernement français qui finance les projets innovants. Carmat espère obtenir encore des dizaines de millions d’euros au cours des prochaines années.
Mais si l’équipe Carmat a raison, son cœur va avoir une durée de vie de plusieurs années sans défaillance du système. C’est parce qu’il a été conçu en utilisant le même esprit que pour un projet aéronautique. « Lorsque vous développez un avion ou un missile, la première fois qu’il prend son envol, il doit voler sans faille. », dit Pouletty. La durabilité des matériaux est la clé. « Si la technologie principale fait défaut, vous avez besoin d’un système secondaire qui s’enclenche en un centième de seconde pour que votre avion ne se décompose pas dans le ciel. », dit Pouletty. « C’est le niveau de l’ingénierie qui est nécessaire pour un tel dispositif médical complexe. »
Carpentier, qui a déposé son premier brevet pour un cœur artificiel en 1986, a d’abord convaincu le feu industriel français Jean-Luc Lagardère, ancien président d’EADS, pour appuyer son projet il y a deux décennies. Matra, une société aéronautique française, a renforcé son appui aux travaux en 1993, aidant Carpentier à valider les concepts clés dans un milieu industriel. Une équipe à plein temps composée d’ingénieurs de l’aérospatiale et de biologistes a été mise en place en 2001 à EADS, dans les bureaux de Suresnes, banlieue de Paris longeant la Seine.
Les 12 membres de l’équipe sont maintenant les recrues de Carmat, qui sera présidée par Jean-Claude Cadudal, ancien vice-président international d’EADS. L’entreprise a reçu une première injection de capital de 40 millions d’euros, dont 5 millions d’euros de Truffle Capital, 2,25 millions d’euros de EADS et d’une fondation constituée par Carpentier, et 33 millions d’euros en subventions de l’OSEO, organisme du gouvernement français qui finance les projets innovants. Carmat espère obtenir encore des dizaines de millions d’euros au cours des prochaines années.
Le plus grand marché potentiel
Son objectif immédiat est de développer environ 20 cœurs artificiels qui pourront être implantés chez des patients au cours des deux prochaines années. Dans un premier temps, le dispositif sera accordé seulement aux personnes qui n’ont aucun autre recours pour rester en vie. Aujourd’hui, il y a des dizaines de milliers de personnes en attente de transplantations, mais pas assez de cœurs humains pour tout le monde. « En France, par exemple, au moins 10 fois plus de transplantations cardiaques pourraient être effectuées chaque année si les chirurgiens avaient accès à un dispositif artificiel viable. », dit Carpentier. Le coût du cœur Carmat devrait être légèrement moins élevé qu’une greffe de cœur humain, qui coûte en moyenne de 250000 dollars aux États-Unis et 20000 dollars supplémentaires par an dans le cadre du suivi de traitement.
Si les chances de survie et la durée de vie chez les patients qui mourraient sans l’utilisation du cœur artificiel s’avère satisfaisant, le marché du cœur Carmat pourrait être élargi et inclure une plus grande variété de patients avec des problèmes cardiaques moins urgents, qui sont aujourd’hui principalement aidés par des dispositifs d’assistance vasculaire, dit Pouletty. « Si tel est le cas », ajoute-t-il, « le marché potentiel ne s’élèverait pas seulement à des centaines de millions de dollars, mais à des milliards. »
Si les chances de survie et la durée de vie chez les patients qui mourraient sans l’utilisation du cœur artificiel s’avère satisfaisant, le marché du cœur Carmat pourrait être élargi et inclure une plus grande variété de patients avec des problèmes cardiaques moins urgents, qui sont aujourd’hui principalement aidés par des dispositifs d’assistance vasculaire, dit Pouletty. « Si tel est le cas », ajoute-t-il, « le marché potentiel ne s’élèverait pas seulement à des centaines de millions de dollars, mais à des milliards. »
Jennifer L. Schenker traduction L. Traoré