Au cours des dernières décennies, les scientifiques et les médecins ont réalisé des progrès considérables dans le traitement des maladies cardiaques et en particulier dans la mise au point de « patchs cardiaques » issus de l’ingénierie tissulaire qui pourraient réparer le muscle cardiaque endommagé par un infarctus. Une avancée nouvelle pourrait être réalisée avec ce patch bionique révolutionnaire, construit à l’échelle nanométrique.
Une équipe dirigée par le Professeur Mark Hyman du Département de chimie et de biologie chimique de l’Université de Harvard a réussi à construire un échafaudage électronique d’échelle nanométrique. Cet appareil est ensemencé avec des cellules cardiaques pour produire un patch cardiaque bionique. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnology le 27 juin.
L’un des auteurs de cet étude, Charles Lieber, explique à la revue Harvard Gazette que la recherche médicale pourrait faire d’immenses progrès si l’on réussissait à remplacer le tissu cardiaque endommagé par des pièces de tissus biologiques préformés. Il développe son idée : « Plutôt que d’implanter simplement une pièce d’ingénierie construite sur un échafaudage passif, nos travaux suggèrent qu’il sera possible d’implanter chirurgicalement un correctif innervé qui serait en mesure de surveiller et d’ajuster subtilement ses performances ».
Le patch bionique pourrait agir de manière similaire à un stimulateur cardiaque, délivrant des chocs électriques pour corriger, par exemple l’arythmie.
Mais les particularités de ce patch ne s’arrêtent pas là : « Dans cette étude, nous avons montré que nous pouvons changer la fréquence et la direction de propagation du signal » a -t-il poursuivi. Il serait ainsi possible de contrôler très finement les arythmies cardiaques.
Cet échafaudage électronique construit à l’échelle nanométrique peut être ensemencé avec des cellules cardiaques pour produire le patch cardiaque bionique
Contrairement à des stimulateurs cardiaques traditionnels les chercheurs précisent que les composants électroniques sont intimement intégrés dans le tissu cardiaque. Cette particularité permet de détecter les épisodes d’arythmie très tôt et de fonctionner avec des tensions beaucoup plus basses. Le médecin poursuit : « Bien avant qu’une arythmie très forte ne se produise, causant alors des dommages irréversibles, on pourrait détecter les instabilités à un stade précoce et intervenir beaucoup plus tôt ». De plus le patch serait capable de surveiller en permanence la rétroaction du tissu et de répondre activement.
Cette dernière fonction de monitoring ouvre la voie à d’autres applications pour ce patch miracle. Il pourrait servir à surveiller les réponses du cœur à l’introduction de médicaments et aider les sociétés pharmaceutiques à améliorer l’efficacité de leurs médicaments. De même, le patch pourrait aider à comprendre et surveiller l’évolution des tissus cardiaques au cours du vieillissement et mesurer en temps réel la transformation de cellules souches en cellules matures.
Les chercheurs espèrent implanter prochainement ce patch bionique sur des animaux afin de prouver comment la fabrication de tissus à l’échelle nanométrique représente un nouveau paradigme pour l’intégration de la biologie avec l’électronique, de manière pratiquement transparente. L’équipe de recherche s’est déjà illustrée l’année dernière en développant une méthode d’électronique injectable. Elle pense donc pouvoir, à terme, administrer ses patchs cardiaques par simple injection : « Dans l’avenir nous pourrions tout simplement faire une co-injection de cellules avec le maillage électronique » affirme Charles Lieber. Une méthode qui serait beaucoup moins invasive que les traditionnelles opérations chirurgicales à cœur ouvert.
