Un prototype de pacemaker alimenté par les battements testé sur un porc

Dans le cœur d’un porc, un prototype de pacemaker a fonctionné grâce au mouvement des battements pendant un mois. Le dispositif, conçu par Pengfei Chen et le professeur Xudong Wang, de l’université du Wisconsin–Madison, est un nanogénérateur triboélectrique destiné à prendre place dans le compartiment de la batterie du Micra de Medtronic, un pacemaker sans sonde implanté directement dans le cœur.

L’objectif technique est de petite taille, mais il pourrait avoir des conséquences importantes. Dans le Micra, la batterie représente plus de la moitié de la taille et du poids du dispositif, mais ne dure que sept à 10 ans. Retirer un pacemaker déchargé de l’intérieur du cœur est difficile ; un implant arrivé en fin de vie est donc souvent laissé sur place, tandis qu’un autre est inséré. Pour les patients plus jeunes, cela peut entraîner plusieurs interventions de remplacement au cours de leur vie.

La conception du Wisconsin place des structures oscillantes au-dessus et au-dessous des composants électroniques du pacemaker, à l’intérieur de son enveloppe en titane. Chaque structure contient des plaques d’électrodes recouvertes de cuivre sur une face et d’un film polymère fluoré sur l’autre. Lorsque le cœur bat, les plaques sont comprimées puis se séparent ; la variation de leur contact produit de l’électricité, qui peut alimenter le pacemaker ou être stockée dans un petit condensateur.

Les tests en laboratoire ont mesuré 276,6 microwatts par centimètre cube, une valeur que les chercheurs décrivent comme dix fois supérieure à celle des précédentes conceptions de nanogénérateurs et suffisante pour alimenter le pacemaker. Le prototype a également assuré la stimulation cardiaque chez le porc sans complications autres que celles observées avec les pacemakers conventionnels alimentés par batterie. Mais sa production dans le cœur est restée inférieure au niveau maximal mesuré en laboratoire : les tissus mous ont amorti le mouvement, tandis que le mouvement de torsion du cœur différait de la compression rectiligne qui maximisait la production sur le banc de test.

Qu’est-ce que cela change en pratique ? Si la conception peut être améliorée puis validée chez l’humain, un seul pacemaker sans sonde pourrait éventuellement éviter des interventions répétées pour remplacer la batterie. Cette perspective reste toutefois lointaine : l’équipe adapte le générateur aux mouvements irréguliers du cœur, le dispositif en est encore au stade du prototype et les essais cliniques chez l’humain sont encore éloignés de plusieurs années.