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Le cœur artificiel est-il viable ?

L’entreprise française Carmat est à la pointe de l’innovation mondiale en ayant implanté le premier cœur artificiel en 2013.

Une première mondiale

C’est Claude Wartelle, un ingénieur Arts et Métiers promotion Lille 1964 (Concours Centrale-Supélec), qui est à l’origine du cœur bio-artificiel Carmat inventé en collaboration avec le chirurgien Alain Carpentier.

cœur artificiel sciences de l'ingénieur

La conception d’une prothèse est délicate, il y a de fortes contraintes chimiques et de performances à respecter. En effet, il faut tenir compte de l’hémo-compatibilité des composants, de l’espace disponible dans la cage thoracique ou encore de l’activité du corps.

Un défi technique

Dans cette aventure médico-industrielle, il a fallu concevoir une motopompe à engrenage, de nouveaux bio-matériaux, la commande électronique ainsi que des algorithmes C++ pour simuler le fonctionnement de la circulation sanguine.

« Schématiquement, nous avons assimilé le cœur à deux pompes à membrane et à clapets placées en série dans le circuit vasculaire »

Claude Wartelle
cœur artificiel sciences de l'ingénieur

En dessous de chacun des ventricules, de l’huile de silicone exerce une pression sur les membranes. Pour chacun des ventricules, la pompe entraînée par un moteur à courant continu aspire et rejette alternativement le fluide hydraulique suivant le sens de rotation de l’engrenage intérieur. Au final, la fluctuation de pression sur les membranes permet de remplir et vider alternativement les ventricules.

cœur artificiel sciences de l'ingénieur

7 capteurs assurent l’asservissement en pression et débit des motopompes volumétriques alternatives via un microprocesseur. 2 batteries Lithium-ion externes d’une autonomie totale de 12h alimentent le système.

SysML

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Diagramme des exigences du cœur artificiel
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Diagramme de définition de blocs du cœur artificiel

Des améliorations possibles

Plusieurs évolutions sont envisageables.

Actuellement, les pulsations de la prothèse suivent l’activité physique. Mais bientôt des capteurs iront chercher l’information dans les nerfs pour qu’elle réagisse aux émotions ressenties par le patient.

Il est également possible de simplifier la conception avec le procédé d’impression 3D. Ce qui diminuera légèrement la masse de la prothèse pour se rapprocher de celle d’un cœur naturel.

Pour l’instant, 16 patients ont été greffé par l’équipe médicochirurgicale. Leur espérance de vie est comprise entre 3 et 9 mois, mais chaque opération engendre des progrès significatifs de conception par retour d’expérience.

1 commentaire sur “Le cœur artificiel est-il viable ?”

  1. Article très intéressant révélant que les fonctions remplies par le cœur artificielle s’approchent de celles réalisées par un véritable cœur biologique ce qui est impressionnant.
    Je souhaite cependant attirer l’attention sur le fait que les émotions ne se traduisent pas uniquement par la formation d’un message nerveux, la communication hormonale entrant aussi en jeu. Ce dernier type de communication ne saurait être pris en compte par un cœur artificiel à moins qu’il ne soit équipé d’une forme de récepteurs chimiques.
    D’autre part, le cœur lui-même fait partie du système endocrinien diffus, ce qui signifie qu’il sécrète notamment une hormone, le facteur natriurétique auriculaire, une fonction à laquelle le cœur artificielle ne peut prétendre.
    Ainsi, le cœur artificiel remplit sa mission principale mais d’autres fonctions biologiques restent tout de même irréalisées ce qui pourrait peut-être être à l’origine d’effets secondaires chez les patients.

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