Le coeur artificiel

Introduction

Nous avons choisit pour notre TPE, le thème du cœur artificiel afin de savoir si de nos jours, il était possible de remplacer un cœur naturel par une machine. En effet le cœur est un organe vital mais il ‘est pas eternel et peut chez certaines personnes rapidement comme tardivement manifester des défaillances pouvant conduire à une greffe cardiaque. Soit le cœur peut se retrouver dans l’incapacité de nous maintenir en vie. On pense directement à la greffe cardiaque qui est toujours l’unique solution performante mais l’augmentation de notre espérance de vie fait que le nombre de donneurs est en diminution.

Suite à cet obstacle de nombreux chercheurs se lancèrent à la quête du cœur artificiel. On a donc décidé de partir à sa découverte en alliant SVT pour le fonctionnement des cœurs et Histoire afin d’en apprendre d’avantage sur la réalisation des premières prothèses. Le sujet reste assez vaste, donc nous allons aujourd’hui nous concentrer sur le cœur Carmat qui est le dernier à avoir été implanté et qui également celui qui répond le plus aux critères exigés, c’est le plus performants.

Soit nous allons voir si il sera prochainement possible de remplacer un cœur atteint d’une pathologie par un le cœur artificiel Carmat. Pour cela nous allons débuter l’exposé par un rappel sur le fonctionnement d’un cœur naturel puis nous enchainerons avec celui du cœur Carmat pour pouvoir comparer les deux organisations. Apres cela nous étudierons les divers avantages que présente le cœur Carmat mais nous décèlerons également ces faiblesses.                

Pour commencer nous allons faire un rappel sur le fonctionnement du cœur naturel, soit il s’agit de l’organe vital commun à tous les vertébrés. Il se situe entre nos poumons à l’intérieur de la cage thoracique. On compte deux parties nommée cœur droit et cœur gauche, chacun possédant un ventricule et une oreillette.                                                                                  

Il possède en effet quatre cavités formaient par: deux ventricules séparées par une paroi musculaire et par deux oreillettes pouvant communiquer avec les ventricules grâce aux valves empêchant aussi le sang de circuler dans le mauvais sens.  

En ce qui concerne sa forme, elle peut être associée à une pyramide renversée avec trois faces. Avec notamment la base composée de deux vaisseaux soit l’artère pulmonaire qui relie le cœur aux poumons et l’aorte qui relie quant à elle le cœur au reste du corps.      

On peut également dire que le cœur gauche et le cœur droit forment deux pompes côte à côte, très synchronisées. Le sang lorsqu’il est réceptionné par les oreillettes et libéré dans un espace beaucoup plus volumineux, en fait la pression exercée est si forte qu’une contraction à lieu et le sang est éjecté.

Notre cœur ne pèse que 300g et les cellules qui le composent ont deux particularités. Tout d’abord, elles sont capables de conduire l’électricité qui peut déclencher la contraction de celles-ci. C’est un véritable moteur, ce muscle de la grosseur d’un poing possède deux fines membranes le recouvrant.  

Il y a l’endocarde qui recouvre l’intérieur et facilite le passage du sang dans le cœur et le myocarde qui est entouré du péricarde celui-ci étant composé de deux types de feuillets : soit le viscéral et le pariétal. De plus les fibres cardiaques se contractent au même rythme grâce à un tissu électrique qui parcourt le muscle et y propage des ondes.

Passons à présent à la circulation du sang, celle-ci s’effectue à sens unique grâce aux quatre valves qui s’ouvrent et se referment alternativement. Elle assure l’apport en nutriments et en dioxygène des organes. Le sang circule dans un appareil clos et est mis en mouvement par le cœur, il y suit une double trajectoire.

Pour les battements, ils sont possibles grâce au muscle cardiaque. On compte en effet trois phases : la première est dite de relâchement puis vient la phase de contraction et enfin la phase contraction. Apres ceci, le cycle recommence. On peut observer son fonctionnement avec un appareil pouvant amplifier les battements et ainsi tracer une courbe de variation du rythme cardiaque, il s’agit de l’électrocardiogramme.

Quant au cycle cardiaque, c’est une succession de contraction est de relaxation. On peut le décomposé en quatre phases avec d’abord le remplissage, puis la contraction, ensuite l’éjection et pour finir la relaxation. Les deux cœurs (droit et gauche) battent au même rythme mais leur rôle est différent.

A présent nous allons étudier le fonctionnement du cœur artificiel Carmat, celui-ci a une forme quasi identique à celle du cœur naturel. Néanmoins  on remarque que sa grosseur est proche de celle reflètent un cœur atteint d’une pathologie. Sa structure est également différente, il ne comporte que deux ventricules ainsi que quatre valves. Chacune de ses ventricules comporte deux valves, l’une sert à l’admission du sang et l’autre est utilisé pour son éjection. Ces deux cavités ventriculaires sont logées dans une autre cavité un peu plus volumineuse, un fluide hydraulique y circule et deux motopompes l’utilisent pour finalement actionner la prothèse.

Les deux cavités évoquaient précédemment sont séparées en deux volume par une biomembrane souple. L’un permet de stocker le sang et le second est utile pour le liquide d’actionnement. La membrane est en contact avec le sang grâce à des matériaux biosynthétiques, on peut éviter les accidents thrombotiques. Ces matériaux sont également utilisés pour les valves.

La prothèse comprend deux batteries extracorporelles, situées de part et d’autre du patient. Ces batteries sont des accumulateurs électrochimiques, ce qui veut dire qu’elles fonctionnent grâce à la conversion de l’énergie chimique en électrique et vice-versa. Elle est définit comme étant une batterie rechargeable.

Elle possède en plus un ordinateur ce qui est très avantageux car celui-ci est lié au malade par un fil passant derrière l’oreille ce qui limite les infections. Il peut aussi relever le rythme cardiaque du patient et par ailleurs l’envoyé instantanément à l’hôpital qui surveille son pouls et peut ainsi prévenir rapidement un médecin en cas de soucis.

Le malade a aussi un sac externe qui contient le liquide qui permet d’établir le rythme du cœur artificiel, par l’intermédiaire de deux pompes miniatures. En effet le liquide déplace la biomembrane en reproduisant le mouvement réalisé par la paroi ventriculaire du cœur naturel lors de la contraction. Ce mouvement permet finalement l’éjection du sang dans des conditions optimales.

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