LE FONCTIONNEMENT DU CŒUR ARTIFICIEL CARMAT

Une batterie « connectée » :

Nous avons donc vu que le cœur artificiel est composé d’une prothèse cardiaque interne, qui remplace le cœur défaillant, mais aussi que le cœur artificiel ne fonctionne pas tout seul et qu’il a besoin de deux batteries au lithium-ion ainsi qu’un petit ordinateur constamment connecté avec l’hôpital pour avoir un suivit du patient, les deux objets étant extracorporel, l’ordinateur étant relié au cœur par un fil passant par un petit trou situé derrière l’oreille gauche, et les deux batteries étant reliées entre elles par l’ordinateur. Comment fonctionne concrètement le cœur artificiel ?

Prenons l’exemple de la batterie au lithium-ion (img 1). Nous savons qu’elle est constituée de modules, et que dans chaque module, il y a une borne positive (l’anode) et une borne négative (la cathode), le tout baignant dans un électrolyte liquide.
Lorsque la batterie est utilisée (c’est la décharge), les ions positifs de lithium traversent la membrane au sein de l’électrolyte liquide et se stockent dans la cathode, obligeant alors les électrons à quitter l’anode en passant par le circuit, c’est-à-dire le cœur artificiel. C’est l’inverse durant le chargement.
Cette décharge électrique, une fois libérée, passe dans l’ordinateur grâce à un câble. L’ordinateur envoie ensuite cette décharge électrique au cœur artificiel, notamment aux deux motopompes, situées dans la cavité où il y a le liquide hydraulique.

Une prothèse, trois cavités:

Les deux motopompes (img 2) aspirent et introduisent alternativement le liquide hydraulique dans les cavités ventriculaires, ce qui va permettre d'exercer une pression sur la paroi de la membrane de pulsion.
Si la cavité hydraulique commence à se vider du côté gauche, alors la membrane gauche va se déplacer pour permettre au ventricule droit d'aspirer le sang. Quand ce dernier est rempli, la membrane peut pulser le sang dans les artères. Il s'agit ensuite du même principe pour le ventricule gauche.
Pour assurer la circulation du sang dans un seul sens, la prothèse dispose de valves d’admission et d’éjection.

Par conséquent, chaque « battement » du cœur artificiel est en réalité lié au mouvement du liquide hydraulique. Ainsi fonctionne le cœur artificiel, par chaque mouvement de ce fluide, lié au mouvement de motopompes, mouvement lié lui-même à la décharge électrique.
Le rythme des battements est relevé par l’ordinateur et envoyé à l’hôpital, où le rythme cardiaque est surveillé avec attention.

Volume, adaptation physiologique, autonomie... : des performances semblables au cœur naturel

Une autre caractéristique rapproche les performances du cœur CARMAT de celles d'un cœur naturel: sa capacité à s'adapter très finement à l'activité du patient. On peut alors retrouver dans la prothèse un ensemble de capteurs de pression et d'accéléromètres (img 3), qui s’adaptent en permanence à la position (debout ou couché) et à l'activité (repos ou effort) du patient. A partir de ces informations, un microprocesseur embarqué (img 4) ajuste le débit sanguin aux besoins du porteur en modifiant l'activité des deux pompes miniatures qui actionnent les ventricules. Poussé à son maximum, le débit fourni peut atteindre 9 litres par minute, de quoi gravir un escalier un peu raide ou faire un petit jogging.

Nous vous invitons à visionner une vidéo qui regroupe la description anatomique et fonctionnelle du cœur artificiel CARMAT (vid 1) :