Une nouvelle façon de réparer un cœur brisé

Le dispositif "Therepi" s'attache directement au cœur endommagé, permettant l'administration de médicaments à partir d'un orifice sous la peau du patient pour augmenter la fonction cardiaque.
Mary Beth O'Leary | Département de l'Ingénierie Mécanique
12 juin 2018
Enquêtes de presse
Après qu'un patient a une crise cardiaque, une cascade d'événements menant à l'insuffisance cardiaque commence. Les dommages à la zone du cœur où un vaisseau sanguin a été bloqué conduisent à des tissus cicatriciels. En réponse à la cicatrisation, le cœur remodèlera pour compenser. Ce processus se termine souvent par une défaillance ventriculaire ou de valve.
Une équipe de chercheurs espère arrêter la progression de la crise cardiaque à l'insuffisance cardiaque avec un petit appareil appelé "Therepi". Le dispositif contient un réservoir qui se fixe directement sur le tissu cardiaque endommagé. Une ligne de recharge relie le réservoir à un orifice sur ou sous la peau du patient, où les traitements peuvent être injectés par le patient ou un professionnel de la santé.
Une nouvelle étude publiée dans Nature Biomedical Engineering impliquant une équipe de chercheurs du MIT, de l'Université Harvard, du Royal College of Surgeons d'Irlande, du Trinity College de Dublin, du Advanced Materials and BioEngineering Research (AMBER) et de l'Université nationale d'Irlande. être utilisé pour restaurer la fonction cardiaque.
"Après une crise cardiaque, nous pourrions utiliser cet appareil pour délivrer une thérapie pour empêcher un patient d'avoir une insuffisance cardiaque", explique Ellen Roche, co-premier auteur de l'étude et professeur adjoint au Département de la MIT Mécanique Ingénierie et Institut de génie médical et des sciences. "Si le patient a déjà un certain degré d'insuffisance cardiaque, nous pouvons utiliser l'appareil pour atténuer la progression."
Deux des systèmes les plus couramment utilisés pour administrer des thérapies visant à prévenir l'insuffisance cardiaque sont inefficaces et invasifs. Dans une méthode, les médicaments sont administrés par voie systémique plutôt que d'être administrés directement sur le site du dommage. Le volume de médicaments utilisés doit être limité pour éviter les effets secondaires toxiques et souvent seulement une petite quantité atteint le tissu cardiaque endommagé.
«D'un point de vue pharmacologique, c'est un gros problème que d'injecter quelque chose qui ne reste pas assez longtemps sur le tissu endommagé pour faire une différence», explique William Whyte, co-premier auteur et candidat au doctorat à Trinity Collège Dublin et AMBER.
La méthode alternative implique une procédure invasive pour injecter directement des thérapies dans le muscle cardiaque. Puisque des doses multiples sont nécessaires, cela nécessite de multiples chirurgies invasives.
Il traite des problèmes liés aux méthodes actuelles d'administration de médicaments en administrant des traitements localisés non invasifs autant de fois que nécessaire. Le réservoir du dispositif peut être implanté sur le cœur en une seule intervention chirurgicale.
Des thérapies localisées et sur mesure
Le réservoir lui-même détient un potentiel incroyable pour l'administration de médicaments. Construit à partir d'un polymère à base de gélatine, le réservoir a une forme semi-sphérique avec un fond plat attaché au tissu malade. Le fond plat se compose d'une membrane semi-perméable qui peut être ajustée pour permettre à plus de médicaments ou de plus grands matériaux de passer directement dans le tissu cardiaque.
"Le Matériel nous avions l'habitude de construire le réservoir était crucial. Nous en avions besoin pour agir comme une éponge afin de pouvoir conserver la thérapie exactement là où vous en avez besoin », ajoute Whyte. "C'est difficile à accomplir puisque le cœur est constamment en train de serrer et de bouger."
Le réservoir offre une occasion unique d'administrer des thérapies à base de cellules souches. Il agit comme une usine de cellules. Plutôt que de passer à travers la membrane dans le cœur, les cellules restent dans le réservoir où elles produisent des facteurs paracrines qui favorisent la guérison du tissu cardiaque endommagé.
Dans un modèle de rat, le dispositif s'est montré efficace pour améliorer la fonction cardiaque après une crise cardiaque. Les chercheurs ont administré plusieurs doses de cellules à un cœur endommagé pendant une période de quatre semaines. Ils ont ensuite analysé les changements hémodynamiques dans le tissu en utilisant un cathéter de volume de pression et utilisé l'échocardiographie pour comparer les changements fonctionnels au fil du temps.«Nous avons vu que les groupes qui avaient notre appareil avaient récupéré une fonction cardiaque», explique Claudia Varela, doctorante au Harvard-MIT Program en sciences de la santé et technologie.
Les coeurs qui ont reçu plusieurs doses de cellules par thérapie ont plus de fonction cardiaque que ceux qui n'ont reçu qu'une seule injection ou aucun traitement du tout.
Trouver la dose optimale
Les capacités de l'ITPI vont au-delà du traitement des maladies cardiaques. Puisqu'il offre la possibilité d'administrer des doses multiples et localisées, il pourrait être utilisé comme un outil pour identifier la dose exacte appropriée pour une foule de conditions.
"Nous espérons utiliser l'appareil lui-même comme un outil de recherche pour en savoir plus sur le régime optimal de chargement des médicaments", explique Roche.
Pour la première fois, les chercheurs pourraient avoir l'occasion de suivre plusieurs recharges de thérapies localisées au fil du temps pour aider à identifier les meilleurs intervalles de dosage et la quantité de dose.
«En tant que pharmacien de formation, je suis vraiment excité de commencer à étudier la meilleure dose, le meilleur moment pour administrer une crise cardiaque et le nombre de doses nécessaires pour obtenir l'effet thérapeutique souhaité», ajoute Whyte.
Alors que l'équipe s'est concentrée sur la façon dont l'IPPI peut atténuer les effets des maladies cardiaques, le dispositif pourrait être utilisé dans d'autres parties du corps. En optimisant la conception et en ajustant les matériaux utilisés pour la construction du réservoir, il pourrait être utilisé pour un large éventail de maladies et de problèmes de santé.
"L'appareil est vraiment une plateforme qui peut être adaptée à différents systèmes d'organes et à différentes conditions", explique Varela. "C'est juste un bon exemple de la façon dont la recherche intersectionnelle à la fois sur les appareils et les thérapies biologiques peut nous aider à trouver de nouvelles façons de traiter la maladie."
Ce nouveau est téléchargé par l'équipe XY-GLOBAL.