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Une micro-pompe cardiaque implantable en 2010

le professeur André Garon travaille à la mise au point d'un nouveau type de pompe qu'on pourra insérer à l'intérieur même du coeur d'un patient affligé d'une insuffisance cardiaque. Cette pompe ne pèsera que 55 grammes et n'aura qu'une longueur de 22 millimètres, c'est dire qu'elle ne sera guère plus grosse que la moitié du pouce d'un adulte moyen. Pourtant, elle assurera le même débit de cinq litres de sang à la minute que fournit, au repos, le coeur d'une personne moyenne. Le chirurgien posera cette pompe dans le ventricule supérieur gauche du coeur, celui qui est responsable de propulser le sang dans l'ensemble du corps. « En fait, explique André Garon, professeur titulaire au Département de génie mécanique, elle se substituera au ventricule et poussera directement le sang dans l'aorte. » Au moment de la mise en marche, le pouls du patient cessera et il faudra un stéthoscope ultrasensible pour repérer l'infime sifflement de l'appareil. La mise au point d'un tel mécanisme représente un formidable défi d'ingénierie et fait appel à une foule de disciplines qu'on associe plus volontiers à l'aérospatiale de pointe : dynamique des fluides, matériaux avancés, mécanique miniaturisée. « En fait, on fait face à la fameuse triade de Virchow, avance le Pr Garon, dans laquelle il s'agit d'optimiser les rapports des trois composantes de la force, du temps de résidence et de la surface. » L'impératif majeur consiste à assurer un débit massif (pour une si petite pompe) tout en annulant les effets négatifs que cette dynamique hydraulique peut avoir sur le sang. Ainsi, faut-il contrôler le tranchant et l'inclinaison des pales en tenant compte du fait qu'elles risquent de déchirer la membrane des globules rouges. Par ailleurs, il faut leur assurer la plus haute vélocité de façon à minimiser le temps de résidence du sang dans la chambre. Car, s'il y a risque à court terme d'éclatement des globules, à plus long terme, des surfaces mal conçues pourraient entraîner la formation de caillots de sang. « Il peut y avoir un grand pic de force, explique le Pr Garon, ce qui n'est pas dommageable si, en contrepartie, le temps de résidence est court. » Et puis, il y a la chaleur produite par le moteur qui ne doit pas dépasser 42 °C, sinon le sang risque là encore d'être abîmé. Bref, le nombre de paramètres à contrôler est démesuré, leur nombre étant de l'ordre de 340. Pour jongler avec tant de variables, il a fallu trouver une voie simplifiée. « On a développé des plans d'expérience statistique, dit le chercheur. Au lieu de faire varier systématiquement les paramètres, on les fait varier tous en même temps, ce qui nous confronte à un échantillon beaucoup plus abordable de 100 possibilités. » Résultat : même si elle tourne à 10 000 tours à la minute, la pompe aura une durée de vie d'au moins 10 ans. Cette durabilité est attribuable au fait que le mécanisme ne comporte qu'une seule partie mobile, composée du rotor et des pales qui y sont rattachées. En fait, la partie la plus fragile est constituée de l'électronique de contrôle qui, pour cette raison, sera logée séparément de la pompe. « Une implantation sous-cutanée va faire en sorte que, si l'électronique flanche, son remplacement va nécessiter une opération mineure, » souligne le Pr Garon. Jusqu'ici, tous les résultats en laboratoire se sont avérés probants, de telle sorte que la pompe passera en essais sur les animaux sous peu. Si tout va bien, en 2010 les premiers patients verront leur coeur devenir silencieux.

Ecole Polytechnique de Montréal :

http://www.polymtl.ca/recherche/rc/garon.php

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