Décrite dans deux études distinctes, dont Compliance modulation of a soft robotic atrioventricular model of heart failure with preserved ejection fraction, publiée dans Nature Communications, cette innovation permet de simuler des dysfonctionnements réels, comme des fuites valvulaires ou des flux sanguins inversés afin d'accélérer la mise au point de dispositifs médicaux plus efficaces tout en limitant le recours aux essais sur l'animal.

Une réplique capable de battre et de se tordre

La réplique développée par les chercheurs associe des membranes en silicone, qui dessinent les cavités internes, à des muscles artificiels actionnés par pression hydraulique. En se contractant, ces fibres souples imitent l'architecture musculaire du myocarde. De la sorte, le cœur ne se contente pas de se comprimer, il se tord légèrement, comme le fait l'organe réel à chaque battement.

En complément, les chercheurs ont intégré des éléments souvent absents des simulateurs classiques, notamment des valves artificielles, des muscles papillaires et des cordages tendineux. Ces structures, discrètes mais cruciales, contrôlent notamment la valve mitrale, cette porte qui doit s'ouvrir et se refermer au bon moment pour éviter que le sang ne reflue vers l'arrière.

Le coeur robotique mis au point par les chercheurs de l’UNSW Sydney permet de reproduire les pathologies cardiaques les plus graves. Illustration générée avec ChatGPT sous la direction artistique d'Arnaud Pagès. © Arnaud Pagès, Futura

Un banc d’essai pour les dispositifs médicaux

En ajustant la tension des muscles papillaires artificiels, l'équipe a pu recréer certaines pathologies courantes, comme la régurgitation mitrale, caractérisée par une fuite de sang en arrière lors de la contraction du ventricule gauche. Des mesures de pression et des échographies ont montré des comportements identiques à ceux observés chez les patients.

Cette innovation permet aussi de reproduire certains signes de l'insuffisance cardiaque à fraction d'éjection préservée, une pathologie fréquente et difficile à traiter qui se manifeste lorsque le cœur continue d'éjecter une proportion normale de sang, mais se relâche entre deux battements.

Pour les fabricants d'implants, de cathéters ou d'outils chirurgicaux, un tel simulateur pourrait devenir un banc d'essai pour mettre au point de nouveaux dispositifs médicaux. À terme, l'objectif est de pouvoir créer des répliques personnalisées et adaptées à la pathologie de chaque patient, afin de mieux préparer les interventions et de limiter les risques d'accident.