Chaque année, environ 50 000 personnes aux États-Unis subissent un choc cardiogénique ; une maladie potentiellement mortelle, généralement causée par une crise cardiaque grave, dans laquelle le cœur ne peut pas pomper suffisamment de sang pour répondre aux besoins de l’organisme.
Beaucoup de ces patients finissent par recevoir l’aide d’une pompe mécanique qui peut temporairement aider le cœur à pomper le sang jusqu’à ce qu’il récupère suffisamment pour fonctionner tout seul. Cependant, chez près de la moitié de ces patients, l’aide supplémentaire entraîne un déséquilibre entre les ventricules gauche et droit, ce qui peut constituer un danger pour le patient.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs du MIT ont découvert pourquoi ce déséquilibre se produit et identifié les facteurs qui le rendent plus probable. Ils ont également développé un test que les médecins pourraient utiliser pour déterminer si ce dysfonctionnement se produirait chez un patient particulier, ce qui pourrait donner plus de confiance aux médecins lorsqu’ils décident d’utiliser ou non ces pompes, connues sous le nom de dispositifs d’assistance ventriculaire (VAD).
À mesure que nous améliorons la compréhension mécaniste de la façon dont ces technologies interagissent avec la physiologie native, nous pouvons améliorer l’utilité des appareils. Et si nous disposons de davantage d’algorithmes et de conseils basés sur des mesures, cela facilitera l’utilisation par les cliniciens. Cela améliorera les résultats chez ces patients et augmentera l’utilisation de ces dispositifs de manière plus large. »
Kimberly Lamberti, étudiante diplômée du MIT et auteur principal de l’étude
Elazer Edelman, professeur Edward J. Poitras en génie médical et en sciences et directeur de l’Institute for Medical Engineering and Science (IMES) du MIT, est l’auteur principal de l’article, qui paraît aujourd’hui dans Médecine translationnelle scientifique. Steven Keller, professeur adjoint de médecine à la Johns Hopkins School of Medicine, est également l’auteur de l’article.
Edelman note que « la beauté de cette étude réside dans le fait qu’elle utilise des connaissances physiopathologiques et des analyses informatiques avancées pour fournir aux cliniciens des lignes directrices simples sur la manière de gérer l’utilisation explosive de ces précieux dispositifs mécaniques. Nous utilisons de plus en plus ces dispositifs chez nos patients les plus malades et Nous disposons désormais de stratégies plus élaborées pour optimiser leur utilité. »
Déséquilibre dans le coeur
Pour traiter les patients souffrant d’un choc cardiogénique, un DAV percutané peut être inséré dans les artères jusqu’à ce qu’il soit positionné en travers de la valvule aortique, où il aide à pomper le sang hors du ventricule gauche. Le ventricule gauche est chargé de pomper le sang vers la plupart des organes du corps, tandis que le ventricule droit pompe le sang vers les poumons.
Dans la plupart des cas, le dispositif peut être retiré après environ une semaine, une fois que le cœur est capable de pomper tout seul. Bien qu’efficaces pour de nombreux patients, chez certaines personnes, les appareils peuvent perturber la coordination et l’équilibre entre les ventricules droit et gauche, qui se contractent et se détendent de manière synchrone. Des études ont montré que cette perturbation se produit chez jusqu’à 43 pour cent des patients qui reçoivent des VAD.
« Les ventricules gauche et droit sont fortement couplés, de sorte que lorsque le dispositif perturbe le flux dans le système, cela peut démasquer ou provoquer une insuffisance cardiaque droite chez de nombreux patients », explique Lamberti. « Dans le domaine, il est bien connu qu’il s’agit d’un problème, mais le mécanisme qui en est à l’origine n’est pas clair, et il existe des paramètres limités pour prédire quels patients en souffriront. »
Dans cette étude, les chercheurs voulaient comprendre pourquoi cet échec se produit et trouver un moyen d’aider les médecins à prédire si cela se produira pour un patient donné. Si les médecins savaient que le cœur droit aurait également besoin de soutien, ils pourraient implanter un autre DAV qui aiderait le ventricule droit.
« Ce que nous essayions de faire avec cette étude, c’était de prédire tout problème plus tôt dans l’évolution du patient, afin que des mesures puissent être prises avant que cet état d’échec extrême ne soit atteint », explique Lamberti.
Pour ce faire, les chercheurs ont étudié les dispositifs sur un modèle animal d’insuffisance cardiaque. Un VAD a été implanté dans le ventricule gauche de chaque animal, et les chercheurs ont analysé plusieurs paramètres différents de la fonction cardiaque à mesure que la vitesse de pompage de l’appareil augmentait et diminuait.
Les chercheurs ont découvert que le facteur le plus important dans la façon dont le ventricule droit répondait à l’implantation du VAD était la qualité du système vasculaire pulmonaire – ; le réseau de vaisseaux qui transporte le sang entre le cœur et les poumons – ; adapté aux changements de volume et de débit sanguin induits par le VAD.
Ce système était mieux à même de gérer ce flux supplémentaire s’il pouvait ajuster sa résistance (le ralentissement du flux sanguin constant dans les vaisseaux) et sa conformité (le ralentissement des impulsions importantes de volume sanguin dans les vaisseaux).
« Nous avons constaté que dans un état sain, l’observance et la résistance pouvaient changer assez rapidement pour s’adapter aux changements de volume dus au dispositif. Mais avec la progression de la maladie, cette capacité d’adaptation diminue », explique Lamberti.
Un test dynamique
Les chercheurs ont également montré que la mesure de cette complaisance vasculaire pulmonaire et de son adaptabilité pourrait offrir un moyen de prédire comment un patient réagira à l’assistance du ventricule gauche. En utilisant un ensemble de données de huit patients ayant reçu un VAD gauche, les chercheurs ont découvert que ces mesures étaient en corrélation avec l’état du cœur droit, prédisant ainsi dans quelle mesure les patients s’étaient adaptés au dispositif, validant ainsi les résultats de l’étude animale.
Pour effectuer ce test, les médecins devraient implanter le dispositif comme d’habitude, puis augmenter la vitesse tout en mesurant la conformité du système vasculaire pulmonaire. Les chercheurs ont déterminé une mesure permettant d’évaluer cette observance en utilisant uniquement le VAD lui-même et un cathéter artériel pulmonaire couramment implanté chez ces patients.
« Nous avons créé cette méthode pour tester dynamiquement le système tout en maintenant simultanément le soutien du cœur », explique Lamberti. « Une fois le dispositif lancé, ce test rapide pourrait être exécuté, ce qui indiquerait aux cliniciens si le patient pourrait avoir besoin d’une assistance cardiaque adéquate. »
Les chercheurs espèrent maintenant étendre ces résultats avec des études supplémentaires sur les animaux et poursuivre leur collaboration avec les fabricants de ces dispositifs à l’avenir, dans l’espoir de mener des études cliniques pour évaluer si ce test fournirait des informations utiles aux médecins.
« À l’heure actuelle, peu de mesures sont utilisées pour prédire la tolérance au dispositif. La sélection du dispositif et la prise de décision sont le plus souvent basées sur des preuves expérientielles fournies par les médecins de chaque établissement. Cette compréhension permettra, espérons-le, aux médecins de déterminer quels patients seront intolérants au dispositif. support de l’appareil et fournir des conseils sur la meilleure façon de traiter chaque patient en fonction de son bon état cardiaque », explique Lamberti.
La recherche a été financée par le National Heart, Lung and Blood Institute ; l’Institut National des Sciences Médicales Générales ; et Abiomed.
