Une étude révolutionnaire dirigée par le Dr Mehdi Razavi au Texas Heart Institute (THI), en collaboration avec une équipe d'ingénierie biomédicale de la Cockrell School of Engineering de l'Université du Texas à Austin (UT Austin) dirigée par le Dr Elizabeth Cosgriff-Hernandez, définit la base d'un régime thérapeutique révolutionnaire pour traiter l'arythmie ventriculaire. Leur étude publiée dans Communications naturelles démontre la conception et la faisabilité d’une nouvelle modalité de stimulation à base d’hydrogel.
Le besoin urgent d'un régime thérapeutique efficace pour l'arythmie ventriculaire a inspiré l'équipe de recherche et d'innovations cliniques en électrophysiologie (EPCRI) de THI, dirigée par son directeur, le Dr Razavi, à s'associer au Dr Cosgriff-Hernandez et à son UT Austin Biomedical Engineering (UT Austin BME ) pour co-développer une stratégie innovante qui aborde la physiopathologie de l'arythmie réentrante.
L'arythmie ventriculaire, qui survient dans les cavités inférieures du cœur ou des ventricules, est la principale cause de mort subite d'origine cardiaque aux États-Unis. Lorsqu’une anomalie du rythme cardiaque survient de manière auto-entretenue, on parle d’arythmie réentrante, qui est généralement mortelle.
« La réentrée se produit principalement à cause d'un retard de conduction dans les tissus cardiaques cicatriciels, généralement après une occlusion de l'artère coronaire lors d'une crise cardiaque, qui peut être corrigée en permettant la stimulation dans ces régions », a déclaré le Dr Razavi, cardiologue et électrophysiologiste cardiaque en exercice. « Ces hydrogels peuvent alors accéder au tissu cicatriciel, permettant ainsi une stimulation directe des régions du cœur autrement inaccessibles. »
Compte tenu de la biostabilité, de la biocompatibilité, des propriétés réglables et de la facilité d’incorporation des hydrogels, les scientifiques les explorent en tant qu’électrodes potentielles pouvant être facilement introduites dans les veines coronaires. Un avantage clinique de ce système unique est que l’ischémie peut être évitée en administrant l’hydrogel par les veines.
Les chercheurs ont déployé avec succès la technologie innovante de l’hydrogel grâce à l’administration d’un cathéter mini-invasive dans un modèle porcin.
« Les hydrogels ont des propriétés conductrices significatives qui permettent une stimulation simultanée à partir de plusieurs sites sur toute la longueur de l'hydrogel et créent une autoroute de conduction similaire à celles des fibres de Purkinje », selon le Dr Cosgriff-Hernandez.
Aujourd’hui, l’arythmie peut être traitée avec des médicaments et des procédures permettant de contrôler les rythmes irréguliers. Les médicaments antiarythmiques actuellement disponibles sur le marché ne sont pas toujours efficaces ; bien que les médicaments ralentissent la vitesse de conduction, ils facilitent l'arythmie de réentrée. De plus, ces médicaments peuvent être toxiques et entraîner la destruction des tissus proches des régions malades du cœur. Même avec les thérapies d'ablation interventionnelles largement utilisées, l'arythmie réapparaît chez une proportion importante de patients. Aucune de ces procédures ne traite du mécanisme de réentrée.
Les défibrillateurs cardiaques implantés pour compenser les lacunes des options thérapeutiques actuelles sont douloureux lorsqu'ils délivrent des chocs électriques pour rétablir le rythme cardiaque et peuvent gravement détériorer la qualité de vie du patient. Si elle n'est pas traitée, l'arythmie peut endommager le cœur, le cerveau ou d'autres organes, entraînant un accident vasculaire cérébral ou un arrêt cardiaque, au cours duquel le cœur cesse soudainement et de manière inattendue de battre.
« Une fois injecté dans les vaisseaux cibles, l'hydrogel conducteur s'adapte à la morphologie des vaisseaux du patient. L'ajout d'un stimulateur cardiaque traditionnel à ce gel permet une stimulation qui ressemble à la conduction native du cœur – imitant efficacement le rythme électrique natif du cœur – et éteint la cause de l'arythmie, en fournissant une défibrillation indolore », a ajouté le Dr Cosgriff-Hernandez.
Le travail démontre pour la première fois la capacité de conférer une stimulation électrique directe du myocarde moyen natif et cicatrisé au moyen d'électrodes d'hydrogel injectables comme modalité de stimulation.
Avec l'administration d'un cathéter mini-invasif et des technologies de stimulateur cardiaque standard, cette étude indique la faisabilité d'une nouvelle modalité de stimulation qui ressemble à la conduction native, éliminant potentiellement l'arythmie réentrante mortelle et fournissant une défibrillation indolore, qui peut être adoptée avec succès dans un flux de travail clinique.
Les progrès scientifiques sont importants étant donné que la gestion de la douleur est très importante pour le bien-être général des patients atteints de maladies cardiaques, pulmonaires et sanguines. Une telle innovation en matière de défibrillation indolore et de prévention des arythmies pourrait révolutionner la gestion du rythme cardiaque.
Le financement a été fourni par le National Heart, Lung, and Blood Institute des National Institutes of Health (R01 HL162741) ; Bourse prédoctorale Ford, administrée par l'Académie nationale des sciences, de l'ingénierie et de la médecine ; Bourse de thèse Ford, administrée par l'Académie nationale des sciences, de l'ingénierie et de la médecine ; Bureau du vice-président pour la recherche, Université du Texas à Austin ; Le prix du Fonds de recherche Roderick D. MacDonald 19RDM004 ; et la Chaire Sultan Qaboos en cardiologie de la Fondation St. Luke.
