Le modèle cardiaque virtuel: un condensé de biologie, d'électricité et de mécanique
La modélisation multi-échelle permettrait aux chercheurs d'étudier les variations aux niveaux moléculaire et systémique pour l'analyse et la sélection des traitements opportuns. Les cliniciens éviteront ainsi le tâtonnement associé aux maladies cardiaques afin de privilégier une approche systémique et personnalisée basée sur la simulation. Les chercheurs du projet VHEART (Virtual heart models: Multi-physics approaches to computational cardiology) ont fait en sorte de représenter les mécanismes bio-électro-mécaniques complexes caractéristiques de la fonction et de la maladie cardiaques. Cela leur permettra de contrôler les changements structurels et fonctionnels propres aux tissus morts suite à une insuffisance cardiaque. Les chercheurs ont utilisé un ensemble d'algorithmes d'éléments finis inconditionnellement stables afin de construire une approche à un ou deux domaines pour la propagation des stimuli électriques dans le muscle cardiaque. Ils ont par ailleurs mis au point un modèle chimio-électro-mécanique capable de prévoir l'interaction des aspects chimiques, électriques et mécaniques des trois échelles biologiques pendant un cycle cardiaque. Les modèles permettent ainsi de prévoir l'efficacité d'une nouvelle génération de médicaments et d'un traitement sur mesure. À un autre niveau, la biochimie à l'échelle cellulaire peut être projetée pour offrir une image de la fonction cardiaque globale. Le modèle unidimensionnel appliqué au muscle a été généralisé dans un format 3D, ce qui permet d'intégrer les approches basées sur la tension active et l'extension active au sein d'une même structure globale. Les chercheurs du projet VHEART pensent que cette approche généralisée peut aussi s'appliquer aux muscles lisses, squelettiques et au muscle cardiaque. Elle offre ainsi un meilleur aperçu des dysfonctionnements de l'excitation/contraction propres à diverses maladies telles que les troubles gastro-intestinaux et les maladies neuromusculaires. Pour l'insuffisance cardiaque, les chercheurs ont étudié la mort tissulaire, l'infarctus ainsi que la remodélisation cardiaque suite à une pression au niveau du cœur. Parmi les conditions figurent une augmentation de l'épaisseur de la paroi ventriculaire et la dilatation du ventricule gauche. Sur le plan électrophysiologique, ce sont la fibrillation et les pulsations irrégulières qui ont fait l'objet de l'étude. Dans tous les cas, la ressemblance entre les résultats computationnels et les rapports cliniques était évidente. Les maladies cardiovasculaires coûtent à elles seules 192 milliards d'euros chaque année à l'économie de l'UE. Dans le cadre de l'intervention clinique, la modélisation du projet VHEART pourrait améliorer les résultats thérapeutiques grâce à la sélection du régime le plus opportun.
Mots‑clés
Modèle cardiaque virtuel, maladie cardiaque, modélisation multi-échelle, muscle cardiaque, régime de soins
