Régénération des nerfs vagaux dans les cœurs transplantés
Responsables d’environ 18 millions de décès dans le monde, les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès dans les pays développés et touchent plus de 6,6 % de la population mondiale. Avec des symptômes allant de l’hypertension à l’insuffisance cardiaque chronique, la transplantation cardiaque est, dans les cas extrêmes, la seule option viable. Malheureusement, la technique la plus commune, la transplantation cardiaque orthotopique (TCO) bicavale, exige que les nerfs parasympathiques soient chirurgicalement réséqués ou sectionnés. «Cela entraîne une augmentation de la fréquence cardiaque, une réduction de la réactivité du cœur aux stimuli et une augmentation de la rigidité ventriculaire. Le rétablissement de ces connexions nerveuses changerait donc la donne», explique Silvestro Micera, coordinateur du projet NeuHeart financé par l’UE, de l’École supérieure Sainte-Anne de Pise, hôte du projet. NeuHeart a conçu, développé et breveté une neuroprothèse capable de régénérer les connexions parasympathiques dans la région cardiaque, en particulier le nerf vague (NV) cardiaque droit. «Outre une meilleure qualité de vie, les patients peuvent également bénéficier d’une espérance de vie plus longue», ajoute Vincenzo Lionetti, co-chercheur principal. La solution adaptable de NeuHeart pourrait également permettre de rétablir les connexions nerveuses dans d’autres organes transplantés et dans le cadre de lésions traumatiques où les nerfs ont été sectionnés.
Solution bioélectronique en «boucle fermée»
Un canal régénérateur (CR) fait de polymères biodégradables souples, imprimés en 3D, ainsi qu’une électrode intraneurale à couche mince sont implantés entre les deux brins du NV sectionné. Le CR guide et façonne la régénération, tandis que l’électrode délivre au nerf une impulsion électrique afin de rétablir la connexion électrique. Cela permet de moduler la fréquence cardiaque (FC). L’appareil est ensuite couplé à un stimulateur implantable qui délivre le courant nécessaire en fonction des mesures de la FC en temps réel relevées par un capteur et traitées par un logiciel, proposant ainsi une solution en boucle fermée.
Un territoire inexploré
Aucune étude pertinente n’ayant à ce jour été documentée sur la régénération du NV, les chercheurs du projet ont mené leurs propres études sur des lapins et des cochons nains. L’analyse immunohistochimique a révélé que la régénération du NV peut s’accomplir lorsqu’elle est guidée par une structure, telle que la CR, et plusieurs tests ont également confirmé la fonctionnalité des différents composants du système. L’électrode intraneurale et un prototype de stimulateur ont été testés sur le NV de cochons nains où ils ont permis de contrôler la FC sans effets secondaires notables. Les chercheurs ont également démontré la biocompatibilité du capteur cardiaque implanté et son potentiel d’évaluation de la rigidité cardiaque à long terme, de même que l’algorithme de contrôle de la fréquence cardiaque, qui s’adapte à des variations allant jusqu’à un battement par minute. «Collectivement, ces tests offrent une preuve de principe positive pour tous les éléments du système NeuHeart», déclare Ciro Zinno, chercheur du projet.
Une approche innovante
Des expériences s’étalant sur quatre mois ont permis d’évaluer la régénération des NV cardiaques chez les animaux traités et dans un groupe témoin dont les NV avaient été sectionnées mais sans implantation de CR. Une imagerie par résonance magnétique cardiaque a permis d’étudier les modifications du cœur des animaux au fil du temps. «Nous avons constaté une réduction de la réactivité cardiaque chez les animaux non traités par rapport à ceux du groupe traité. L’analyse d’imagerie nous a également appris, pour la première fois, que la reconnexion du cœur au NV intrathoracique droit protège contre l’insuffisance ventriculaire gauche. L’immunohistochimie a révélé que les ventricules gauches des animaux traités étaient similaires à ceux des animaux sains», explique Vincenzo Lionetti. Les chercheurs se consacrent à présent à la réalisation d’essais humains, avec pour objectif de mener un essai de phase 1 sur 30 patients, dont 15 subiront une TCO avec régénération du NV, tandis que les 15 autres n’en subiront pas. «Notre innovation pourrait révolutionner les procédures de transplantation. Les matériaux étant faciles à fabriquer, la solution est évolutive et pourrait donc garantir un approvisionnement fiable en greffons nerveux, lesquels peuvent être rares», conclut Eugenio Redolfi Riva, chargé de recherche.
Mots‑clés
NeuHeart, nerf vague, cœur, régénération, cœur, cardiaque, transplantation, électrode
