Une équipe de recherche de l’Université de médecine de Vienne, du Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf et de l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich) a mis au point une pompe sanguine miniature pour traiter les enfants atteints de malformations cardiaques congénitales. Cette nouvelle pompe miniature transporte activement le sang des veines du corps vers les poumons, remplaçant ainsi fonctionnellement le ventricule droit manquant. Si elle est approuvée pour une utilisation chez l’homme, cette pompe sauvera de nombreuses vies.
Marcus Granegger
17 septembre 2025
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Environ 10 % des enfants atteints d’une malformation cardiaque congénitale naissent avec un seul ventricule fonctionnel. Cette malformation rare mais grave est connue sous le nom de physiologie cardiaque univentriculaire. Les patients atteints doivent subir une chirurgie cardiaque très complexe à un âge précoce afin de survivre.
Depuis des décennies, la procédure de Fontan est considérée comme le traitement standard. Dans cette procédure, les grandes veines caves, la veine cave supérieure (VCS) et la veine cave inférieure (VCI), sont reliées directement aux deux artères pulmonaires en plusieurs étapes chirurgicales. Le seul ventricule fonctionnel doit alors pomper le sang à travers le système circulatoire du corps tout seul. Le sang circule passivement dans les poumons sans le soutien d’un deuxième ventricule.
Bien que cette méthode permette de sauver des vies, elle entraîne des problèmes importants à long terme. L’absence du ventricule sous-pulmonaire conduit à des conditions hémodynamiques non physiologiques : la pression dans les veines augmente, provoquant une congestion veineuse et une rétention d’eau. À long terme, cela peut entraîner des complications graves, allant d’une maladie du foie et d’une arythmie cardiaque à une insuffisance circulatoire complète.
Pour les patients atteints d’une insuffisance circulatoire de Fontan, la transplantation cardiaque est actuellement la seule option. Cependant, les organes de donneurs sont rares et l’anatomie complexe de ces patients rend la procédure encore plus difficile. La réalité est que de nombreux enfants et adolescents atteints d’une insuffisance circulatoire de Fontan décèdent avant qu’un cœur de donneur compatible ne soit disponible. De plus, les experts prévoient que le nombre de patients atteints d’une insuffisance circulatoire de Fontan doublera au cours des 20 prochaines années.
Une solution technique à un problème médical non résolu
Dans ce contexte, une équipe de recherche interdisciplinaire travaille sur une option thérapeutique nouvelle : une pompe sanguine mécanique miniaturisée capable de prendre le relais du ventricule sous-pulmonaire manquant.
Le projet est le fruit d’une collaboration entre l’Université de médecine de Vienne (Clinique universitaire de chirurgie cardiaque et aortique thoracique), le Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf (UKE) et l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich).
Le Dr Marcus Granegger (MedUni Vienne) est responsable de la gestion technique, tandis que le Prof. Daniel Zimpfer (MedUni Vienne) et le Prof. Michael Hübler (UKE Hambourg) sont responsables de la gestion médicale. En collaboration avec des ingénieurs et des chirurgiens cardiaques, ils ont mis au point une pompe rotodynamique miniature avec deux entrées et une sortie.
Ce concept est unique : les entrées sont reliées à la veine cave supérieure et inférieure, et la sortie à l’artère pulmonaire. La pompe transporte activement le sang des veines du corps vers les poumons, remplaçant ainsi fonctionnellement le ventricule droit manquant.
Base technologique et défis spécifiques
Le système repose sur des technologies déjà utilisées avec succès dans les systèmes d’assistance cardiaque conventionnels destinés aux adultes souffrant d’insuffisance cardiaque. Cependant, deux ajustements majeurs ont été nécessaires pour pouvoir l’utiliser chez les patients Fontan :
- Miniaturisation – Le cœur et les vaisseaux sanguins des enfants sont nettement plus petits, ce qui nécessite une réduction drastique de la taille de la pompe.
- Contrôle spécial du débit – Contrairement aux pompes conventionnelles, le système doit s’adapter à deux flux sanguins distincts (provenant de la veine cave supérieure et inférieure).
Le développement a donc nécessité des simulations de flux complexes (CFD), des conceptions hémocompatibles et des tests approfondis en laboratoire.
De la simulation aux essais réussis sur les animaux
Au cours des dernières années, le système a fait l’objet de tests précliniques approfondis. Les chercheurs ont d’abord utilisé des ordinateurs pour analyser comment la circulation de Fontan changeait avec l’aide de la pompe. Le flux dans la pompe a ensuite été examiné en termes de compatibilité sanguine, un aspect crucial pour prévenir la formation de caillots sanguins ou les lésions cellulaires.
Après des tests sanguins concluants en laboratoire, l’étape décisive a été franchie : la première implantation dans un modèle animal nouvellement développé au Centre de recherche biomédicale de la MedUni Vienne (dirigé par le professeur Bruno Podesser).
CPAD control unit
La pompe a pu remplacer complètement le côté droit du cœur chez le mouton, et ce pendant plusieurs heures. Les mesures ont montré que la circulation était stabilisée, que le flux sanguin pulmonaire était normalisé et qu’il n’y avait pas de lésions sanguines significatives.
Prochaine étape : tests à long terme et perspectives cliniques
Les prochaines étapes sont claires : l’équipe souhaite étudier les effets à long terme de cette technologie d’assistance sur d’autres modèles animaux. L’objectif est d’optimiser la pompe afin qu’elle fonctionne de manière fiable à long terme sans endommager le sang ou les tissus environnants. Parallèlement, les matériaux, l’alimentation en énergie et les techniques d’implantation seront perfectionnés.
« Notre objectif est d’offrir aux enfants atteints une thérapie qui non seulement assure leur survie, mais leur permettra également de mener une vie active et épanouissante, sans l’incertitude constante de savoir si et quand un cœur de donneur sera disponible », expliquent les chercheurs.
De l’espoir pour un groupe croissant de patients
Si le système fait ses preuves dans le cadre d’essais à long terme, il pourrait devenir un complément révolutionnaire à la thérapie Fontan existante et ouvrir de nouvelles perspectives pour des milliers d’enfants dans le monde entier.
Jusqu’à présent, il n’existait aucune alternative établie à la transplantation cardiaque pour les patients Fontan souffrant d’insuffisance circulatoire. Une assistance mécanique implantée à un stade précoce pourrait non seulement empêcher la progression de la maladie, mais aussi améliorer considérablement la qualité de vie pour les années à venir.
Ce projet est un exemple impressionnant de la manière dont l’innovation médicale peut naître d’une collaboration interdisciplinaire.
