Les cœurs artificiels de longue durée, alternative à la greffe

Travaux Personnels Encadrés session 2007-2008
Sciences de la Vie et de la Terre
Physique-Chimie
Les cœurs artificiels
de longue durée,
alternative à la greffe cardiaque
COËZ Romain
PORRET-BLANC Romain
THIBAUD Jean-Baptiste
VERSCHELDE Rémi
sous la direction de M. CUMINATTO et M. PIPON,
professeurs de 1ère S1 au lycée Édouard-Herriot.
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Remerciements
Nous tenons à remercier tout particulièrement nos
professeurs MM. Cuminatto et Pipon pour nous avoir aidés et
conseillés lors de nos séances, mais aussi pour avoir accepté,
dans la majeure partie des cas, de nous permettre l’accès aux
ordinateurs du lycée, ainsi qu’au centre de documentation et
d'information (CDI) du lycée, afin de nous laisser une plus
grande diversité dans toutes nos recherches.
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Sommaire
Remerciements
Introduction
I – Le cœur
A) Anatomie et physiologie cardiaque
B) Quel est le fonctionnement du cœur ?
C) Les différentes pathologies du cœur
II – Arrow LionHeart
A) Le fonctionnement
B) L'évolution du projet
III – L'Abiocor
A) La partie interne
B) La partie externe
Conclusion
Annexes
Bibliographie
Glossaire
p. 2
p. 4
p. 5
p. 5
p. 6
p. 8
p. 10
p. 10
p. 13
p. 14
p. 14
p. 18
p. 21
p. 22
p. 24
p.25
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Introduction
Lorsqu’un individu souffre d’une maladie cardiaque, il
peut se faire greffer un cœur sain. Cependant, le manque de
donneurs et les problèmes de biocompatibilité laissent certains
de ces individus sans alternative. Néanmoins, des équipes de
chercheurs travaillent depuis quelques années à l’élaboration
d’une nouvelle technologie mécanique qui permettrait de les
sauver. Celle-ci demeure dans une optique de longévité, afin que
ces malades puissent survivre et retrouver une vie quotidienne
normale. Elle se présente sous forme d’un cœur artificiel
totalement implantable, tirant son énergie de l’environnement
extérieur et remplaçant intégralement ou non le cœur malade de
l’individu. C’est pourquoi il convient de se demander si cette
nouvelle technologie est efficace dans le cas présenté. Ainsi,
nous verrons dans un premier temps les généralités du cœur
naturel et ses pathologies, puis, dans un deuxième temps et
troisième temps, les deux types de cœurs artificiels nommés
LionHeart et Abiocor.
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I – Le cœur
A) Anatomie et physiologie cardiaque
Le cœur, organe et muscle essentiel chez l’homme, est situé dans la partie médium du
thorax, et plus précisément dans le médiastin, espace délimité par les deux poumons, reposant
sur le diaphragme et en avant de la trachée et de l’œsophage. Sa taille varie selon la personne,
mais cependant, nous pouvons dire qu’il a un diamètre compris entre douze et quatorze
centimètres. Son volume peut varier du fait des contractions dues à la circulation sanguine et
est compris entre 50 et 60 cm3. De manière plus visuelle, il représente environ une fois et
demi le volume d’un poing fermé. De manière générale, le cœur de la femme se trouve être
plus petit que celui de l’homme.
Le cœur est un muscle creux, au poids avoisinant les 350 grammes chez l’adulte. Il est
entouré d’une enveloppe séreuse, nommée péricarde (le terme « séreuse » définit un organe
constitué de deux feuillets). Ces deux feuillets sont nommés : le feuillet viscéral, plus
communément appelé épicarde, et le feuillet pariétal, qui est au contact des organes. Enfin, il
est important de noter que cet organe est fortement vascularisé (vaisseaux coronaires).
L’intérieur du cœur est composé de deux parties, droite et gauche, elles-mêmes
subdivisées en deux cavités : le ventricule et l’oreillette. De plus, les deux oreillettes sont
séparées de leurs ventricules respectifs par des valvules à sens unique (valvules tricuspide et
mitrale), valvules aussi présentes entre les ventricules et l’artère pulmonaire, et l’artère aorte
(valvules sigmoïdes). Enfin, cœur droit et cœur gauche sont séparés par les septa
interauriculaire et interventriculaire.
Chaque oreillette est pourvue d’une paroi mince. Sa base est munie d’une valvule à sens
unique, qui n’autorise la circulation du sang que de l’oreillette vers le ventricule, donnant
ainsi l’assurance que le sang ne reflue pas. La cavité inférieure, plus communément appelée
ventricule, est pourvue, elle, d’une paroi musculaire épaisse, et plus particulièrement celle du
ventricule gauche. En effet, la paroi ventriculaire droite a une épaisseur comprise entre deux
et trois millimètres alors que celle du ventricule gauche peut atteindre une épaisseur de dix
millimètres, afin d’exercer une puissance contractile suffisante pour propulser le sang dans
l’aorte à destination des organes. L’orifice de sortie de chaque ventricule est muni d’un jeu de
trois valvules dites sigmoïdes qui permet le passage vers l’artère pulmonaire et l’artère aorte
mais aussi empêche le sang de refluer dans les cavités ventriculaires.
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