Un patch d’un nouveau genre, renforcé par des tissus, pourrait non seulement obturer les zones défectueuses du c½ur comme jusqu’à présent, mais aussi les guérir. Une équipe interdisciplinaire dirigée par l’EPF de Zurich a implanté avec succès ce patch sur des animaux.
Après un infarctus du myocarde, le flux sanguin vers le c½ur est interrompu et le manque d’oxygène qui en résulte peut provoquer des dommages au muscle cardiaque. Dans les cas graves, cela peut conduire à une déchirure de la paroi cardiaque, ce qui nécessite une intervention chirurgicale immédiate. Aujourd’hui, de telles anomalies cardiaques sont comblées par des pansements en péricarde bovin, car ils sont stables, perméables et faciles à implanter.
Une équipe de recherche interdisciplinaire de l’ETH Zurich et de l’Hôpital universitaire de Zurich, dirigée par Robert Katzschmann et Omer Dzemali, a maintenant développé un nouveau type de patch cardiaque tridimensionnel. Ils viennent de le présenter dans la revue spécialisée Advanced Materials.
Ne pas se contenter de fermer, mais guérir
Les patchs péricardiques bovins, ou BPP, utilisés actuellement présentent des inconvénients majeurs : ils sont biologiquement inactifs. Cela signifie qu’ils restent dans le c½ur en tant que corps étranger et ne peuvent pas être dégradés. En outre, ils peuvent provoquer des réactions indésirables telles que calcification, thromboses ou inflammations. "Jusqu’à présent, les patchs cardiaques ne s’intègrent pas dans les tissus et restent durablement dans le corps. Avec notre patch, nous voulions résoudre ce problème et créer un patch qui s’intègre dans le tissu cardiaque existant", explique Lewis Jones, premier auteur de l’étude.
Ce qu’on appelle le ’RCPatch’ (Reinforced Cardiac Patch) pourrait devenir à long terme une alternative aux patchs traditionnels en péricarde bovin : "Notre objectif était de développer un patch qui ne se contente pas de fermer un défaut, mais qui contribue à le réparer complètement", explique Katzschmann.
Un patch, trois composants
Le nouveau RCPatch présente des avantages considérables par rapport au péricarde bovin, car il se compose de trois parties : un filet à mailles fines qui colmate la lésion, une armature imprimée en 3D pour la stabilité et un hydrogel colonisé par des cellules du muscle cardiaque. L’échafaudage de soutien peut être imaginé comme une structure grillagée sinueuse, composée de polymères dégradables. Les chercheurs peuvent les produire à l’aide d’une imprimante 3D. "L’échafaudage est suffisamment stable et nous offre en même temps la possibilité de le remplir de cellules vivantes à l’aide d’un hydrogel", explique Jones.
Pour pouvoir bien appliquer la structure en treillis dans le c½ur, les chercheurs l’ont combinée à un fin filet. Katzschmann et son équipe ont également enrichi ce filet avec le même hydrogel. Cela permet au RCPatch de s’intégrer complètement dans le tissu environnant et de fusionner avec les cellules du muscle cardiaque. "Le grand avantage est que la structure de soutien se dissout complètement après que les cellules se sont intégrées au tissu. Il ne reste donc plus de corps étranger", explique Jones.
Premiers tests sur le c½ur
Un premier essai sur des animaux a montré que le patch s’implante bien et qu’il résiste à la pression élevée dans le c½ur. Les chercheurs ont ainsi réussi à empêcher les hémorragies et à rétablir la fonction cardiaque. Lors de tests précliniques sur des modèles porcins, le RCPatch a pu fermer avec succès un défaut créé artificiellement dans le ventricule gauche. "Nous avons pu montrer que le patch se développe bien et que la structure résiste même à une pression sanguine réelle", explique Katzschmann.
Le groupe de recherche crée ainsi une base prometteuse pour développer un patch cardiaque implantable, renforcé mécaniquement et à base de tissu pour les humains. À long terme, le RCPatch devrait être utilisé en cas de lésions du myocarde, dans le but non seulement de réparer le défaut, mais aussi de régénérer le tissu et donc de guérir le c½ur. Dans les prochaines étapes, les chercheurs veulent continuer à développer le matériau et étudier sa stabilité dans des études animales de longue durée.
Référence bibliographique
Lewis S. Jones et al. Volumetric 3D Printing and Melt-Electrowriting to Fabricate Implantable Reinforced Cardiac Tissue Patches, Advanced Materials. DOI : 10.1002/adma.202504765
