Des jumeaux numériques du cœur pour mieux traiter la tachycardie ventriculaire

WASHINGTON (AP) – Des scientifiques ont conçu des répliques virtuelles du cœur malade de patients, d’une précision telle que le fait de bloquer, dans ces « jumeaux » numériques, un trouble du rythme dangereux a aidé les médecins à affiner le traitement sur le cœur réel.

Jumeaux numériques du cœur : une nouvelle piste contre la tachycardie ventriculaire

L’un des tout premiers essais cliniques consacrés à ces modèles sur mesure laisse penser qu’ils pourraient améliorer la prise en charge de la tachycardie ventriculaire, une arythmie réputée très difficile à traiter. Cette affection figure parmi les principales causes d’arrêt cardiaque soudain et serait responsable d’environ 300,000 décès par an aux États-Unis.

L’étude, menée par des chercheurs de l’Université Johns Hopkins, ne constitue toutefois qu’une étape initiale. L’Agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux (FDA) a autorisé l’utilisation de la technologie des jumeaux numériques pour orienter le traitement de seulement 10 patients, et des études bien plus vastes seront nécessaires.

De l’industrie à la médecine, un transfert technologique

Les résultats, publiés mercredi dans le Journal de médecine de la Nouvelle-Angleterre, s’inscrivent dans un contexte où les médecins explorent de plus en plus la manière dont une technologie de longue date - déjà employée dans l’aérospatiale et d’autres secteurs - pourrait, elle aussi, servir à améliorer la santé.

Le Dr Jeffrey Goldberger, cardiologue à l’Université de Miami et non impliqué dans l’étude, avait testé des versions plus rudimentaires il y a 15 ans et a salué ces nouveaux travaux. « C’est ce que nous imaginions », a-t-il déclaré.

Au-delà des modèles 3D : prévoir la réaction d’un organe

Depuis longtemps, les médecins s’appuient sur des modèles 3D - physiques ou générés par ordinateur - pour reproduire des maladies et s’entraîner à des gestes techniques. Mais, selon Natalia Trayanova, ingénieure biomédicale à Johns Hopkins, de véritables jumeaux numériques permettent de prédire la réaction d’un organe réel à différents traitements.

Son laboratoire est à l’origine de modèles interactifs et colorés, construits à partir d’une IRM avancée et d’autres données propres à chaque patient.

« Nous traitons le jumeau avant de traiter le patient », a expliqué Trayanova. « Est-ce que ça a marché ? Et si oui, est-ce que de nouvelles choses apparaissent » qui nécessiteront une prise en charge supplémentaire ou différente ?

Comprendre l’arythmie et guider l’ablation

Le système électrique du cœur commande notre rythme cardiaque. La tachycardie ventriculaire correspond à une accélération extrême du rythme, déclenchée lorsqu’une onde électrique se met à court-circuiter dans les cavités inférieures de l’organe - les ventricules - et empêche ceux-ci de propulser le sang vers le reste du corps.

« On voit ce cœur qui, en gros, tremble », a dit Trayanova.

Les médicaments peuvent aider, mais le traitement principal reste l’ablation : les médecins font progresser des cathéters jusqu’au cœur pour brûler le tissu à l’origine des signaux électriques aberrants. Le problème, c’est que la procédure comporte une part d’essais et d’ajustements, les patients passant des heures sous anesthésie pendant que les médecins déterminent où intervenir.

Les ablations répétées sont fréquentes, et de nombreux patients disposent, en complément, d’un défibrillateur implantable.

C’est là qu’interviennent les jumeaux numériques des ventricules, conçus par l’équipe de Trayanova.

Sur l’écran d’un ordinateur, des couleurs tourbillonnent - bleu, vert, jaune et orange - pour illustrer la progression de l’onde électrique dans les zones saines de la cavité, avant qu’elle ne se bloque sur du tissu endommagé. Elle se retrouve piégée dans un mouvement circulaire, que la chercheuse compare au tourbillon d’un ouragan.

« Cela me permet de recréer le fonctionnement de l’organe du patient, puis de prévoir la meilleure façon de faire l’ablation », a indiqué Trayanova.

La technologie identifie une zone dysfonctionnelle où l’onde électrique revient frapper de manière répétée. En procédant à une ablation virtuelle, on observe si le problème est résolu ou si une autre arythmie apparaît, qui devra elle aussi être cautérisée. « Ensuite, on la pique à nouveau », a-t-elle précisé.

Des cibles d’ablation personnalisées et des résultats encourageants

L’équipe de Trayanova a défini des cibles d’ablation personnalisées pour chacun des 10 participants à l’étude. Les cardiologues les ont ensuite reportées dans un système de cartographie utilisé comme outil de guidage, et se sont concentrés uniquement sur ces cibles au lieu de rechercher eux-mêmes les zones à traiter.

Plus d’un an après, huit patients ne présentaient plus d’arythmies, tandis que deux n’avaient eu qu’un unique épisode bref pendant la phase de cicatrisation - un résultat supérieur au taux de succès habituel de 60%, selon le Dr Jonathan Chrispin, cardiologue à Johns Hopkins et auteur principal de l’étude.

Tous, sauf deux, ont également arrêté leur traitement anti-arythmique.

Plus important encore, les cardiologues pourraient détruire moins de tissu en visant « précisément les zones que nous estimons être d’une importance critique », a déclaré Chrispin. « Nous pourrions potentiellement rendre ces procédures plus courtes, plus sûres, plus efficaces. »

Prochaines études : fibrillation auriculaire et autres usages

L’équipe de Johns Hopkins espère évaluer cette approche par jumeau numérique dans une étude plus vaste, en collaboration avec d’autres hôpitaux, et a déjà lancé un essai l’utilisant pour traiter une forme plus fréquente de trouble du rythme, appelée fibrillation auriculaire. D’autres équipes de recherche étudient également des jumeaux numériques pour la prise en charge des cancers.