La science fiction a-t-elle inspiré le domaine médical ?
Coeur
Resumé du film
Repo Men est un film américano-canadien de science fiction réalisé en 2010, par Miguel Sapochnik. L’histoire de ce film se passe dans le futur, où l’humanité est parvenue à prolonger et à améliorer l’espérance de vie à l'aide d'organes artificiels de bonne qualités et coûteux, qui sont élaborés par une société nommée "L'Union". Le mauvais coté de cette entreprise est que lorsque les greffés ne peuvent pas rembourser leurs implants. L'Union envoie alors des agents spécialisés, les Repo Men, pour reprendre la marchandise, sans se préoccuper de la survie des clients insolvables. Rémy, un des meilleurs Repo Men sur le marché, est victime d'un arrêt cardiaque et se réveille avec le dernier modèle de cœur artificiel implanté dans le thorax, mais il n’a pas assez d’argent pour le payer. Alors l’entreprise envoie alors un agent pour récupérer le cœur .Remy est passé de chasseur à « proie ».
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Fonctionnement du coeur dans le film
Le cœur artificiel dans le film "RepoMen est un cœur du type Jarvik (voir partie cœur provisoire) avec un système de compression avec quatre valves, d'un filtre d'oxygénation,
et de pompes étanches.
Pour l'alimentation il n'y a pas besoin de batterie externe, l'énergie est produite à partir d'un réseau de puissance en ligne, cela montre son aspect très avancé.
Sur ce cœur se trouve une barre avec un code qui sert à suivre la personne et de montrer que cette dernière accepte de porter ce cœur. Cette barre simplifie aussi le "service à la clientèle" si cet organe a besoin d'un entretien.
L'entreprise peut contrôler la durée de vie du cœur avec des mises à jour, grâce à un logiciel qui est intégré dans le cœur.
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Fonctionnement du coeur artificiel
Un cœur artificiel est une prothèse intra ou para-corporelle conçue pour remplacer un cœur biologique donc qui possède les mêmes fonctions que ce dernier. Cette prothèse permet de traiter des personnes souffrant d'insuffisance cardiaque et autres maladies cardio-vasculaires graves: l'hypertension artérielle (qui est dût au stress, au sel, et à l'alcool), l'endocardite( inflammation de la paroi des valves cardiaques) , ou encore la péricardite ( une atteinte inflammatoire aiguë du péricarde). On distingue tout de même des obstacles à surmonter comme la taille de la prothèse qui, lorsque cette dernière est intra-corporelle, doit être anatomiquement compatible à la cage thoracique du patient, les risques d'infections, et les risques thromboemboliques (processus au cours duquel se forment des caillots à l'intérieur des vaisseaux) ajouter à cela l'autonomie.
Il existe deux types de cœur artificiel :
Le cœur artificiel total, qui remplace complètement le cœur biologique, réservé aux personnes gravement malades. Il est totalement implanté, et composé avec :
-des motopompes qui font circuler un liquide hydraulique dans un compartiment, ce liquide permet de mettre une pression sur la membrane afin de propulser le sang dans les artères
-une pompe hydraulique (une des motopompes) qui a le rôle de reproduire les contractions du muscle cardiaque (systole et diastole)
-deux ventricules artificiels divisés en deux compartiments l'un pour le sang, l'autre pour le liquide, séparés par une membrane
-une batterie de secours d'une autonomie de 20 minutes
-un module électronique permettant de contrôler la fonction cardiaque du système
-un TET (transfert d'énergie transcutané) interne qui recevra l'énergie et qui pourra la transmettre aux pompes du cœur.
Des parties externes sont tout de même présentes avec:
-une console permettant de réguler son rythme cardiaque pendant l'effort
-un module de communication
-un TET externe qui permet d'envoyer de l'énergie au cœur en émettant des ondes au TET interne.
L'implantation d'un cœur artificiel total ne présente aucun risque de rejet par le système immunitaire car les matériaux sont biologiquement inertes.
Ses composants sont hémocompatibles et biosynthétiques:
Le péricarde de veau qui subit un traitement au glutaraldéhyde un desinfectant de formule(CH8O2) pour éviter le risque de rejet, remplace l'original et est utilisé pour les membranes, les valves et les ventricules.
La paroi qui sépare les deux ventricules est faite en téflon (polytétrafluoroéthhyléne de formule C2F4) pour réduire les risques de coagulation.
Le titan (Ti) est le composant principal des motopompes, il est léger et résistant à la corrosion et à l'oxydation, grâce au liquide hydraulique utilisé, se forme une couche d'oxyde de titane (TiO2) autour de ces dernières.
La batterie sont en lithium-ion(Li+).
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Le cœur artificiel provisoire,(cœur pneumatique à diaphragme), pour les patients en attente d'une transplantation cardiaque.
Il posséde une prothèse interne et externe.
Il rétablit instantanement la pression artérielle et le débit cardiaque normal..
Ce coeur est composé:
-de deux ventricules pneumatiques reliés par deux lignes d'activation au générateur d'air comprenant deux réservoirs séparés par une membrane, un d'eux se remplit d'air, et l'autre de sang, ce dernier est muni de valves qui permet un antiretour (comme celles du coeur biologique)
-le réservoir sanguin qui est muni de valves antiretour comme le coeur naturel
-le reservoir d'air qui se remplit à intervalle régulier ce qui donne du mouvement à la membrane et qui permet d'envoyer le sang vers l'artère pulmonaire ou vers l'aorte .
-d'un générateur d'air comprimé externe qui alimente la console pneumatique qui créer l'énergie nécessaire au fonctionnement des ventricules
-d'une console pneumatique qui est muni de plusieurs systèmes de sécurité, elle est composée d'un régulateur qui régle la pression d'activation du ventricule pneumatique et d'un régulateur de fréquence.
-un ordinateur lié à la console qui contient un système de surveillance électronique du remplissage et de l'éjection du sang du ventricule donc du débit cardiaque, il peut mémoriser différents paramètres de fonctionnement de la prothèse ventriculaire, qui peut déclencher une alarme lors d'un éventuel dysfonctionnement et assurer un rôle de diagnostic de la défaillance.
Ce coeur présente plusieurs inconvénients pour le malade :
-Le cable transcutané (canule qui traverse la peau et qui relie la prothèse ventriculaire à la console pneumatique) représente un risque d'infection important.
- le poids, l'encombrement de la prothèse ventriculaire et du compresseur extracorporel qui pèse plus de 40kg
-le bruit et les vibrations du système pneumatique.
-certains materiaux sont non biocompatibles et peuvent donc provoquer des problèmes de coagulation
Ses composants: les pompes du ventricules sont en polyuréthane(C15H10N2O2-C6H10O4) qui offre l'elasticité du caoutchouc et une forte résistance, de métal et de carbone(C).
Les conduits d'air transcutané sont en plastique et en aluminium(Al).
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Fonctionnement a la base
Le cœur est un muscle creux recouvert de deux légères membranes protectrices : une enveloppe interne appelée l'endocarde et une enveloppe externe appelée epicarde.
De sa base s'échappent deux gros vaisseaux :
-l'artère pulmonaire, qui relie le cœur aux poumons
-l'aorte qui le relie à tout le reste du corps : organes, muscles, tissus.
On peut voir que le cœur est formé avec un cœur droit et un cœur gauche.Chacun de ces coeurs est composés d'une oreillette qui recoit le sang qui provient des veines et d'un ventricule qui propulse le sang dans les artères.
Les veines pulmonaires et les veines caves ,elles, ramènent le sang au cœur.
La circulation se fait à sens unique grâce aux valves cardiaques qui, s'ouvrent et se ferment alternativement. Elles sont quatre, elles se trouvent pour deux d'entre elles entre les oreillettes et les ventricules . Les deux autres sont situées entre les ventricules et l'artère.
Bilan
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En 1937 le biologiste soviétique Demikhov a eu l'idée de remplacer le cœur biologique par une pompe dans le thorax, c'est la première fois que le cœur artificiel est évoqué dans l'histoire. Les premières études sur la conception du cœur artificiel ont commencé en 1967 dirigées par le Dr Kolff. Ce dernier a réalisé des implantations expérimentales sur des animaux dans les années 1950. Son cœur a été amélioré par le Dr Robert Jarvik qui sera le nouveau directeur de projet après le Dr Kolff. La première implantation du cœur artificiel sur un humain a eu lieu en 1969 par le docteur Denton Cooley.
Depuis cette dernière, beaucoup d'autre ont été réalisée avec plus ou moins de réussite.
Des romans comme "Cyborg" et des séries télévisées comme "l'homme qui valait 3milliards" sont sorties dans les années 1970 (avec l'apparition du cœur artificiel de science fiction) .Le film "Repo Men" lui, est sorti en 2010.Ce film n'a pas permis l'amélioration de cette organe artificiel puisque les sociétés de production actuelles ne s'en inspirent pas, elles donnent priorité à la correspondance avec le cœur génétique. En revanche ce film s'est inspiré de la réalité puisqu'il reprend les bases du fonctionnement du modèle Jarvik. Le cœur artificiel n'a pas été conçu avec l'aide de la science fiction, étant donné que ces derniers sont simplement destinés à reproduire la fonction du cœur biologique et qu'il est pour l'instant trop difficile de s'inspirer de cette science.