Projet ANR-14-CE17-0010 – LAUREAT : Implants cardiaques autonomes intégrant un générateur d'énergie piézoélectrique miniaturisé fiable et robuste
Programme : Innovation biomédicale (DS0404) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Elie LEFEUVRE (Institut d'Electronique Fondamentale)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; Entreprise autre que TPE ou PME; VERMON SA
Montant : 678869.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 36 mois
Résumé : Ce projet s’inscrit dans les recherches et développements actuels dans le domaine du traitement des insuffisances cardiaques, et plus spécifiquement dans le domaine des pacemakers leadless.
Les pacemakers actuels ont un volume assez restreint, de l’ordre de 8 cm3, mais leur utilisation requiert l’installation de fils, appelés « leads », qui relient le pacemaker aux zones stimulées électriquement à l’intérieur du cœur. Ces fils, ou leads, sont souvent désignés comme étant le point faible des pacemakers. Problèmes qui peuvent survenir : débranchement de lead, détérioration, infection de lead, perforation cardiaque, dissection du sinus coronaire, thrombose, blessure de valve cardiaque. Des défaillances dues aux leads surviennent dans 21% des cas sur les 10 années qui suivent l’implantation du pacemaker.
Les progrès réalisés dans le domaine de la microélectronique et des micro-capteurs permettent à présent d’intégrer tous les composants du pacemaker dans un volume réduit à l’extrême (<1 cm3). Un tel pacemaker peut être directement implanté dans une cavité cardiaque sans utiliser de leads. Ce type de pacemaker est ainsi appelé pacemaker leadless. Les pacemakers leadless vont très certainement révolutionner les prochaines générations de pacemakers. Outre l’intérêt de supprimer les leads, ces dispositifs permettent de simplifier la procédure d’implantation, d’où une réduction des coûts et une amélioration du confort du patient. 
Plusieurs sociétés telles que Sorin, Medtronic, St Jude Medical et EBR System développent leur propre solution sur la base de briques technologiques matures, excepté la source d’énergie.
D’après l’état de l’art actuel des piles au lithium, une pile de 0,6 cm3 pourrait durer de 7 à 9 ans. Bien que le remplacement de pile soit chose courante dans le cas des pacemakers classiques, l’opération s’avère beaucoup plus délicate dans le cas des pacemakers leadless. Une solution pourrait consister à implanter une nouvelle capsule en remplacement d’une capsule usée. Cependant, le volume occupé par plusieurs implants à l’intérieur du cœur pourrait perturber son fonctionnement. Aussi, utiliser un microgénérateur à très longue durée de vie au lieu de piles constitue une solution particulièrement attractive.
Dans un précédent projet, la société Sorin a démontré avec ses partenaires la faisabilité technique d’un microgénérateur piézoélectrique basé sur la récupération d’énergie mécanique du cœur, capable de délivrer une puissance suffisante pour alimenter un pacemaker.
Avec des objectifs scientifiques concentrés sur la fiabilité et la robustesse du micro-générateur piézoélectrique, le projet LAUREAT vise à développer une brique technologique fondamentale pour aller vers l’industrialisation d’implants cardiaques à très grande durée de vie.
Pour atteindre cet objectif, plusieurs verrous doivent être levés : la fiabilité à long terme des matériaux et systèmes piézoélectriques, l’effet du vieillissement des matériaux sur les performances du dispositif, la conception pour la fiabilité, la reproductibilité de fabrication de nouveaux matériaux (à la frontière entre matériaux massifs et couches épaisses). Atteindre des coûts de production compétitifs fait également partie des défis du projet.
Le démonstrateur du projet portera sur une nouvelle technologie de micro-générateur piézoélectrique permettant de produire de l’énergie électrique à partir des mouvements du cœur. Sa conception permettra efficacité optimale tout en garantissant une fiabilité et une robustesse inégalées. Le projet LAUREAT contribuera ainsi à ouvrir la voie vers l’industrialisation de pacemakers leadless sans pile, totalement autonomes en énergie. L’objectif final est de réaliser à une source d’énergie dont la durée de vie sera supérieure à 20 ans (au lieu de 9 ans pour les piles au lithium), évitant ainsi des opérations chirurgicales de remplacement de la pile et contribuant à renforcer la compétitivité de l’industrie des dispositifs médicaux en France et en Europe.