L’Ingénierie Cardiovasculaire : Une Révolution au Cœur de la Médecine

11 Juin 2025

L’ingénierie cardiovasculaire évolue rapidement pour relever les défis posés par des pathologies majeures telles que l’insuffisance cardiaque, les sténoses, les anévrismes et les calcifications. Ces maladies, parmi les principales causes de mortalité, exigent des approches diagnostiques et thérapeutiques toujours plus précises et performantes. Grâce aux avancées technologiques et à l’intégration de la recherche fondamentale, de nouvelles solutions émergent, améliorant la fiabilité des diagnostics et l’efficacité des traitements.

Dans cette dynamique, la plateforme CardioVasc, développée au LIFSE, laboratoire du Carnot ARTS, joue un rôle clé. En associant modélisation numérique, simulation avancée et dispositifs médicaux de pointe, elle pousse plus loin les frontières de l’innovation pour concevoir des traitements sur mesure. Véritable passerelle entre ingénierie et médecine, CardioVasc accélère le développement de solutions ciblées et accessibles, redéfinissant ainsi la prise en charge des maladies cardiovasculaires.

Vers une Médecine de Précision : L’Impact des Dispositifs Médicaux

Stents et Endoprothèses : Quand l’Innovation Repousse les Limites

Les stents et les endoprothèses occupent une place centrale dans la prise en charge des maladies cardiovasculaires. Les avancées récentes ont permis le développement de matériaux bioactifs capables de libérer des médicaments de manière ciblée, réduisant ainsi le risque de resténose et limitant la nécessité d’interventions répétées. Un exemple marquant est le travail de recherche de Navideh Abbasnezhad, chercheuse Carnot ARTS, qui a développé une méthodologie innovante de libération contrôlée de médicaments à partir de supports polymères {1]. Récompensée par le Prix de thèse Pierre Bézier 2021 de la Fondation Arts et Métiers, cette avancée illustre l’impact des recherches fondamentales sur la mise au point de dispositifs médicaux plus performants et personnalisés.

Compréhension approfondie des mécanismes de libération de médicaments dans les stents à élution médicamenteuse

Assistance Circulatoire : Un Nouveau Souffle pour les Cœurs Défaillants

Face aux formes les plus sévères d’insuffisance cardiaque, les dispositifs d’assistance circulatoire jouent un rôle essentiel en suppléant temporairement ou durablement la fonction cardiaque défaillante. Ces technologies, allant des pompes mécaniques aux systèmes de circulation extracorporelle, permettent d’améliorer la perfusion des organes vitaux, d’offrir un soutien en attente de transplantation et, dans certains cas, de stabiliser ou prolonger la vie des patients en insuffisance terminale. Parmi ces dispositifs, les assistances ventriculaires (VAD) facilitent la propulsion du sang en cas de défaillance du ventricule gauche ou droit, tandis que les systèmes d’oxygénation extracorporelle (ECMO) assurent une oxygénation et une circulation sanguine en cas de défaillance cardiorespiratoire aiguë.

Dans cette dynamique d’innovation, la mini-pompe cardiaque RelaxHeart, développée par le LIFSE, laboratoire Carnot ARTS, en collaboration avec les chirurgiens de l’AP-HP, constitue une avancée majeure. Conçue spécifiquement pour les patients atteints d’insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (HFpEF), une pathologie pour laquelle les options thérapeutiques restent limitées, cette pompe innovante dérive un faible volume sanguin de l’oreillette gauche vers l’artère sous-clavière, réduisant ainsi la pression cardiaque excessive [2]. Cette approche minimalement invasive ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques et représente un espoir considérable pour une population de patients jusqu’ici en impasse thérapeutique.

Mini-pompe pulsatile de décompression cardiaque pour Ie traitement de la HFpEF

Intelligence Artificielle et Modélisation Numérique : L’Ère des Soins Personnalisés

Jumeaux Numériques et IA : Une Révolution pour la Médecine Cardiovasculaire

L’ingénierie cardiovasculaire connaît une mutation sans précédent grâce aux jumeaux numériques et à l’intelligence artificielle (IA), deux avancées majeures qui transforment le diagnostic et le traitement des pathologies cardiaques. Véritables répliques virtuelles du cœur et des vaisseaux sanguins, les jumeaux numériques permettent de simuler des interventions avant leur application clinique, réduisant ainsi les risques et optimisant les stratégies thérapeutiques de manière personnalisée. En parallèle, l’IA révolutionne l’analyse des données médicales en détectant des anomalies souvent imperceptibles à l’œil humain, améliorant la précision des diagnostics et accélérant les prises de décision. Ces technologies trouvent une application concrète dans les recherches sur les anévrismes, où Louise Koskas, interne en chirurgie vasculaire et doctorante au LIFSE, laboratoire Carnot ARTS, étudie l’impact des paramètres mécaniques sur la croissance des anévrismes de l’aorte abdominale. Récompensés par le Premier Prix du VEITHsymposium 2024 [3], ses travaux sur l’instabilité fluide-structure et la fatigue des tissus aortiques illustrent l’apport crucial de la modélisation avancée dans la pratique clinique, ouvrant la voie à des traitements plus sûrs et plus efficaces.

Schéma descriptif du projet Simulateur Artériel Universel (SAU). Projet collaboratif entre les Instituts Carnot, Arts et AP-HP, réunissant des chercheurs des laboratoires LIFSE, I2M, ainsi que des Chirurgiens Vasculaires de l’AP-HP

Intégrer l’Innovation en Clinique : Défis et Opportunités

Si ces avancées technologiques ouvrent des perspectives enthousiasmantes, leur intégration en pratique clinique soulève plusieurs défis majeurs. L’accessibilité et les coûts représentent un frein important, car le développement et l’implémentation de ces innovations nécessitent des investissements conséquents, limitant parfois leur diffusion à grande échelle, bien que ces coûts puissent diminuer avec la production industrielle et l’optimisation des procédés. La validation clinique constitue un autre enjeu clé, puisque ces technologies doivent faire l’objet d’essais rigoureux pour garantir leur efficacité et leur innocuité avant d’être intégrées dans les protocoles médicaux. Enfin, la formation des professionnels de santé est essentielle pour assurer une adoption réussie des dispositifs médicaux avancés et des outils numériques, nécessitant une montée en compétences des équipes soignantes et une collaboration renforcée entre ingénieurs, chercheurs et cliniciens afin d’optimiser leur utilisation dans la pratique quotidienne.

Une Médecine Cardiovasculaire Réinventée : Progrès et Enjeux Éthiques

L’ingénierie cardiovasculaire est en pleine transformation grâce aux avancées en dispositifs médicaux, en modélisation numérique et en intelligence artificielle. Ces technologies permettent d’optimiser les traitements, de réduire les interventions invasives et de personnaliser les soins, améliorant ainsi la qualité de vie des patients.

Cependant, l’adoption de ces innovations doit se faire dans un cadre éthique et réglementaire rigoureux pour garantir la sécurité, l’équité et la transparence des soins. En conciliant progrès technologiques et principes éthiques, la médecine cardiovasculaire entre dans une ère plus prédictive, préventive et personnalisée, au bénéfice des patients du monde entier. Les progrès réalisés sont prometteurs, mais il est essentiel de poursuivre les efforts pour rendre ces technologies accessibles à tous, sans compromis sur la qualité des soins.

Fantôme d’une aorte abdominale d’un patient spécifique, réalisé par fabrication additive SLA

Le LIFSE, un laboratoire de recherche des Arts et Métiers
Le Laboratoire d’Ingénierie des Fluides et des Systèmes Énergétiques (LIFSE), situé sur le campus Arts et Métiers de Paris, se distingue par son expertise de pointe dans les domaines des systèmes énergétiques et de la dynamique des fluides. S’appuyant sur trois thématiques de recherche principales et deux axes stratégiques, le LIFSE se démarque également par son engagement dans le développement de solutions novatrices pour la médecine cardiovasculaire, thématique animée par Mathieu Specklin, Maître de Conférences, et le Pr Farid Bakir. Dans ce cadre, le laboratoire mène des projets de recherche translationnelle visant à transformer les avancées scientifiques en applications concrètes pour le traitement des pathologies cardiaques et vasculaires
Farid Bakir, un Expert de l’Ingénierie des Fluides et des Systèmes Énergétiques
Professeur des Universités à l’Ensam et chercheur Carnot ARTS, Farid Bakir est un spécialiste reconnu de l’ingénierie des fluides et des systèmes énergétiques, avec une expertise particulière dans les technologies appliquées à la santé cardiovasculaire. À l’interface de la santé, de l’énergie et de l’industrie, ses travaux visent à concevoir des solutions innovantes pour relever les défis technologiques actuels. En parallèle de ses activités de recherche, il occupe plusieurs responsabilités stratégiques au sein de l’Ensam, notamment en tant que membre du Comité de Direction de l’Institut Carnot Arts, contribuant ainsi activement à l’orientation scientifique et au rayonnement de la recherche.

Farid Bakir

Références :

[1] In vitro experimentation and modeling of drug release from polymeric carriers for the development of drug eluting stents – TEL – Thèses en ligne

[2] Hemodynamic Evaluation of a Centrifugal Left Atrial Decompression Pump for Heart Failure with Preserved Ejection Fraction

[3] 104.pdf https://www.veithsymposium.org/pdf/articles/104.pdf

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