Le Dr Ake Senning installe le premier stimulateur cardiaque (Stockholm)
L’invention du stimulateur cardiaque
Le Dr Rune Elmquist installe le premier stimulateur cardiaque de l’histoire, implanté sur un ingénieur électricien suédois, Arne Larsson, qui souffre du syndrome d’Adam-Stokes. Il avait 43 ans. Après une trentaine de pacemakers, il s’éteint à 86 ans le 28 décembre 2001.
Le pacemaker ou stimulateur cardiaque, est un dispositif implanté dans l’organisme délivrant des impulsions électriques régulièrement au cœur et permettant d’accélérer ce dernier lorsqu’il est trop lent.
8 octobre 1958 : prend un coup de langue, mais continue de faire tic-tac 
Arne Larsson s’avère être le candidat idéal pour recevoir le premier stimulateur cardiaque véritablement interne. Il échoue au bout de quelques heures, tout comme le suivant. Mais comme le lapin Energizer, Larsson continue d’avancer.
Les chercheurs de VA ont inventé le premier stimulateur cardiaque cliniquement réussi, en 1960. Cette invention prévient les complications potentiellement mortelles des battements cardiaques irréguliers chez de nombreux patients. En 1958, le Dr William Chardack de l’hôpital Buffalo VA (maintenant le Buffalo VA Medical Center) s’est associé à l’ingénieur Wilson Greatbatch et au Dr Andrew Gage pour implanter une électrode dans un chien attaché à un générateur d’impulsions. Ils ont travaillé pendant les deux années suivantes pour affiner leur conception d’une unité qui pourrait être implantée dans le corps et maintiendrait le même rythme cardiaque pendant de longues périodes. En 1960, ils ont implanté un stimulateur cardiaque chez un homme de 77 ans, qui a vécu 10 mois après l’opération. Cette année-là, ils ont implanté des stimulateurs cardiaques chez neuf autres patients, dont plusieurs ont vécu plus de 20 ans après l’implantation. La conception de Chardack et Greatbatch a été le premier stimulateur cardiaque implanté à être produit dans le commerce. Aujourd’hui, plus de 3 millions de personnes dans le monde ont des stimulateurs cardiaques implantés. Le programme VA Pacemaker surveille plus de 11 000 vétérans porteurs de stimulateurs cardiaques pour détecter les pannes de batterie et améliorer la qualité de vie des patients. Le programme conserve des données sur environ 60 000 patients.
Histoire du stimulateur cardiaque
Stimulateurs cardiaques – l’une des dix meilleures inventions médicales ?
En 1958, Arne Larsson en Suède est devenu le premier patient à dépendre d’un stimulateur cardiaque artificiel. Il est décédé en 2001 à l’âge de 86 ans, après avoir survécu à son inventeur, le chirurgien, et à 26 stimulateurs cardiaques. Arne, comme les millions de personnes qui ont eu des stimulateurs cardiaques au cours des 60 dernières années, a bénéficié de la recherche animale.
Mesurer le cœur
En 1887, le physiologiste Augustus Desire ‘Waller travaillant à l’hôpital St. Mary’s de Londres, a enregistré le premier électrocardiogramme de surface humaine en utilisant l’électromètre capillaire Lippmann pour dévier un faisceau lumineux. Waller avait appris que « chaque battement du cœur donne un changement électrique, commençant à une extrémité de l’organe et se terminant à l’autre ». Il était convaincu qu’il pouvait mesurer ces « propriétés électromotrices du cœur » à partir de la surface de la peau et a procédé à cette mesure avec l’électromètre connecté entre les mains gauche et droite ou entre les pattes avant et arrière de son bouledogue de compagnie, Jimmie.
La capacité d’enregistrer le rythme cardiaque humain (ou animal) sur un électrocardiogramme (ECG) s’est développée rapidement et en 1942, l’électrocardiogramme à 12 dérivations tel que nous le connaissons aujourd’hui était apparu. Mais l’idée d’initier ou de réguler artificiellement les cœurs par l’électricité a été plus lente à émerger.
Stimuler le cœur
En 1928, l’Australien Mark Lidwell In 1928 a utilisé la stimulation électrique intermittente du cœur pour sauver la vie d’un enfant né en arrêt cardiaque. L’enfant s’est apparemment rétabli et a survécu. En 1932, Albert Hyman s’est intéressé à la réanimation du « cœur arrêté » au moyen de la « thérapie intracardiaque ». Initialement, cette thérapie consistait en l’injection intracardiaque de médicaments stimulants tels que l’épinéphrine, bien qu’il se soit vite rendu compte que ce n’était pas vraiment le médicament qui redémarrait le cœur mais l’aiguille qui créait un courant d’action de blessure en perforant la paroi cardiaque.
Hyman’s a inventé et nommé le tout premier « pacemaker artificiel » : il était alimenté par une manivelle à ressort, mais n’a pas été accepté comme moyen de relancer un cœur arrêté. Cependant, Hyman ne semblait pas reconnaître que son appareil pouvait avoir un rôle pour les personnes souffrant d’un bloc cardiaque.
La conduction électrique normale dans le cœur permet à l’impulsion générée par le nœud sino -auriculaire (nœud SA) du cœur de se propager et de stimuler le muscle cardiaque (myocarde). Le myocarde se contracte après stimulation. C’est la stimulation ordonnée et rythmique du myocarde pendant le cycle cardiaque qui permet une contraction efficace du cœur, permettant ainsi au sang d’être pompé dans tout le corps. Dans le bloc cardiaque, le système de conduction cardiaque est endommagé. Cela peut se produire après une intervention chirurgicale ou en cas de maladie cardiaque. Malheureusement, si le stimulateur naturel fonctionne mal, cela entraîne des battements cardiaques anormaux. Ces arythmies peuvent être très graves, provoquant des pertes de conscience, des crises cardiaques et même la mort.
En 1949 à Toronto, au Canada, Wilfred Bigelow et John Callaghan ont commencé à utiliser l’hypothermie pour réduire le métabolisme et produire une bradycardie et une asystole pour permettre une chirurgie cardiaque. Le réchauffement n’a cependant pas pu restaurer suffisamment rapidement la contraction cardiaque et les chirurgiens ont donc commencé des expériences de stimulation du nœud sino-auriculaire. En 1949, lors d’une opération expérimentale sur un chien, le cœur s’arrête brusquement. Bigelow raconte : « Par intérêt et en désespoir de cause, j’ai donné une bonne poussée au ventricule gauche avec une sonde que je tenais. Les quatre cavités du cœur ont répondu. D’autres coups ont clairement indiqué que le cœur battait normalement avec une bonne pression artérielle. Le stimulateur cardiaque électrique a été développé en conséquence directe de ces expériences d’hypothermie. Au cours des années 1940 et au début des années 50, le principal dispositif disponible pour générer une variété d’impulsions électriques, potentiellement capables de stimuler le cœur, était un stimulateur physiologique externe fabriqué par Grass Manufacturing Co pour des applications cliniques et de physiologie en laboratoire.
En 1951, Paul Zoll, un cardiologue de Boston, est reconnu pour avoir inauguré l’ère moderne de la stimulation cardiaque clinique. Il a développé un stimulateur cardiaque externe de table qui a été appliqué avec succès au traitement du bloc cardiaque.
Le 8 octobre 1958, la première implantation d’un stimulateur cardiaque a été réalisée en Suède. Le système avait été développé par le chirurgien Ake Senning et le médecin inventeur Rune Elmqvist et implanté sur un ingénieur de 43 ans appelé Arne Larsson. Arne souffrait d’attaques de Stokes-Adams qui nécessitaient une réanimation plusieurs fois par jour et dont la situation était considérée comme désespérée. 
Le stimulateur cardiaque
L’ensemble était entièrement fait à la main et se composait des batteries au nickel-cadmium, du circuit électronique et de l’antenne de recharge de la bobine. Ceux-ci ont été encapsulés dans une nouvelle résine époxy (Araldite) produite par Ciba-Geigy, qui présentait une excellente biocompatibilité. Le diamètre et l’épaisseur approximatifs sont devenus respectivement 55 mm et 16 mm, selon les dimensions de la très populaire boîte de cirage à chaussures de Kiwi. Elmquist a en fait produit deux de ces unités en utilisant ces canettes comme moules !
Pendant ce temps – de retour aux États-Unis
Wilson Greatbatch était un ingénieur électricien enseignant à l’Université de Buffalo où il travaillait sur un oscillateur pour aider à l’enregistrement des tachycardies. Il a accidentellement découvert le moyen de créer un circuit de stimulateur cardiaque implantable lorsqu’il a câblé la résistance de valeur d’essorage et a commencé une oscillation avec une impulsion de 1,8 milliseconde suivie d’un intervalle de 1 seconde. Il a persuadé le Dr William Chardack, chef de la chirurgie au Buffalo’s Veteran’s Hospital de son utilité et peu de temps après, Chardack et un autre chirurgien, le Dr Andrew Gage, ont exposé le cœur d’un chien dans le laboratoire animalier de l’hôpital auquel ils ont touché les deux fils de stimulation. Le cœur se mit à battre en synchronisation avec l’appareil. Après deux autres années d’expériences sur des animaux, la première opération humaine a eu lieu en juin 1960 sur un homme de 77 ans souffrant d’un bloc cardiaque complet. Le patient a continué à vivre encore deux ans.
50 ans d’améliorations
Divers problèmes avec les batteries, les câbles et les techniques de boîtier et chirurgicales ont été progressivement surmontés au cours de la décennie suivante avec des modèles similaires aux stimulateurs cardiaques actuels devenant disponibles dans les années 1970. Le besoin de piles a été entièrement évité dans certains modèles en utilisant une source d’alimentation externe pour induire une activité dans un circuit placé en interne. Désormais, les stimulateurs cardiaques peuvent répondre à la demande du corps de manière sophistiquée avec un ajustement automatique de l’amplitude de stimulation réduisant la consommation d’énergie et prolongeant la durée de vie de la batterie jusqu’à 8 ans.
Prochaines étapes
Actuellement, des essais sont en cours avec de minuscules stimulateurs cardiaques, de la taille d’une grosse pilule. Ceux-ci peuvent être placés directement dans le cœur par voie intraveineuse et recevoir leur énergie d’une source externe.
Plus loin dans le futur, il pourrait être possible de réparer biologiquement les cœurs endommagés avec des cellules souches cardiaques mises en route pour fabriquer des tissus conducteurs. Des essais avec des porcs étudient cette possibilité. Quoi qu’il en soit, la technologie actuelle maintient environ 250 000 personnes au Royaume-Uni en meilleure santé, une partie des plus de 4 millions dans le monde équipés d’un stimulateur cardiaque.
Le stimulateur cardiaque est un appareil biomédical électronique capable de réguler le rythme cardiaque humain lorsque ses mécanismes de régulation naturels tombent en panne. Il s’agit d’une petite boîte implantée chirurgicalement dans la cavité thoracique et dont les électrodes sont en contact direct avec le cœur. Il est utilisé pour traiter certains rythmes cardiaques anormaux qui peuvent faire battre votre cœur trop lentement ou manquer des battements. Certains stimulateurs cardiaques peuvent également aider les cavités de votre cœur à battre à temps.
En 1958, le Dr Åke Senning a implanté le premier stimulateur cardiaque interne. Au début de la même année, Rune Elmquist (né en 1906) a inventé ce stimulateur cardiaque, destiné à être implanté dans une poche sous-cutanée chez un patient souffrant d’une maladie cardiaque. Il n’utilisait que deux transistors et avait la taille d’une rondelle de hockey. L’appareil envoyait des impulsions au muscle cardiaque pour établir des contractions normales et régulières. Le Dr Senning (né en 1915) a réalisé la première installation d’un stimulateur cardiaque à l’Institut Karolinska de Stockholm. Bien que ce prototype n’ait fonctionné que trois heures, le Suédois, Arne Larsson, qui a reçu ce stimulateur cardiaque, 40 ans et 26 stimulateurs cardiaques plus tard, jouissait toujours d’une vie normale et bien remplie à 83 ans.
https://www.understandinganimalresearch.org.uk/news/top-ten-medical-inventions-pacemakers
https://www.research.va.gov/research_in_action/The-invention-of-the-cardiac-pacemaker.cfm
https://www.wired.com/2007/10/oct-8-1958-takes-a-licking-but-keeps-on-ticking/