Un microcathéter navigue dans les plus petits vaisseaux sanguins

Les microcathéters sont des dispositifs médicaux qui peuvent se faufiler dans les vaisseaux sanguins du corps pour délivrer des traitements vitaux, par exemple pour déboucher des artères obstruées ou pour arrêter les saignements. Ils peuvent également être utilisés pour couper l’apport sanguin vers une tumeur ou administrer une chimiothérapie hautement ciblée.

Jusqu’à présent, les neuroradiologues interventionnels utilisaient des fils-guide pour acheminer minutieusement les microcathéters à travers les méandres tortueux des vaisseaux sanguins à l’aide d’une technique fastidieuse de poussée-traction-rotation, qui risquait d’endommager les parois des vaisseaux. Mais ces instruments sont encore trop volumineux pour atteindre les vaisseaux sanguins les plus éloignés et les plus ramifiés du cerveau, qui peuvent avoir un diamètre inférieur à 150 microns, soit environ la taille d’un cheveu.

Pour surmonter ces difficultés, les scientifiques ont mis au point des microrobots sans fil qui peuvent être guidés vers un site de traitement à l’aide de champs magnétiques ou d’ondes acoustiques. Mais d’après Selman Sakar, responsable du Laboratoire de systèmes MicroBioRobotiques de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL, avec un design repensé, les cathéters restent la solution la plus efficace.

«Les cathéters ont l’avantage de ne pas poser de problème de retrait après utilisation et ne sont pas limités par la quantité de substance qu’ils peuvent transporter. Parallèlement, de nombreux vaisseaux sanguins se trouvent hors de portée d’un cathéter traditionnel», explique Selman Sakar. «C’est pourquoi nous avons développé et testé MagFlow: un microcathéter magnétique ultraminiaturisé – deux fois plus petit que les microcathéters de référence – qui minimise le contact avec les parois des vaisseaux en se laissant porter par l’énergie cinétique de la circulation sanguine.»

Nouvelles voies en médecine

Le concept de MagFlow a été initialement énoncé en 2020 comme un dispositif en polymère plat en forme de ruban (contrairement aux instruments endovasculaires traditionnels, qui sont cylindriques) avec une pointe magnétique. Désormais, en collaboration avec le neuroradiologue interventionnel Pascal Mosimann du Toronto Western Hospital (Canada), Selman Sakar et Lucio Pancaldi, récemment diplômé de l’EPFL, ont transformé ce concept en un microcathéter entièrement fonctionnel. Deux feuilles de polymère collées permettent au corps du dispositif de se gonfler «comme un tuyau de pompier» pour délivrer des liquides biomédicaux fluides ou visqueux.

En parallèle, l’équipe de l’EPFL a développé une plateforme de pilotage robotisée, OmniMag, qui permet de guider le microcathéter au moyen d’un générateur de champ magnétique monté sur bras robotisé. À l’aide du mouvement de la main du médecin sur un stylet, OmniMag calcule automatiquement l’orientation du champ magnétique nécessaire pour orienter la pointe magnétique de MagFlow dans la direction souhaitée.

Cette technologie brevetée suscite beaucoup d’enthousiasme et nous voulons la développer davantage. Nous sommes en train de lancer une start-up

Lors d’expériences menées dans un centre de recherche à Paris, l’équipe a démontré les capacités uniques de MagFlow en s’infiltrant dans des artères extrêmement étroites et sinueuses dans la tête, le cou et la colonne vertébrale de porcs pour délivrer rapidement et en toute sécurité des agents de contraste et d’embolisation. Les résultats de ces expériences ont été publiés dans Science Robotics.

«Nos résultats expérimentaux font du concept de navigation pilotée par le flux une solution clinique viable qui peut à terme ouvrir de nouvelles voies de traitement pour les maladies cardiovasculaires», résume Lucio Pancaldi.

À l’avenir, les scientifiques estiment que MagFlow pourrait accéder aux vaisseaux sanguins d’adultes souffrant d’AVC hémorragique ou de malformations artérioveineuses, ainsi que chez les patientes et patients cancéreux pédiatriques. Ils avancent que leur technologie a déjà suscité l’intérêt de la communauté médicale et travaillent actuellement avec des cliniciennes et cliniciens du CHUV et de l’Hôpital ophtalmique Jules Gonin afin de développer MagFlow pour le traitement du rétinoblastome. «Cette technologie brevetée suscite beaucoup d’enthousiasme et nous voulons la développer davantage. Nous sommes en train de lancer une start-up», annonce Selman Sakar.

Il ajoute qu’au-delà du cathétérisme, cette technologie innovante ouvre la voie à des applications en neurologie. «Nous travaillons avec des neurochirurgiennes et neurochirurgiens et des épileptologues de l’Inselspital de Berne pour développer des électrodes qui peuvent naviguer dans les vaisseaux sanguins à l’aide du concept MagFlow afin de cartographier l’activité des crises d’une manière mini-invasive.»