Le Premier ministre israélien Benjamin Netanyahu a subi une intervention chirurgicale pour la pose d’un stimulateur cardiaque, a annoncé son bureau, quelques jours seulement après sa sortie de l’hôpital à la suite d’un problème de santé.

Le stimulateur cardiaque, ou pacemaker, ou pile cardiaque, est un dispositif implanté dans l’organisme fournissant des impulsions électriques destinées à stimuler les muscles cardiaques en permettant ainsi, par exemple, d’accélérer la pulsation du cœur lorsqu’il est trop lent. La stimulation cardiaque peut être provisoire, pour faire face à une situation transitoire ou définitive.

LE PLUS. Le défibrillateur automatique implantable (DAI) possède toutes les fonctionnalités d’un stimulateur cardiaque, mais également, celle d’agir comme un défibrillateur automatique externe en cas de survenance des conditions menant à la mort subite.

C’est en 1781 que Luigi Galvani constate que la stimulation électrique d’un nerf provoque la contraction du muscle relié. En 1791, il répète la même expérience avec succès sur le cœur. En 1872, Duchenne de Boulogne tente de ressusciter une noyée avec des impulsions électriques rythmées.

D’autres tentatives de stimulations électriques du cœur par voie externe ont été tentées en 1926 à Sydney.

  • En 1931, Albert Hyman dépose un brevet pour une machine délivrant des impulsions électriques au cœur par l’intermédiaire d’une aiguille enfoncée dans ce dernier et décrit les premiers succès de sa méthode.
  • En 1950, un nouveau modèle est développé, toujours externe, à base de tubes à vide et faisant près de 30 cm de hauteur. Il devait rester branché au secteur.
  • En 1957 apparaît le premier modèle sur batterie.
  • Le premier stimulateur cardiaque totalement implantable est posé le par le chirurgien suédois Åke Senning (en) sur Arne Larsson (1915-2001).

Les années soixante verront l’apparition des sondes endocavitaires qui sont utilisées de nos jours : l’électrode est introduite dans les cavités cardiaques par une ponction d’une veine et ne nécessite donc plus un chirurgien pour positionner celle-ci à la surface du cœur. Les premiers appareils avec fonction d’écoute apparaissent durant la même période.

Le milieu des années 1970 voit apparaître deux progrès majeurs : premiers stimulateurs programmables par un boîtier externe, utilisant des radio-fréquences, et premiers stimulateurs double-chambre en 1963 (une sonde dans l’oreillette et une dans le ventricule, ce qui permet de conserver la séquence naturelle de la contraction auriculo-ventriculaire).

En juillet 1970 est implanté le premier stimulateur cardiaque atomique en Angleterre. En 1988 est réalisée la première implantation aux États-Unis.

En France, le premier stimulateur à « pile » radioactive est implanté en avril 1970, suivi de dizaines d’autres jusqu’à la fin de la décennie. La technique est abandonnée dès 1980, l’amélioration technique des piles avec l’apparition des modèles lithium permettant entre autres de limiter la fréquence des interventions chirurgicales pour les remplacer. Malgré l’âge moyen plutôt avancé des personnes lors d’une implantation et l’évolution de leur pathologie pouvant conduire à changer de modèle, il reste en 2020 des français en vie toujours porteur du modèle radioactif, qui délivre environ 60-70 % de sa puissance initiale.

Les années 1980 sont marquées par les stimulateurs asservis (augmentant la fréquence de stimulation avec l’effort du patient) ainsi que des essais de pacemaker ayant un générateur au Plutonium 238. Le premier défibrillateur implantable est créé en 1985. Grâce à une diminution de son volume et de son coût, ce matériel commence à avoir un véritable développement clinique.

La fin des années 1990 voit apparaître les stimulateurs multisites permettant de stimuler les deux ventricules (ou oreillettes) de manière synchrone permettant une amélioration en cas d’insuffisance cardiaque.

En 2009, Plus de 1 000 000 stimulateurs cardiaques sont implantés annuellement dans le monde, les trois quarts étant des primoimplantations, le reste étant des changements de boîtier. Ces nombres sont en croissance.

Les premiers stimulateurs sans sonde (et donc devant être implantés directement dans le ventricule droit et, par conséquent, uniquement monochambre) apparaissent à partir des années 2010. Ils ont un taux de complications moindre qu’un stimulateur monochambre classique.

Stimulation cardiaque provisoire.

Elle est mise en route lorsque la fréquence cardiaque, trop lente, est mal tolérée, en attendant une accélération spontanée de cette dernière (par exemple par arrêt d’un médicament bradycardisant) ou la pose d’un stimulateur cardiaque définitif.

Elle peut être faite par voie transcutanée, sur les palettes d’un défibrillateur dont certains modèles comportent la fonction de stimulation cardiaque. Elle est inconfortable, l’ensemble des muscles (y compris le cœur) situé entre les deux palettes se contractant à la fréquence réglée et n’est utilisée qu’en cas d’urgences, en attendant la mise en place d’un autre traitement.

Elle peut être faite par voie transveineuse : une sonde est montée sous scopie jusqu’à la pointe du ventricule droit (sonde d’entraînement électrosystolique) et reliée à un boîtier externe délivrant les impulsions électriques périodiques.

Elle peut être faite par voie épicardique : les électrodes sont alors posées sur la surface du cœur à la fin d’une procédure de chirurgie cardiaque et reliées à un boîtier externe.

Il est composé d’un boîtier et d’une ou plusieurs sondes. Des systèmes sans sondes ont été développés (capsules contenant l’électronique et la batterie et mis en place dans le ventricule droit)

Boitier.

Il se compose :

  • d’une source d’énergie (une batterie fonctionnant au Lithium-Ion). Elle n’est pas rechargeable (le boîtier en fin de vie doit être remplacé lors d’une opération chirurgicale). L’avantage de ce type de batterie est sa durée de fonctionnement prolongée, avec une baisse progressive de la tension qui permet d’estimer la durée de vie résiduelle;
  • d’une électronique permettant de délivrer des impulsions électriques calibrées en fréquence, amplitude et largeur d’amplitude ;
  • d’un système de détection de l’activité électrique spontanée du cœur, permettant de ne fonctionner qu’en cas de défaillance de celle-ci (mode sentinelle) ;
  • d’un système de mesure permettant de connaître la résistance des sondes (impédance), la charge de la pile, les statistiques de fonctionnement ;
  • d’une antenne radiofréquence permettant la communication de données à travers la peau vers un dispositif externe.

Suivant les modèles, le boîtier comporte également :

  • d’un ou plusieurs capteurs d’activité du patient permettant de faire varier le rythme cardiaque suivant l’intensité de cette activité. La pile est alors dite « asservie à l’effort ». Le capteur le plus simple est un détecteur de mouvement inertiel qui postule que l’intensité de ce dernier est proportionnel à l’effort du patient. Cependant, des capteurs dits physiologiques ont été développés, comme la mesure de la ventilation ou du segment ST ;
  • des capteurs permettant l’évaluation de la fonction cardiaque. Une mesure de l’impédance entre la sonde et le boîtier est ainsi corrélé au contenu en eau de la cage thoracique et peut baisser en cas d’œdème pulmonaire, même si la sensibilité et la spécificité de ce genre de mesure n’est pas optimale13 ;
  • des algorithmes permettant le basculement d’un mode à l’autre en cas de troubles du rythme cardiaque, de réguler la tension de sortie suivant les situations, ce qui permet d’allonger la durée de vie de la pile ;
  • un système d’exportation des données par téléphonie permettant d’avertir le centre implanteur d’éventuels problèmes sans que le patient ait besoin de se déplacer (télémédecine).

La taille du stimulateur a aussi été considérablement réduite et reste principalement limitée par celle de la batterie/pile intégrée (jusqu’à 10 centimètres cubes).

Sondes.

Souples, elles relient le boîtier au cœur. Elles sont constituées d’une âme conductrice et d’une gaine isolante. Elles peuvent être unipolaires (une seule électrode distale) ou bipolaires (deux électrodes distales). Afin d’assurer un meilleur contact avec le muscle cardiaque, elles peuvent être pourvues d’une tête relarguant un médicament luttant contre l’inflammation locale. La fixation des sondes au niveau du muscle cardiaque peut être faite de manière passive (« à barbe » sous forme d’aspérités) ou active (« à vis »). La sonde peut être rigidifiée transitoirement, ce qui facilite la mise en place, en y introduisant un fin guide métallique, retiré en fin de procédure14. Elles étaient en Elgiloy, alliage de cobalt, de chrome et de nickel durant les années 1970. Elles sont depuis dans des alliages comprenant titane, iridium et carbone.

Un boîtier peut être connecté à une seule sonde (pile monochambre ou monofocale) ou à deux sondes (pile double chambre ou bifocale). Dans ce dernier cas, l’extrémité de la première sonde est positionnée dans l’oreillette droite, celle de la seconde dans le ventricule droit.

Dans certains cas, il existe une troisième sonde dont l’extrémité est située dans le sinus coronaire en contact du ventricule gauche. Il s’agit alors d’un stimulateur triple chambre (ou biventriculaire), employé dans le traitement de certains types d’insuffisance cardiaque. Des systèmes quadri-chambres ont aussi été développés et implantés. Ils restent cependant d’utilisation rare.

Les sondes de défibrillateur sont, en règle générale, bipolaires, et recouvertes dans leur distalité d’un long ressort métallique permettant la délivrance du choc électrique.

Types de stimulateurs cardiaques.

Un stimulateur peut être simple ou monochambre, double chambre, voire triple chambre (dans le cadre de la resynchronisation cardiaque, modalité de traitement de l’insuffisance cardiaque). Le nombre de chambres indique le nombre de sondes qui relient le stimulateur aux oreillettes et ventricules. Il peut augmenter ou non sa fréquence de stimulation lors d’un effort (asservissement). Il peut comporter une fonction de défibrillation ventriculaire par l’intermédiaire d’un choc électrique délivré par la sonde ventriculaire : il s’agit alors d’un défibrillateur automatique implantable (DAI).

Le type de stimulation est symbolisé par l’association de trois lettres majuscules, parfois complétée par une quatrième.

  • La première lettre symbolise la cavité cardiaque stimulée : « A » pour « oreillette », « V » pour « ventricule », « S » pour « single » (une des deux), « D » pour « dual » (les deux), « O » pour « aucune ».
  • La deuxième lettre symbolise la cavité cardiaque détectée (même nomenclature).
  • La troisième lettre symbolise le mode de déclenchement : « I » pour « inhibé », « T » pour « déclenché » (trigger en anglais), « D » pour « les deux ».
  • La quatrième lettre symbolise les fonctions complémentaires : « R » est la plus fréquente et signifie « asservi à l’effort » (le stimulateur réagit au rythme cardiaque).

Ainsi une pile « VVI » stimule uniquement le ventricule, a une fonction de détection de l’activité spontanée de ce dernier, la présence de celle-ci inhibant le déclenchement de la pile.

Fabricants et marché

Environ 1 000 000 stimulateurs cardiaques sont posés annuellement de par le monde, les trois quarts étant des primoimplantations. Ces statistiques ont tendance à croître avec le temps.

Sept marques (cinq groupes industriels) se partagent le marché :

Osypka ne fait que des stimulateurs temporaires.

Un stimulateur cardiaque doit être posé si le cœur est trop lent (bradycardie). Cette dernière est définie par une fréquence cardiaque trop lente par rapport aux besoins de l’organisme et susceptible de provoquer :

Ce rythme lent peut être :

  • permanent ;
  • paroxystique (c’est-à-dire transitoire) ;
  • spontané ;
  • consécutif à la prise de certains médicaments ; dans ce cas la pose d’un stimulateur cardiaque reste justifiée si le médecin estime que ces derniers sont indispensables.

Dans certains cas, on peut être amené à poser un stimulateur cardiaque, non pas en raison d’un cœur trop lent, mais lorsqu’il existe un certain degré de synchronisation de la contraction des différentes parois du muscle cardiaque, comme on le voit dans certaines formes d’insuffisance cardiaque. Dans ce cas, on positionne une autre sonde dans le sinus coronaire, dont l’extrémité se retrouve au contact du ventricule gauche, en plus de la sonde dans la pointe du ventricule droit, le tout est relié au même stimulateur. On parle alors de resynchronisation cardiaque.

Technique de pose d’un stimulateur cardiaque.

En pratique, le patient doit être hospitalisé.

La pose est faite le plus souvent par un médecin cardiologue spécialisé, appelé parfois stimuliste ou électrophysiologiste (à ne pas confondre avec le rythmologue, qui s’occupe des troubles du rythme cardiaque).

Le patient doit être à jeun et avoir eu un bilan sanguin récent comprenant au moins une NFS et une analyse de son hémostase.

L’intervention dure environ une heure mais peut se prolonger de façon importante si le médecin ne parvient pas à trouver un endroit satisfaisant pour positionner l’extrémité d’une ou plusieurs sondes. C’est le cas en particulier s’il s’agit d’un stimulateur triple chambre, le sinus coronaire étant parfois très difficile à trouver.

La sortie du patient se fait entre 24 et 48 h après l’intervention. Les fils doivent être retirés vers le dixième jour. S’il s’agit d’un simple remplacement d’un boîtier, le geste est plus facile, les sondes étant, le plus souvent, laissées en place et étant reconnectées au nouveau boîtier.

Contrairement à cette technique dite endocavitaire (la sonde est fixée à l’intérieur des cavités cardiaques), le chirurgien cardiaque peut être amené à poser un stimulateur cardiaque par voie épicardique (la sonde est fixée à la surface du cœur, le plus souvent sur le ventricule), cette pose necessite donc l’ouverture chirurgicale de la cavité péricardique.

Complications.

Lors de la procédure d’implantation, le geste peut être compliqué par la survenue d’un hématome local (au niveau de la loge du boîtier), d’une ponction de la plèvre avec formation d’un pneumothorax. Le positionnement de, ou des, sondes peut être difficile, avec un déplacement secondaire pouvant nécessiter une ré intervention.

À moyen terme, elles sont essentiellement de deux ordres : infectieuses et rythmologiques.

Surveillance médicale d’un stimulateur cardiaque.

Elle doit être faite de manière régulière soit par le médecin cardiologue du patient, soit par le médecin stimuliste (celui qui a posé le stimulateur).

Cette surveillance permet :

  • de voir si la pile fonctionne bien ;
  • de voir si le niveau de charge de la batterie est correct pour pouvoir programmer le remplacement du stimulateur cardiaque à temps ;
  • de vérifier l’intégrité des sondes ;
  • de détecter certains troubles du rythme cardiaque pour les modèles ayant une fonction de surveillance (holter), ce qui est le cas si la pile est récente.

Elle s’effectue :

  • par un test à l’aimant : le positionnement de ce dernier sur le boîtier, à travers la peau, déclenche un comportement particulier de la pile qui constitue la « signature » de cette dernière. Si cette dernière diverge un tant soit peu de ce qui est noté sur le modèle, cela peut signifier une dysfonction ;
  • par l’interrogation du boîtier par un système de radio-fréquence connecté à un ordinateur. On peut obtenir ainsi de multiples renseignements : niveau de charge, degré de fonctionnement, fréquence, contrôle de la résistance électrique des sondes… Chaque marque de pile a son propre système matériel d’interrogation. Il est donc indispensable de connaître cette dernière pour pouvoir charger les données et faire les tests adéquats.

Le patient doit être porteur dans toutes les circonstances d’un document attestant la présence du stimulateur cardiaque, la marque de ce dernier et des sondes, l’adresse du centre qui a fait l’implantation et les principales caractéristiques du dernier réglage. Il s’agit du carnet de pile.

La durée de vie actuelle d’une batterie de stimulateur cardiaque est de cinq à dix ans. La surveillance régulière de la pile permet de détecter la fin de vie de cette dernière bien avant qu’elle ait lieu et de pouvoir, ainsi, en toute tranquillité, programmer son remplacement.

Précautions à prendre chez un porteur de stimulateur.

Le port d’un pacemaker requiert quelques précautions pour éviter les interférences électromagnétiques :

  • éviter la proximité des plaques de chauffages à induction, ou de disposer des aimants puissants (enceintes, casque…) au contact du boitier ; éviter la pratique de la soudure à l’arc, le stockage du téléphone portable dans la poche près du pacemaker (mais les téléphones mobiles actuels interférent beaucoup moins, si ce n’est pas du tout en fonctionnement normal. Ils peuvent cependant gêner l’interrogation et la télétransmission des données), de stationner près des arceaux anti-vol des magasins. L’utilisation d’un four à micro-ondes en bon état n’est, par contre, absolument pas dangereuse ;
  • contre-indication de l’emploi d’appareils d’électrothérapie ou d’électrostimulation…
  • avertir en cas de passage sous des portiques détecteurs de métaux (aéroports…) : risque de déclenchement de l’alarme mais surtout risque de dérégler les paramètres du stimulateur. Les détecteurs manuels émettent un champ électromagnétique beaucoup moins intense et sont théoriquement sans danger mais peuvent naturellement détecter le matériel métallique de la pile ;

Il faut éviter l’exposition solaire directe : risque de brûlure accru du fait de la présence d’une masse métallique pouvant stocker la chaleur en sous cutanée.

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