Un cœur artificiel est une prothèse intra-corporelle (ou para-corporelle) conçue pour se substituer au cœur natif et exécuter les fonctions motrices de la circulation sanguine du corps humain, afin de traiter les personnes présentant de l'insuffisance cardiaque et autres maladies cardio-vasculaires graves. La recherche et les tentatives de production de cet organe artificiel ont montré que les principaux obstacles à surmonter sont l'autonomie, la taille de la prothèse qui, lorsque cette dernière est intra-corporelle, doit être anatomiquement compatible avec la cage thoracique, les risques d'infections liés au câble percutanés d'alimentation, et les risques thromboemboliques.
Il existe deux types de cœur artificiel :
le cœur artificiel total, réservé aux malades graves, qui remplace totalement le cœur biologique. Le chirurgien laisse généralement les oreillettes en place et y connecte les ventricules automatiques ainsi que les vaisseaux. Au contraire d'une transplantation cardiaque, l'implantation d'un cœur artificiel ne présente aucun risque de rejet par le système immunitaire puisqu'il s'agit de matériaux biologiquement inertes. En revanche, d'autres risques prévalent, notamment les risques thromboemboliques. Le chirurgien cardiaque français Alain Carpentier a été pionnier dans ce domaine avec le cœur totalement artificiel de la société CARMAT, qui réussit une première implantation en décembre 2013 ;
le cœur artificiel provisoire, de type Jarvik-7 (cœur pneumatique à diaphragme du nom de Robert Jarvik), dans l'attente d'une transplantation cardiaque.
Les dispositifs d'assistance ventriculaire représentent environ 4 500 opérations annuellement en France, (même s'il faut, pour cela, que la partie droite du cœur fonctionne normalement). En revanche, les assistances ventriculaires ne sont pas des cœurs artificiel en vertu du fait qu'elle ne remplacent pas le cœur natif du corps humain mais viennent se greffer à ce dernier de manière à l'assister dans l'exécution de ses fonctions moteur et circulatoire.
En 1937, Vladimir Demikhov crée le premier cœur artificiel du monde et l'a implanté avec succès dans un chien (qui a survécu pendant deux heures après l'opération). Cette expérience a été publiée en avril 1938 dans le journal étudiant de l'université et a été présentée aux autres étudiants lors d'une conférence scientifique le mois suivant.
En 1967, le Dr Willem Johan Kolff inaugura la division des organes artificiels à l’université de l'Utah et poursuivit ses études sur le cœur artificiel. Il réalisa plusieurs expériences avec des animaux.
En 1973, le veau Tony survécut 30 jours avec la première version du cœur du Dr Kolff.
En 1975, le taureau Burk survécut 90 jours avec un système de circulation externe.
En 1976, le veau Abebe survécut 184 jours avec le cœur artificiel Jarvik 5, autre système de circulation externe.
En 1981, le veau Alfred Lord Tennyson survécut pendant 268 jours avec le Jarvik 5.
Au fil des années, plus de 200 médecins, ingénieurs, étudiants et universités développèrent, testèrent et améliorèrent le cœur artificiel du Dr Kolff. Robert Jarvik a été nommé Directeur de Projet pour le cœur artificiel qui prit en conséquence le nom de Jarvik 7.
1969, le docteur Denton Cooley (en) pose le premier cœur artificiel total (au Texas Heart Institut de Houston) sur un patient mourant à qui l’on ne trouvait pas de cœur humain d’un donneur. Le cœur était un système de circulation externe à l’étape expérimentale, ce dispositif très lourd (compresseur de 250 kg) fonctionnait à commande pneumatique. Il était composé de deux prothèses ventriculaires en plastique. Après 64 heures, le cœur artificiel fut retiré et remplacé par un cœur humain d’un donneur. Malheureusement, 32 heures après la transplantation, le patient décéda. Plus tard l’on comprit que c’était dû à une infection pulmonaire aigüe certainement aggravée par des médicaments immunosuppresseurs.
En 1981, le docteur William DeVries (en) demanda à la FDA (Food and Drug Administration) d’implanter le Jarvik 7 chez un être humain. Le 2 décembre 1982, Dr Kolff implanta le Jarvik 7 dans le corps de Barney Clark, un dentiste de Seattle qui souffrait d’insuffisance cardiaque. Le patient vécut durant 112 jours. Cependant pendant cette période, il resta attaché à un dispositif de 180 kg, connut des moments de trouble, des hémorragies et demanda plusieurs fois qu’on le laisse mourir. Bill Schroeder fut le second receveur du Jarvik 7 et vécut pendant un temps record de 620 jours.
Les 19 et 27 juin 1989 à l'Hôpital Broussais sur des veaux. Les deux premiers sont des échecs car les veaux ne survivent pas à l'opération mais le deuxième permet de connaître la cause de ces échecs et le 15 mai 1991 le cœur bat in vivo. Le professeur Carpentier était accompagné de Claude Wartelle, ingénieur qui avait proposé que le cœur soit équipé d'un piston à actionnement hydraulique .
En 1992, le Pr Tofy Mussivand (en), médecin iranien émigré à Ottawa, Canada, met au point un système de circulation externe assez petit pour être utilisé à domicile ou dans un bloc opératoire, encore utilisé en chirurgie cardiaque actuellement. En janvier 1996, il invente le premier cœur artificiel implantable entièrement intra-thoracique. Ce premier cœur est implanté durant 30 jours dans un veau, en 1999, qui sera euthanasié.
Le 6 juillet 2001, le Jewish Hospital de Louisville a greffé un cœur artificiel — prototype de plastique et titane, fabriqué par Abiomed — à un patient. La pompe électrique, silencieuse, est alimentée par une pile interne sous-cutanée, rechargée par une batterie externe de la taille d’un baladeur. L'expérience est autorisée par la Food and Drug Administration pour 5 patients puis 15 si les résultats sont probants. La batterie interne dure pendant 60 minutes, la batterie externe portable assure l'alimentation électrique pendant 4 heures. Ce cœur artificiel est destiné aux patients pour qui la transplantation est contre-indiquée. Cependant l’AbioCor présente certaines limites : à cause de sa taille il est compatible avec seulement 50 % de la population masculine et sa durée de vie est de 1 à 2 ans. C’est pourquoi AbioMed a abandonné le projet AbioCor pour se consacrer au développement du AbioCor II.
En 2008, l'équipe du professeur Alain Carpentier, avec Matra Défense (Airbus Group) crée la société CARMAT et annonça disposer du premier cœur artificiel implantable français. Pour limiter le risque de caillots, les parties en contact avec le sang sont constituées notamment de matériaux biocompatibles (ici des tissus animaux traités chimiquement pour éviter un rejet immunologique) et il dispose d’une électronique embarquée, ce qui fait du cœur artificiel de CARMAT le premier cœur total biocompatible et auto-régulé. CARMAT a optimisé la forme de son cœur artificiel total et miniaturisé tous les sous-ensembles de la régulation médicale pour les intégrer à la prothèse, tout en conservant un volume d’éjection systolique physiologique, même en cas d’effort soutenu. Un simulateur d’implantation virtuelle permet au médecin de vérifier l’implantabilité du cœur avant l’opération.