Des surfaces colorées dansent sur l'écran, échelonnées du rouge vif au bleu foncé, en passant par l'ocre, le jaune et le vert; elles sont disposées en anneaux concentriques qui se déforment de façon cyclique. «Vous avez là une sorte d'enregistrement vidéo des pulsations du cœur ; les couleurs indiquent comment le champ magnétique du cœur change dans l'espace et le temps», explique Georg Bison, doctorant au Département de physique de l'Université de Fribourg. Ces images ont été prises au moyen d'un appareil spécial, développé notamment par ce jeune chercheur grâce au soutien du Fonds national suisse. Les résultats de ces travaux sont publiés dans la revue « Applied Physics ».
Pour examiner le cœur, de nombreux cabinets médicaux recourent à l'électrocardiographie (ECG) - l'enregistrement du potentiel électrique du muscle cardiaque. Mais ces dernières années, la recherche clinique a constaté que la cartographie du champ magnétique du cœur - la magnétocardiographie (MCG) - est souvent plus efficace que l'ECG. En effet, la MCG permet de diagnostiquer des troubles cardiaques déjà à un stade précoce chez des patients au repos, alors que l'ECG nécessite pour cela un test d'effort. «C'est une méthode très sensible, mais qui n'est appliquée aujourd'hui que dans de rares centres de recherche médicale», précise Antoine Weis, le chef du projet. La raison tient principalement au coût: «Actuellement, les installations pour cartographier le champ magnétique du cœur coûtent plus d'un demi-million de francs. Elles font usage de capteurs supraconducteurs qui doivent être refroidis à des températures voisines du zéro absolu (soit -273°C, ndr) au moyen de coûteux équipements cryogéniques.» L'appareil développé par les chercheurs fribourgeois, par contre, fonctionne à température ambiante et fait usage d'une technologie laser moderne. Bien moins cher que ses prédécesseurs, il devrait permettre à la magnétocardiographie de faire son entrée, si ce n'est dans les cabinets médicaux, du moins dans des hôpitaux ordinaires.
Le recours à l'hélium liquide n'étant plus nécessaire, le coût d'exploitation baissera aussi fortement. Dans les installations actuelles de MCG faisant usage de capteurs supraconducteurs, la consommation d'hélium représente à elle seule une dépense de plusieurs milliers de francs par mois. Des essais effectués à Rome auprès d'une de ces installations ont montré que l'appareil des physiciens fribourgeois soutient la comparaison. Aussi les premiers résultats obtenus avec cette nouvelle technologie ont-ils valu à Georg Bison d'être distingué lors de la Conférence internationale sur le biomagnétisme, qui s'est tenue en août 2002 à Jena (Allemagne).
Maturité commerciale d'ici deux ans
De tous les organes du corps, le cœur produit le champ magnétique le plus fort. Celui-ci est toutefois encore un million de fois inférieur au champ magnétique terrestre et des milliers à des millions de fois plus faible que les perturbations magnétiques produites dans notre environnement par des technologies courantes (électroménager, trains, autos, ascenseurs etc.). Pour distinguer les faibles signaux cardiaques dans ce brouhaha magnétique, on recourt à deux capteurs identiques de champ magnétique. Le capteur N°1, placé tout près de la poitrine du patient, enregistre aussi bien les champs environnants que celui du cœur; le capteur N°2 ne mesure que les champs environnants. Le signal issu du N°2 est soustrait électroniquement de celui provenant du N°1, avec comme résultat le faible champ magnétique du cœur.
La pièce maîtresse des capteurs est une petite boîte contenant 6 cm3 de vapeur de césium. «Notre capteur se comporte de façon semblable à une horloge atomique à césium que nous faisons battre en appliquant un champ magnétique auxiliaire», explique Robert Wynands, l'un des physiciens du projet. «Or le champ magnétique du cœur perturbe ce battement, ce que nous compensons en ajustant le champ auxiliaire.» Un laser, dont le rayon traverse cette vapeur de césium, mesure ces perturbations, ce qui permet d'en déduire par calcul le champ magnétique du cœur.
Avant d'être mise en œuvre dans la pratique, cette technologie sera encore affinée. L'électronique et le système laser devront être plus compacts. Il est prévu aussi de monter une grille de capteurs, permettant la cartographie magnétique de plusieurs régions du cœur simultanément. Actuellement, chaque enregistrement est composé d'une série de mesures isolées, obtenues par «balayage» de la région du cœur secteur après secteur. Le groupe fribourgeois espère que sa technologie novatrice aura atteint la maturité commerciale d'ici deux ans environ.
Un champ qui prend sa source dans le coeur
Tout conducteur électrique parcouru par un courant est la source d'un champ magnétique. Le cœur aussi est parcouru par des courants électriques: chacune de ses contractions est induite par une impulsion électrique qui part du nœud sinusal (dans la paroi de l'oreillette droite, près de l'entrée de la veine cave supérieure) et se propage dans toute la masse musculaire de l'organe. Ce processus, qui recommence à chaque battement du cœur, équivaut chaque fois au passage d'un courant électrique de faible intensité, source du champ magnétique cardiaque.