Faits: A. A.a Dame A._, née en 1967, et A._, né en 1959, se sont mariés le 25 janvier 2008 devant l'Officier de l'état civil de Berne. Le couple entretenait une relation amoureuse depuis plusieurs années, à tout le moins depuis 2001, alors que A._ était le professeur de musique de dame A._. Le couple a un enfant, B._, née en 2008. A.b En 2005, une enquête pénale a été ouverte par l'Untersuchungsrichter III de Berne-Mittelland contre A._, poursuivi pour lésions corporelles graves et propagation d'une maladie de l'homme, actes qui auraient été commis entre 2001 et 2005. A._ est accusé d'avoir inoculé le virus HIV à un groupe de personnes, auquel son épouse n'appartient pas, au moyen de seringues infectées, alors qu'il pratiquait des traitements d'acupuncture. Il a été détenu préventivement à deux reprises dans ce contexte. Dans le cadre de l'enquête pénale, différentes expertises scientifiques ont été réalisées, à savoir les 28 juin 2007, 17 avril 2009 et 14 septembre 2009 (complément), puis le 21 janvier 2011. Ces expertises concernaient toutes trois l'analyse phylogénétique des virus des victimes afin de comparer leurs profils génétiques. La traduction française de la dernière expertise conclut: "En résumé, on peut constater que, sur la base des informations phylogénétiques, cliniques et épidémiologiques, les infections des vingt personnes examinées avec une souche monophylétique du virus HIV et additionnellement de seize de ces personnes avec le virus de l'hépatite C d'un génotype 4 rare en Suisse, n'ont pas pu se produire sans participation d'une tierce personne". Une expertise psychiatrique de A._, également mise en oeuvre dans le cadre de l'enquête pénale, a été déposée le 13 décembre 2010. Il en ressort que l'intéressé pourrait présenter un trouble de la personnalité avec des traits psychopathes, combinaison apparaissant comme le facteur de risque le plus important pour la commission de nouveaux délits. A._ a refusé que des examens psychologiques complémentaires soient effectués, arguant qu'il ne faisait pas confiance aux tests et qu'il faudrait disposer de grandes connaissances scientifiques pour les interpréter. A.c Dame A._, médecin-chef à Y._, a travaillé pendant plusieurs années en tant que médecin-assistant, spécialiste des patientes enceintes atteintes du virus du sida. Dans un premier temps, à tout le moins jusqu'au mois de décembre 2009, elle a soutenu son époux, pensant non seulement qu'il était incapable de commettre les faits qui lui étaient reprochés, mais également qu'il était scientifiquement impossible qu'une personne pût inoculer le virus du sida à tant de victimes. C'est après avoir pris connaissance du second rapport d'expertise phylogénétique que la confiance de l'intimée en son conjoint aurait été ébranlée, conduisant à la détérioration des relations entre les époux, puis à leur séparation le 28 janvier 2010. Le 4 février 2010, l'intimée a déposé plainte pénale contre son mari pour menaces, contrainte et voies de fait. B. Dans un premier temps, la séparation des parties a été régie par un prononcé de mesures protectrices de l'union conjugale ratifiant un accord passé entre les époux et attribuant la garde de l'enfant B._ à sa mère, le père jouissant d'un droit de visite surveillé. C. C.a Le 10 juin 2010, dame A._ a déposé une demande unilatérale de divorce devant le Tribunal civil de l'arrondissement de Lausanne, demande fondée sur l'art. 115 CC. Le 15 novembre 2010, le Président du Tribunal d'arrondissement a ratifié pour valoir ordonnance de mesures provisionnelles une convention signée par les parties prévoyant les modalités de l'exercice du droit de visite par le père. Cette ordonnance a été confirmée le 21 janvier 2011, le Service de protection de la jeunesse se voyant en outre confier un mandat de curatelle pour la surveillance des relations personnelles entre le père et sa fille. Lors de l'audience préliminaire tenue le 10 février 2011, il a été convenu, d'entente avec les parties, que l'instruction et l'ordonnance sur preuves porteraient uniquement sur les allégués relatifs à l'existence ou non de motifs de divorce au sens de l'art. 115 CC, la disjonction de l'instruction sur le principe du divorce et les effets de celui-ci étant dès lors ordonnée. Les enquêtes ont donné lieu à l'audition de plusieurs témoins, lesquels ont révélé que dame A._ connaissait les faits qui étaient reprochés à son époux par les explications que celui-ci lui donnait, puis confirmé que les accusations dont il faisait l'objet lui apparaissaient fausses, du moins initialement, en raison de leur apparente impossibilité scientifique. Ce n'est qu'après avoir pris connaissance des expertises comparant les profils phylogénétiques des personnes infectées que l'intéressée avait commencé à nourrir de sérieux doutes quant à l'innocence de son époux. L'un des témoins, le Professeur C._, lui-même également médecin, a par ailleurs souligné qu'il avait à cet égard suivi le même cheminement que dame A._ quant à la possibilité scientifique des faits reprochés au mari de cette dernière. La plupart des témoins ont ensuite souligné l'état de peur et de stress dans lequel s'est alors trouvée dame A._ en saisissant que la culpabilité de son mari était envisageable: la découverte d'un aspect jusque-là inconnu de la personnalité de son époux lui avait fait prendre peur et l'avait poussée à partir avec sa fille. Tant le Professeur D._, que E._, psychiatre et thérapeute de dame A._, ont relevé l'état de profonde détresse dans lequel elle était au moment de quitter son conjoint, le second témoin précisant au demeurant que le traitement se poursuivait actuellement, l'intéressée se trouvant dans un processus de survie. Par jugement du 1er septembre 2011, le Tribunal d'arrondissement de Lausanne a prononcé le divorce des époux A._, admettant ainsi l'existence de motifs sérieux rendant le maintien du mariage insupportable pour l'épouse. C.b Statuant le 3 janvier 2012 sur appel de A._, la Cour d'appel civile du Tribunal cantonal l'a rejeté, confirmant le jugement de première instance. L'arrêt a été notifié aux parties le 24 janvier 2012. D. Par acte du 24 février 2012, A._ exerce un recours en matière civile au Tribunal fédéral, concluant à l'admission de son recours et à la réforme de l'arrêt attaqué en ce sens que la demande en divorce déposée par dame A._ est rejetée. Des observations n'ont pas été demandées. 