ARTICLE
Auteur(s) :, Jean-Michel
Grinda*
Chirurgie cardiovasculaire, hôpital européen Georges Pompidou,
21, rue Leblanc, 75908 Paris cedex 15
Les assistances circulatoires mécaniques (ACM) font désormais
partie de l’arsenal thérapeutique de l’insuffisance cardiaque
avancée. Leur principale indication est celle du pont vers la
transplantation, l’ACM permettant l’attente de la transplantation
[1-6]. Cependant, des indications d’implantation définitive voient
le jour en cas de contre-indication à la transplantation, les ACM
se positionnant déjà comme une possible alternative à la
transplantation [7, 8]. De nouveaux systèmes permettent des
assistances en urgence avant d’envisager la mise en place d’une
assistance de plus longue durée en attente d’une transplantation
[9].
Définition et place de l’assistance circulatoire mécanique
L’insuffisance cardiaque avancée
L’insuffisance cardiaque avancée est un problème de santé publique.
Son incidence annuelle en France est estimée à 225 cas par million
d’habitants. Trente-cinq pour cent des patients sont décédés à un
an, après des hospitalisations prolongées représentant 1 % des
dépenses globales de santé dans notre pays. La fréquence de
l’insuffisance cardiaque augmente du fait du vieillissement de la
population et de l’amélioration de la survie après infarctus du
myocarde.
La transplantation cardiaque
Si la transplantation cardiaque reste le traitement chirurgical de
référence, elle n’est proposée qu’à un nombre restreint de patients
âgés de moins de soixante-soixante-cinq ans, indemnes de pathologie
associée grave limitant la survie et ne présentant pas de
contre-indication à un traitement immunosuppresseur (746 patients
inscrits en liste en 2003 en France). D’autre part, la
transplantation reste limitée par la pénurie de greffons cardiaques
qui est responsable d’une augmentation progressive des délais
d’attente (avec une médiane à 5,2 mois en 2003 en France) et
du décès d’un nombre important de patients (12 % des patients
en France en 2003) pendant cette attente. À noter que ce dernier
chiffre ne tient pas compte des patients inscrits pour lesquels une
ACM a été mise en place. Il s’agit donc d’une sous-évaluation.
L’assistance circulatoire mécanique
Une ACM désigne un dispositif intra ou extra-corporel pouvant
suppléer totalement ou partiellement les fonctions circulatoires
normalement exercées par le cœur. Il repose sur le principe de la
substitution de la fonction défaillante de pompe du ventricule
gauche ou droit ou bien des deux ventricules par un système
mécanique. Son objectif est de préserver ou de restaurer les
grandes fonctions de l’organisme. Les ACM peuvent être proposées
pour des situations cliniques suraiguës, aiguës ou chroniques, aux
étiologies diverses comme les myocardites, les chocs cardiogéniques
post-infarctus, certaines intoxications, les défaillances
circulatoires post-cardiotomies et les cardiomyopathies chroniques.
Une telle diversité suppose des stratégies thérapeutiques, elles
aussi, variées. Le clinicien dispose de plusieurs systèmes d’ACM
afin de mener à bien son objectif thérapeutique.
Évolutions des différents systèmes d’ACM
Afin de voir ces évolutions, nous allons envisager les différents
systèmes d’ACM selon une classification clinique plutôt que selon
une classification basée sur l’hydraulique, la mécanique ou le mode
énergétique des systèmes. Cette classification clinique comporte
les contrepulsions intra-aortiques, les pompes centrifuges, les
ventricules pneumatiques, les assistances univentriculaires gauches
implantables, les cœurs artificiels orthotopiques partiellement ou
complètement implantables.
Contrepulsion intra-aortique : toujours
Bien que la contrepulsion ne soit pas une ACM au sens strict du
terme, l’importance de son utilisation depuis son introduction
clinique en 1968 justifie un bref rappel. Disponible aussi bien
dans les services de chirurgie cardiaque que dans les unités de
soins intensifs cardiologiques, le ballon de contrepulsion,
introduit par voie fémorale percutanée, est positionné dans l’aorte
thoracique descendante. Le ballon est dégonflé pendant la systole
ce qui contribue à diminuer la post-charge et la pression
télédiastolique du ventricule gauche. Le ballon est gonflé pendant
la diastole ce qui accroît la pression artérielle diastolique et
améliore ainsi la perfusion coronaire.
Pompes centrifuges : en voie d’abandon
Leur disponibilité, leur faible coût, leur facilité de mise en
œuvre et de surveillance en ont fait un des procédés d’assistance
le plus utilisé. Il s’agit de pompes non occlusives procurant un
débit non pulsé, continu, qui dépend non seulement de la vitesse de
rotation mais aussi de la tailles des canules utilisées et des
pressions d’entrée et de sortie. Les plus connues sont les pompes
Biomedicus, Centrimed et St Jude. Elles peuvent assurer une
assistance uni ou biventriculaire ou bien permettre une ECMO
(Extra-Corporeal Membrane Oxygenation). Mais leur utilisation,
responsable d’une hémolyse importante, est de courte durée, de
l’ordre d’une semaine. De ce fait, leur utilisation connaît un net
déclin au profit des ventricules pneumatiques.
De l’ECMO à l’ECLS
Pratiquement abandonnée du fait de ses complications, l’ECMO
connaît un regain d’intérêt sous le terme d’ECLS (Extra-Corporeal
life Support). Il s’agit toujours d’une circulation extracorporelle
entre la veine et l’artère fémorale avec oxygénateur répondant aux
situations de grande urgence (( figure 1 )). Les
améliorations technologiques portent sur les différents composants
du système : console plus fiable dotée de différents systèmes
d’alarme ; pompes diagonales responsables d’une moindre
hémolyse que les anciennes pompes centrifuges ; canules moins
traumatiques pouvant éventuellement être insérées par voie
percutanée et dotées d’un raccord permettant la perfusion de l’aval
artériel afin d’éviter le risque d’ischémie du membre (( figure 2 )) ;
oxygénateur de longue durée en fibres de polyméthylpentène de
meilleure biocompatibilité, requérant une moindre anti-coagulation,
limitant le risque de saignement.
Ce type d’ACM peut être mis en place par voie périphérique,
voire percutanée éventuellement au lit du patient. Assistance de
courte durée, de l’ordre de quelques jours, elle permet la gestion
de la situation d’urgence en attente d’une éventuelle récupération
voire de l’implantation secondaire, programmée, d’une ACM de plus
longue durée (bridge to bridge) [9]. Le prix du consommable d’un
kit d’urgence mobile en assistance circulatoire est de l’ordre de 3
000 euros.
Ventricules pneumatiques : des paracorporels aux
implantables
Les ventricules pneumatiques étaient, jusqu’à peu, tous
paracorporels, c’est-à-dire qu’ils reposaient sur l’abdomen du
patient. L’évolution a été marquée par l’apparition de ventricules
pneumatiques intracorporels insérés dans la paroi abdominale du
patient [10]. La société Thoratec a développé ces ventricules
implantables en remplaçant les coques en polyuréthane des
ventricules paracorporels par des coques en titane : le
thoratec IVAD1. Qu’ils soient para ou
intracorporels, les ventricules pneumatiques ont le même mode de
fonctionnement (( figure
3 )). Ils sont composés d’un compartiment sanguin et d’un
compartiment aérien entourés d’un boîtier rigide. Ils sont reliés
aux cavités cardiaques et aux gros vaisseaux par des canules. Le
remplissage du compartiment sanguin se fait par une canule
d’admission (installée dans l’oreillette droite pour une assistance
droite ou dans l’apex du ventricule gauche pour une assistance
gauche). Le compartiment aérien est relié par un tuyau à une
console pneumatique. Cette console engendre une pression positive
qui écrase le compartiment sanguin et provoque l’éjection du sang
par une canule d’éjection (installée dans l’artère pulmonaire pour
une assistance droite ou dans l’aorte ascendante pour une
assistance gauche). Le caractère unidirectionnel du déplacement
sanguin est garanti par la présence des prothèses valvulaires. Les
différents ventricules pneumatiques extra-corporels (Thoratec,
Medos, Berlin Heart) ou intra-corporels (thoratec IVAD) permettent
une assistance uni ou biventriculaire de moyenne durée de l’ordre
de quelques semaines à quelques mois. Seul le thoratec IVAD ((
figure 4 ))
implantable permet une autonomie et le retour du patient à son
domicile dans l’attente de la transplantation. Le prix du
consommable d’une assistance biventriculaire pneumatique est
variable : 30 000 euros pour les Medos, 72 000 pour les
Thoratec et de 88 000 euros pour les thoratec IVAD.
Assistances univentriculaires gauches implantables : des
ventricules électro-mécaniques aux turbines à flux axial
Ce type d’assistance, de génération plus récente, a bénéficié d’une
sophistication technologique plus élevée. Seul le ventricule gauche
est assisté, et ce pour une longue durée de l’ordre de quelques
mois voire quelques années, par un matériel presque totalement
implantable permettant de ce fait une bonne autonomie et le retour
du patient à domicile. Après quinze année de suprématie des gros
ventricules électro-mécaniques générant un flux pulsé, sont
apparues les turbines à flux axial, miniaturisées et générant un
flux non pulsé.
Les ventricules électro-mécaniques sont essentiellement
représentés par deux dispositifs de fonctionnement similaire: le
Novacor et TCI HeartMate. La prothèse (avoisinant les 900 g)
est insérée dans la paroi abdominale. Elle est reliée à l’apex du
ventricule gauche par une canule d’admission et à l’aorte
ascendante par une prothèse d’éjection en dacron. Le ventricule
rempli, deux électro-aimants écrasent la chambre sanguine, chassant
le sang. Le système, doté de deux prothèses valvulaires, assure un
flux unidirectionnel pulsé. L’énergie électrique est transmise à la
pompe par l’intermédiaire d’un câble transcutané, sortant au flanc
droit du patient. Le boîtier de contrôle comprenant les batteries
peut être porté à la ceinture (( figure 5 )). De très
nombreux patients ont été assistés pour de longues durées, parfois
plusieurs années, à l’aide de ces systèmes qui ont permis
l’autonomisation des patients, leur retour à domicile voire la
reprise du travail [1-3]. Leur coût est de l’ordre 80 000 euros.
Deux nouveaux ventricules, en cours d’évaluation, présentent chacun
une avancée technologique intéressante : le LionHeart,
complètement implantable, doté d’un système de transmission
transcutanée de l’énergie sans câble percutané nécessaire, et le
HeartSaver doté d’un système de télésurveillance par satellite
permettant au clinicien de suivre à distance l’assistance de son
patient.
Les pompes axiales représentent le nouveau type d’assistance
univentriculaire gauche implantable. Il s’agit de turbines à
commande électro-magnétique. Elles ont en commun leur
miniaturisation et délivrent un flux continu, non pulsé. La plus
utilisée est la pompe axiale de DeBakey [4]. Sa vitesse de rotation
est comprise entre 7 500 et 12 500 tours par minute. Un gain majeur
est la miniaturisation du système (diamètre 30 millimètres,
longueur 76 millimètres, poids 93 grammes) (( figure 6 )) qui permet une
chirurgie moins lourde (la confection d’une poche dans la paroi
abdominale n’est plus nécessaire). La turbine est insérée entre
l’apex du ventricule gauche et une prothèse en dacron de
réinjection anatomosée sur l’aorte ascendante (figures 7, 8). Le
prix d’une DeBakey VAD est de 60 000 euros.
Maintenir un patient en assistance en flux continu « non
physiologique » n’était pas un choix évident même en gardant
en mémoire le fait que le flux artériel pulsatile devient
physiologiquement non pulsatile au niveau des capillaires, là où se
font les échanges gazeux et nutritifs. L’expérience acquise avec la
turbine de DeBakey a permis de lever les doutes quant aux
nombreuses interrogations et incertitudes d’une ACM de longue durée
en flux non pulsé (mode de fonctionnement, sélection des patients,
performances et possibilités d’assurer une hémodynamique et une
perfusion efficaces des organes et ce quelle que soit la corpulence
des patients, conséquences sur le long terme, possibilités
d’adaptabilité). En fait, le cœur natif assisté récupère une
fonction contractile et assure un certain degré de pulsatilité en
quelques semaines. D’autres pompes axiales se sont développées
depuis : le Jarvick 2000 (Jarvick), le Heartmate II
(Thoratec), le Incor (Berlin Heart). Deux nouveaux systèmes sont
actuellement en développement. Il s’agit de pompes centrifuges
miniaturisées implantables : le DuraHeart (Terumo) et le
Ventrassist (Ventracor).
Cœur artificiel orthotopique : du partiellement au
complètement implantable
Le seul cœur artificiel orthotopique dont on dispose actuellement
est le CardioWest [5]. Il s’agit de deux ventricules pneumatiques
implantés en position orthotopique, après résection du massif
biventriculaire du patient, sur des collerettes auriculaires et
reliés à l’aorte et l’artère pulmonaire par des tubes de Dacron.
L’énergie pneumatique est transmise par deux lignes d’activation
transcutanée. Aucune console portable n’existe actuellement et si
cette assistance est efficace et fiable pour de longues durées,
elle ne donne aucune autonomie au patient maintenu en chambre de
réanimation.
L’Abiocor, premier cœur artificiel total complètement
implantable en position orthotopique [6], à activation électrique
et doté d’un système de transmission transcutanée de l’énergie,
suscite beaucoup d’espoir (( figure 9 )). Il permettrait
en effet une assistance biventriculaire de longue durée tout en
assurant une parfaite autonomie au patient et son retour à
domicile. Son évaluation clinique a été interrompue. Néanmoins, il
représente un concept d’avenir et focalise les recherches en
matière d’ACM du futur.
Évolutions des objectifs thérapeutiques
L’implantation d’une ACM répondait essentiellement à deux
stratégies thérapeutiques : permettre l’attente d’une
transplantation (pont à la transplantation) ou permettre la
récupération du myocarde (pont à la récupération). Une autre
stratégie thérapeutique a vu le jour : l’ACM pourrait
représenter un traitement définitif voire une alternative à la
transplantation (implantation définitive). De plus, l’apparition de
« kit d’urgence mobile en assistance circulatoire »
permet l’implantation en extrême urgence d’une assistance de courte
durée par voie périphérique. Cette ECLS permet l’implantation
secondaire, si nécessaire, d’une assistance de plus longue durée
(pont au pont).
Pont à la transplantation
L’attente de transplantation représente la principale indication
d’implantation d’ACM [1-6]. Pour être efficace, l’implantation doit
être réalisée au mieux sur des patients stabilisés, sans
défaillance polyviscérale conséquence d’un choc cardiogénique non
jugulé. Ces implantations doivent être réalisées d’une manière
programmée voire en urgence différée. Dans ces conditions, les
chances de succès, c’est-à-dire de transplanter avec succès le
patient, sont de l’ordre de 75%. D’autre part, le devenir après
transplantation est identique que le patient ait été ou non
préalablement assisté (75 % à 5 ans) [1]. En raison de
l’allongement du délai d’attente d’un greffon, l’assistance doit
être de longue durée et devrait au mieux permettre l’autonomie du
patient. Les assistances univentriculaires gauches implantables ou
biventriculaires pneumatiques implantables, pour les patients qui
nécessitent impérativement une assistance biventriculaire,
répondent le mieux à ces objectifs.
Pont à la récupération
Cette indication reste rare. Elle est proposée devant des
pathologies aiguës réversibles comme les myocardites fulminantes,
certaines intoxications médicamenteuses voire de rares cas de choc
cardiogénique post-infarctus. L’objectif de l’ACM est alors
d’éviter les conséquences viscérales du choc cardiogénique en
attendant la récupération du myocarde généralement assez rapide.
Ces atteintes aiguës nécessitent le plus souvent une assistance
biventriculaire de courte à moyenne durée. Les ventricules
pneumatiques répondent bien à ces impératifs.
Une autre situation clinique est représentée par la récupération
d’une fonction contractile après une assistance de longue durée
chez des patients atteints de cardiomyopathies chroniques
primitives ou ischémiques. Certains patients ont pu ainsi être
sevrés après une ou plusieurs années d’assistance univentriculaire
gauche implantable. Une importante voie de recherche a été ainsi
ouverte mais il semble qu’après le sevrage, la fonction myocardique
se détériore à nouveau plus ou moins rapidement et que très peu
d’équipes dans le monde aient développé de tels programmes.
Implantation définitive ou alternative à la
transplantation
C’est bien entendu cette voie qui soulève actuellement les
enthousiasmes et oriente les recherches requérant le maximum
d’innovation et de sophistication technologiques. La fiabilité et
la durabilité des assistances (certains patients ont été assistés
plus de quatre ans) ont justifié la notion d’implantation en
alternative à la transplantation pour des patients ne pouvant être
transplantés. L’étude REMATCH a démontré le bénéfice de la mise en
place d’une assistance par rapport au traitement médical chez les
patients récusés pour une transplantation [7, 8]. Les assistances
univentriculaires gauches implantables, et notamment les turbines à
flux axial du fait de leur miniaturisation et de leur moindre
agressivité, répondent bien aux impératifs de cette indication et
l’on voit l’intérêt d’un système de transmission transcutanée de
l’énergie et d’un système de télésurveillance. Les avancées
technologiques, la mise à disposition d’un cœur artificiel total
implantable permettront peut-être le développement d’implantations
définitives non plus uniquement en cas de contre-indication à la
transplantation mais comme une réelle alternative, qui, elle,
prendrait en compte le problème de pénurie de greffon.
L’assistance en pont au pont (bridge to bridge)
Les améliorations technologiques ont justifié le renouveau
d’intérêt pour les ACM périphériques fémoro-fémorales avec
oxygénateurs : les ECLS. L’objectif est la prise en charge en
extrême urgence des patients les plus critiques en choc
cardiogénique sévère pour lesquels il est difficile de juger de
l’opportunité ou bien difficile d’organiser la mise en place
première d’un autre type d’ACM. La constitution de « kit
d’urgence mobile en assistance circulatoire » permet aux
équipes d’assurer la mise en place en urgence d’assistance dans les
différents services de l’hôpital. Elle permet aussi le déplacement
de ces équipes dans d’autres hôpitaux afin de sécuriser le
transport secondaire de patients sous assistance circulatoire.
Quelques jours après, en l’absence de récupération spontanée et sur
un patient sans séquelles rédhibitoires notamment neurologiques, au
terme d’un bilan, l’ECLS peut être remplacée par une assistance de
plus longue durée, le bridge to bridge permettant de rejoindre
l’indication plus classique de pont à la transplantation [9].
Complications
Elles sont encore nombreuses sous ACM et nécessitent une prise en
charge multidisciplinaire.
- – Les hémorragies : elles grèvent toujours le
pronostic à court terme des AMC. D’origine multiple, médicale ou
chirurgicale, elles compliquent les suites opératoires dans
approximativement 30 % des cas. Leur nombre diminue par la
prise en charge spécialisée des troubles biologiques de
l’hémostase.
- – Les complications thrombo-emboliques : bien que
souvent initiées par les dérèglements de l’hémostase rencontrés
lors de complications hémorragiques, les complications
thrombo-emboliques surviennent classiquement plus tardivement à
partir du troisième mois post-opératoire. Leur incidence est
associée au type ACM utilisée.
- – Les complications infectieuses : elles sont aussi
fréquentes que variées. Il faut distinguer les infections
habituellement rencontrées en service de réanimation des infections
sur matériel d’assistance. Ces dernières peuvent être traitées
radicalement par l’ablation du matériel infecté lors de la
transplantation sans en aggraver le pronostic.
- – Les dysfonctions ventriculaires droites : ce
risque est toujours présent dans les cas d’assistance
univentriculaire gauche. Malgré des facteurs prédictifs identifiés
et des scores établis, la survenue d’une dysfonction ventriculaire
droite est toujours difficile à prévoir. Une assistance droite est
implantée chez 5 à 10 % des patients sous ACM univentriculaire
gauche. Le pronostic est alors péjoratif.
- – Les défaillances multi-viscérales : elles
surviennent le plus souvent sur des patients trop sévères,
implantés trop tardivement. De ce fait, elles posent donc
essentiellement le problème de la sélection des patients.
- – L’immunisation sous ACM : elle complique
singulièrement la transplantation et en augmente l’attente,
nécessitant la réalisation d’un cross-match prospectif. Les
antécédents chirurgicaux, le sexe féminin, le jeune âge, les
polytransfusions notamment de concentrés plaquettaires de donneurs
multiples et de produits sanguins non déleucocytés ont été
identifiés comme facteurs de risque. Le type même de matériel d’ACM
semble être un facteur de risque indépendant.
Évolution des recherches
Elles sont de deux ordres : clinique et technologique. Les
recherches cliniques ont pour préoccupation quotidienne
l’amélioration de la prise en charge des patients sous ACM par
l’optimisation des indications et de la sélection des patients et
par la prévention et la prise en charge des complications qui sont
nombreuses sous ACM (hémorragie, thrombose, embolie, infection,
dysfonction ventriculaire droite, défaillance viscérale,
hyperimmunisation, etc.). Outre l’amélioration des systèmes
existants, les recherches technologiques s’orientent vers la
réalisation de nouveaux concepts en ACM. Ces concepts sont nombreux
et différents les uns des autres. C’est par exemple le cœur
artificiel total implantable mais aussi, à l’opposé, le
développement de mini-assistances (mini-assistances gauches
partielles, moins agressives, mieux tolérées, ne délivrant que des
débits de l’ordre de 1 à 2 litres/minutes applicable en aide à
l’hémodynamique de patients notamment âgés).
Conclusion
En constante évolution ces quinze dernières années, les ACM offrent
de nouvelles perspectives aux patients en insuffisance cardiaque
avancée et pourraient devenir une alternative à la transplantation
cardiaque.
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