Communication scientifique
Session of 6 octobre 2009

Quels types de greffons et de donneurs en transplantation pulmonaire au XXIe siècle

MOTS-CLÉS : donneur tissu. gestion des dons de tissus et d’organes. sélection des donneurs. transplantation pulmonaire
Donor lung availability in the 21st century
KEY-WORDS : donor selection. lung transplantation. tissue and organ procurement. tissue donors

Redha Souilamas

Résumé

La transplantation pulmonaire est devenue une thérapeutique classique dans les défaillances respiratoires sévères. En dépit des efforts déployés pour favoriser le don d’organes, la pénurie chronique de greffons entraîne une mortalité sur liste d’attente. Une des raisons est que seulement 20 % des greffons pulmonaires sont prélevés. L’amélioration des techniques de préservation, l’élargissement des critères d’acceptabilité, l’introduction de donneurs marginaux, de donneurs vivants, et de donneurs à cœur arrêté n’ont pas permis de dimuner ce taux de mortalité. De nouvelles techniques de réhabilitation ex vivo des greffons pulmonaires ouvrent de nouvelles perspectives pour augmenter le nombre des greffons utilisables et améliorer leur qualité. Une machine mobile de reconditionnement ex vivo est actuellement en cours d’évaluation, et à terme, la mise en place de laboratoires de reconditionnement sera envisagée.

Summary

Lung transplantation has become an established treatment for end-stage pulmonary failure refractory to medical management. However, the scarcity of lung grafts and the growing number of candidates has led to an increase in deaths among patients on waiting lists. Despite improvements in donor management, organ preservation, and the use of marginal and cardiac-death donors, only about 20 % of candidate lungs are currently being transplanted. A new ex vivo ‘‘ reconditioning ’’ technique is opening up new perspectives. Indeed, a significant number of rejected lungs can now be retrieved and transplanted with acceptable results. Given the longer storage times provided by this technique, transplantation can be programmed, with better surgical efficiency. In the near future, a new mobile organ-care machine should become available, along with laboratories dedicated to ex vivo reconditioning of all lung grafts before their transplantation.

INTRODUCTION

Le poumon s’avéra être l’organe le plus difficile à utiliser en transplantation. Il fallut que des chercheurs acharnés expérimentent pendant plus de dix ans sur des centaines d’animaux, pour qu’enfin un premier essai soit tenté sur l’homme en 1963 [1].

Depuis la transplantation pulmonaire est devenue le traitement de choix de l’insuffisance respiratoire terminale en l’absence de contre-indications. Plusieurs centaines de greffes pulmonaires sont réalisées dans le monde chaque année avec un taux de survie à un an, trois ans et cinq ans respectivement de 77, 61, 49 % [2].

En permettant la pratique de la transplantation à de plus en plus de patients, la demande augmente, mais l’offre reste insuffisante.

En France, cette pénurie chronique de greffons a pour conséquence un taux de mortalité significatif des patients sur liste d’attente. En 2007 et 2008, 44 patients sont décédés sur liste chaque année, ce qui veut dire un taux respectif de 19,8 et 20,5 %, selon les données de l’Agence de la Biomédecine 2008. La raison majeure des refus est la qualité fonctionnelle du greffon, jugée insuffisante, seulement 20 % des greffons pulmonaires sont retenus pour une implantation [3].

Les transplantateurs proposent depuis plusieurs années, des voies pour lutter contre cette pénurie [4] en tentant d’optimiser la qualité des greffons [5], et envisager de nouveaux types de greffons et de donneurs : le greffon marginal [6], les greffons lobaires issus de donneur vivant [7, 8], et plus récemment ceux issus de donneur à cœur arrêté [9].

La qualité des greffons pulmonaires et leur préservation sont les conditions impé- ratives pour garantir de bons résultats et une survie aux patients transplantés De nouvelles techniques de préservation ont ouvert des perspectives prometteuses [10]. Le reconditionnement des greffons pulmonaires permettra à terme d’augmenter le nombre de greffons et d’améliorer leur qualité fonctionnelle.

Nous présenterons donc les différents types de donneurs et de greffons, de la technique de réhabilitation et d’évaluation des greffons ainsi que les perspectives qu’elle ouvre en matière de transplantation pulmonaire.

 

LE DONNEUR EN MORT CEREBRALE OU ENCEPHALIQUE

La greffe d’organes sous-entend un prélèvement d’organes sur des donneurs décé- dés. Néanmoins ces organes doivent rester vivants pour qu’ils puissent « servir » à une personne, sans lesquels, la mort est imminente.

La définition traditionnelle de la mort est l’arrêt irréversible du cœur. Quand la greffe d’organe a fait son apparition dans notre société, la mort a subi une redéfinition en raison de la préservation des organes en vue de leur explantation. Historiquement, les premières greffes ont été réalisées à partir de greffons issus de donneurs à cœur arrêté avec des premiers résultats décevants, d’où l’introduction en 1959, d’une nouvelle définition de la mort « la mort encéphalique ou cérébrale » [11].

Cette question largement débattue par le Professeur d’Allaines en 1966 à l’Acadé- mie nationale de médecine, a été admise pour pouvoir continuer à développer cette thérapeutique qu’est la transplantation. Les prélèvements d’organes se font depuis sur ce donneur, dont la réanimation est devenue de plus en plus adaptée après la déclaration du décès.

Le taux de prélèvement pulmonaire restant insuffisant, les critères d’acceptabilité ont été revus à la baisse [6] et en même temps, de nouveaux types de donneurs et de nouvelles techniques ont été définis.

LE DONNEUR MARGINAL

Il se définit selon les critères suivants : un âge supérieur à 55 ans, un tabagisme supérieur à vingt paquets années (PA), une radiographie pulmonaire anormale, une gazométrie artérielle en-dessous du seuil habituel (PaO2 < 300 mm de Hg sous FIO21 et la présence de sécrétions purulentes bronchiques. Une seule différence significative en terme de survie et de morbidité a été retrouvée lorsque deux facteurs étaient associés : l’âge du donneur supérieur à 55 ans et un temps d’ischémie froide supérieur à six heures. Plusieurs publications ont montré que ces critères d’acceptabilité revus la baisse, permettaient d’augmenter le nombre de greffons pulmonaires avec des résultats satisfaisants [6,12].

Dans la pratique, l’acceptation de ces greffons marginaux est néanmoins dépendante de l’appréciation, le plus souvent subjective des équipes et n’a pas permis réellement d’augmenter le nombre de prélèvements pulmonaires à visée de transplantation.

LES TRANSPLANTATIONS LOBAIRES

À PARTIR DE DONNEURS VIVANTS

Inaugurée aux États-Unis en 1990 [8,13], la transplantation pulmonaire avec donneur vivant correspond à un prélèvement de deux lobes inferieurs chez deux donneurs vivants pour pouvoir réaliser une greffe lobaire bilatérale chez un receveur de plus petite taille. Ces trois interventions chirurgicales se font de manière concomitante dans trois salles d’opérations nécessitant une logistique importante.

L’implantation lobaire bilatérale séquentielle est faite chez le receveur selon les techniques chirurgicales classiques avec ou sans circulation extracorporelle.

Entre 1993 et 1996, 38 transplantations, dont la plupart pour mucoviscidose ont été rapportées. Soixante-treize pour cent des donneurs avaient des liens familiaux [13].

La survie était sensiblement la même que celle observée chez les patients greffés à partir de donneurs en mort encéphalique [14]. Une morbidité, dont des complications hémorragiques, une baisse de la capacité respiratoire d’environ 20 %, et des douleurs chroniques ont été rapportées [15].

Cette activité a été progressivement délaissée par la communauté internationale, à cause de la lourdeur logistique, des séquelles chez les donneurs, et des problèmes éthiques notamment en matière de consentement éclairé chez les donneurs mais aussi chez le receveur [16].

À PARTIR DE DONNEURS EN MORT ENCÉPHALIQUE

Les prélèvements de ces greffons lobaires peuvent se faire sur donneur cadavérique [7] et sont proposées aux receveurs de petite taille, principalement les patients atteints de mucoviscidose, pour lesquels l’offre de greffons est rare. Elles consistent le plus souvent en une implantation d’un lobe inférieur gauche et d’un lobe inférieur droit à partir d’un donneur adulte. Un seul poumon (gauche ou droit) peut être utilisé en réalisant une « partition ».

DONNEUR À CŒUR ARRETE

Définition

Les donneurs décédés par arrêt cardio-respiratoire après échec des tentatives de ressuscitation sont appelés « donneur à cœur arrêté ou donneur à cœur non battant ». Ils sont classés en quatre catégories selon la classification de Maastricht de 1995 [17]. Cette question a été débattue à l’Académie nationale de médecine en 2005 à la parution du décret 2005-949 du 2 août 2005 autorisant les prélèvements sur donneur à cœur arrêté pour le rein et le foie.

Greffe pulmonaire et donneur à cœur arrêté

A partir de 1994, l’idée selon laquelle les greffons extra-rénaux [18] et notamment pulmonaires [19] issus de donneur à cœur arrêté ou non battant pouvaient être une solution pour gérer la pénurie d’organes et lutter contre les décès sur liste d’attente de greffe pulmonaire avait commencé à faire son chemin.

 

Phase expérimentale Des études expérimentales ont permis de mettre en évidence trois principes fondamentaux : grâce à sa physiologie intrinsèque et son métabolisme bas, le poumon pouvait supporter plus d’une heure d’ischémie chaude après un arrêt circulatoire, avec un endothélium vasculaire non altéré après trois heures d’arrêt circulatoire puis être conservé plus de vingt-quatre heures dans un liquide de conservation [20-22].

Phase clinique Les questions éthiques et techniques liées à ce donneur ont été largement débattues, et des points essentiels, tel que le moment du diagnostic de la mort, le consentement présumé, ont été discutés dans les pays où ce type de prélèvement est pratiqué [23, 24].

La première greffe pulmonaire à partir d’un « donneur à cœur non battant » a été réalisée en 2001 en Suède avec des résultats satisfaisants [10].

Entre 2002 à 2008, plus de cent greffes pulmonaires, dont une cinquantaine par les équipes espagnoles, ont été réalisées à partir de donneurs à cœur arrêté par plusieurs équipes internationales avec des résultats satisfaisants [25, 26]. L’implantation pulmonaire se faisait soit simultanément du prélèvement, soit en différé après une évaluation ex vivo.

En France, le prélèvement pulmonaire sur donneur à cœur arrêté n’est pas autorisé.

Cela est probablement du au petit nombre de cas réalisés dans le monde lors des travaux de préparation du décret [27]. Il semble néanmoins important de préciser que cet organe est le plus facile à prélèver sans déployer une logistique coûteuse [20-22] et que cette question soit débattue, afin que le prélèvement pulmonaire, ne serait-ce qu’à visée scientifique, soit autorisé.

RECONDITIONNEMENT EX VIVO DES GREFFONS PULMONAIRES

Le technique de reconditionnement ex vivo a été décrite par l’équipe du Professeur Steen à l’université de Lund en Suède [28]. Elle consiste à réaliser une perfusion, une ventilation, puis une évaluation de greffons pulmonaires dans des conditions proches des conditions physiologiques. L’objectif de cette procédure est d’évaluer les critères de compatibilité avec une éventuelle greffe pulmonaire en utilisant des greffons initialement récusés.

Technique

Le greffon pulmonaire, après son excision est installé dans un caisson stérile spécialement conçu à cet effet. Le liquide de perfusion, dont la pression osmotique est proche de la pression physiologique, est composé d’une solution extra cellulaire d’albumine humaine, de Dextran,, de culots globulaires. La perfusion est réalisée à l’aide d’une pompe de circulation extra corporelle et d’un respirateur.

 

La procédure de reconditionnement et d’évaluation se déroule en trois phases :

— Une première phase de perfusion pulmonaire et de réchauffement progressif jusqu’à ce que le poumon atteigne une température de 30° C est réalisée en 45 minutes.

— Une deuxième phase de ventilation douce est débutée. Les principaux paramè- tres de compatibilité avec une greffe sont alors évalués. La pression artérielle en oxygène (PaO2), la pression artérielle en gaz carbonique (PaCO2), et la résistance vasculaire pulmonaire (Dynes × sec × Cm —5), sont alors mesurées sous trois pressions et volumes différents. L’aspect macroscopique, et la compliance du parenchyme pulmonaire sont empiriquement évalués.

— La troisième phase est réalisée si le greffon est jugé compatible avec une greffe.

Cette phase permet de préserver pendant plusieurs heures, le greffon sans ventilation ni perfusion pendant la période de préparation de la greffe. Il est immergé dans le liquide de perfusion, qui est oxygéné par l’intermédiaire de la pompe d’assistance circulatoire à une température à 8° C.

À l’inverse, si les critères ne sont pas remplis, le greffon est définitivement considéré comme non compatible avec une greffe et est alors adressé au laboratoire de Pathologie.

Plusieurs transplantations pulmonaires ont été réalisées après reconditionnement ex vivo avec des greffons récusés. La dernière expérience, publiée en janvier 2009, rapporte que six sur neuf paires de poumons, initialement refusés par toutes les équipes, ont été greffés après un reconditionnement et une évaluation ex vivo avec de bons résultats à un an [29].

En France, la validation technique de cette procédure est actuellement en cours [30].

Une première procédure ex vivo sans implantation a été réalisée à l’Hôpital Européen Georges Pompidou en mars 2009. Sur deux poumons réhabilités et évalués, un remplissait les critères pour une éventuelle greffe.

CONCLUSION

Le reconditionnement et l’évaluation ex vivo des greffons pulmonaires ouvrent d’importantes perspectives d’avenir à court et à moyen terme. A court terme, il permettra l’augmentation du nombre de greffons pulmonaires et l’optimisation de leur qualité et de leur fonctionnalité.

À court terme, les greffons pouvant être utilisés sont ceux qui sont refusés, voire non proposés, de même que les greffons de donneur à cœur arrêté. En effet, l’œdème de reperfusion et le taux de dysfonction primaire du greffon, liés au temps important d’ischémie froide, propre à ce type de donneur, sont la source d’une morbidité importante [25, 26]. Leur évaluation permettrait une étude objective de la fonction pulmonaire et d’éliminer les greffons incompatibles, source de complications.

 

À moyen terme, il devient concevable de programmer les greffes pulmonaires qui sont actuellement réalisées en urgence, optimisant ainsi la disponibilité des équipes en diminuant les refus logistiques. Cette programmation permettra d’étudier la compatibilité entre donneur et receveur, actuellement difficilement réalisable à cause du délai imposé par l’ischémie froide.

Ces récentes évolutions ont conduit récemment à la conception d’une machine compacte et mobile de reconditionnement. Le greffon est installé dans cette machine sur le site du prélèvement, puis acheminé vers le centre de greffe. Cette procédure réduit le temps d’ischémie froide et limite les déplacements humains terrestres ou aéroportés, sources d’accidents et de drames.

Ce prototype sera prochainement en évaluation à l’hôpital Européen Georges Pompidou, Paris, selon un protocole inédit dont les premiers éléments seront présentés lors du Congrès de l’International Society for Heart and Lung Transplantation qui se tiendra à Paris en avril 2009 [31]. L’ensemble de ces travaux plaident en faveur de la création d’un laboratoire pilote d’évaluation et de reconditionnement des greffons pulmonaires. Dans une première phase, les greffons refusés et/ou marginaux seront évalués et reconditionnés puis acheminés vers les centres de greffes quand ils répondront aux critères d’acceptabilité. Dans une seconde phase, tous les greffons pourront être évalués avant la transplantation. L’évaluation objective et reproductible de la fonctionnalité, permettra d’améliorer les résultats et de diminuer considérablement la mortalité sur liste d’attente. Par ailleurs, les coûts de cette procédure sont beaucoup moins élevés que ceux générés par la morbidité ou la mortalité consécutives à l’implantation de mauvais greffons ou de greffons mal évalués.

Le concept de la greffe qui, dans les conditions classiques d’urgence et de subjectivité, consiste à proposer un greffon à un centre selon un système de rotation s’en trouve inversé. L’observance stricte de cette nouvelle procédure de reconditionnement et d’évaluation ex vivo devrait permettre d’associer à tout greffon fonctionnel le receveur le plus compatible quel que soit son centre de greffe. Autrement dit, il s’agit de trouver le receveur le mieux adapté au greffon ainsi optimisé. Les préalables techniques de cette procédure permettent d’être pleinement au service des receveurs en les faisant bénéficier d’une allocation équitable au niveau national et d’améliorer ainsi les résultats escomptés de toute greffe.

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[30] SOUILAMAS R. — Organ Care System for the Lung. Satellite Symposium: Maximizing Donor and Candidate Management Prior to Lung Transplantation. International Society for Heart and Lung Transplantation Annual Meeting, Paris 2009 (à paraître).

DISCUSSION

M. François-Bernard MICHEL

L’équipe suédoise pionnière dont vous avez rapporté les résultats, a-t-elle indiqué combien de poumons « marginaux » avaient dû être in fine rejetés ? La technique est-elle utilisable pour des lobes pulmonaires ?

Oui, la technique est utilisable pour les lobes pulmonaires

M. Yves CHAPUIS

Avant le passage à l’étape humaine, disposez-vous d’une expérimentation animale consis- tante qui permette de conforter la transplantation chez l’homme ?

L’expérimentation animale est réalisée depuis des années. L’expérimentation avec des poumons humains a été aussi réalisée sans implantation, pour n’arriver enfin à l’implantation elle-même que depuis quelques années.

 

M. Jean SASSARD

Quelles sont les raisons scientifiques qui interdisent l’utilisation de greffons prélevés chez des donneurs à cœur arrêté ?

Une mauvaise connaissance de la physiologie pulmonaire, des personnes qui ont fait le décret. D’après plusieurs écrits, le poumon humain est l’organe par excellence qui peut supporter plus d’une heure d’arrêt circulatoire sans apports externes, grâce à sa physiologie intrinsèque. Par ailleurs, il peut être explanté sans haute technologie et logistique, comme pour le rein par exemple.

M. Iradj GANDJBAKHCH

Quelle est votre expérience dans l’utilisation de l’ECMO périphérique dans les suites de transplantation pulmonaire ?

Nous avons récemment commencer à utiliser une ECMO respiratoire veino-veineuse par voie trans-jugulaire interne. Cette technique peut avoir trois indications : — Attendre la greffe quand la fonction respiratoire est décompensée ; — Utilisation durant le changement des poumons pour assurer une hématose correcte ; — Utilisation si le patient présente une dysfonction primaire du greffon sévère.

M. Christian NEZELOF

Pourquoi ne pas introduire des serums anti-lymphocytaires au liquide de perfusion ?

Il est prévu d’introduire des produits qui luttent contre le rejet dans un second temps.

 

M. Christian CABROL

Etes-vous, comme moi, en désaccord avec mon collègue Duhamel qui voudrait limiter le nombre de centres de greffes ? Quand après douze années d’effort avec mes collaborateurs,

Iradj Gandjbakhch et Alain Pavie, nous avons, grâce à la cyclosporine, pu obtenir de très bons résultats dans la greffe cardiaque, nous n’avons pas hésité à aider tous nos collègues français et européens à employer cette méthode pour pouvoir la mettre à la disposition de tous leurs malades et aussi parce que j’avais la conviction que nos collègues contribueraient grandement à l’amélioration de la technique et de ses résultats ? Pensez-vous que la méthode présentée permettra une évaluation plus précise de la fonction de tous les greffons dont la défaillance immédiate après la greffe, encore observée actuellement, entraîne, quand il s’agit du cœur ou du poumon, un danger vital pour le transplanté ? Croyez-vous qu’une telle technique ouvre la voie à la constitution dans le futur, de véritables banques d’organes qui permettront un choix judicieux du greffon en fonction de chaque receveur, en particulier, et quelles seront la solution dans les situations d’urgence ?

Oui, je pense que cette méthode permettra une évaluation plus précise et reproductible, de prévenir les défaillances du greffon et de mettre en évidence des marqueurs spécifiques et prédictifs du rejet chronique exprimé par la bronchiolite oblitérante. Je suis convaicu que si les tutelles et notamment l’ABM nous aident, nous pourrons arriver à créer des banques de greffons pulmonaires. Je crois qu’il faut séparer les centres de greffes et les centres qui pratiquent cette méthode ex vivo qui, pour des raisons de maîtrise de la technique, ne peuvent pas être nombreux. Quant aux centres de greffes, il faut un débit et un volume importants de greffes par année et par centre pour assurer des résultats acceptables aux patients. Je pense que le nombre de centres ouverts doit tenir compte de l’expérience de l’activité et surtout des résultats de ces derniers.

 

<p>* Coordonnateur des greffes pulmonaires, Hôpital Européen Georges Pompidou (HEGP), 1, rue Leblanc, 75015 Paris, e-mail : redha.souilamas@egp.aphp.fr Tirés à part : Docteur Redha SOUILAMAS, même adresse Article reçu le 21 février 2008, accepté le 8 juin 2009</p>

Bull. Acad. Natle Méd., 2009, 193, no 7, 1589-1599, séance du 6 octobre 2009