Cardiogramme
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Assistance ventriculaire

Principes, indications et physiopathologie

L’assistance ventriculaire concerne les malades en insuffisance cardiaque avancée chez lesquels le traitement médico-chirurgical maximal a été épuisé. Le but d’une assistance ventriculaire est triple : 1) maintenir la circulation en déchargeant le ou les ventricules pour leur offrir une possibilité de récupération, 2) assurer la survie du malade en remplaçant la fonction cardiaque, de manière définitive ou en attendant une transplantation, et 3) assurer une perfusion adéquate aux organes-cibles pour éviter le développement d’une insuffisance poly-organique. Les objectifs peuvent être répartis en cinq catégories [121,170,329].

  • Soutien hémodynamique aigu dans une situation catastrophique (choc cardiogène, sortie de CEC impossible) pour assurer la survie immédiate (bridge-to-decision).
  • Support de la perfusion systémique jusqu’à ce que le myocarde récupère après chirurgie cardiaque (sidération, dilatation aiguë), infarctus, intoxication ou myocardite virale (bridge-to-recovery) ; il apparaît de plus en plus que le ventricule en décharge puisse bénéficier d’un remodelage positif qui lui permette de fonctionner à nouveau [137].
  • Attente d’une décision de greffe (bridge-to-candidacy) ou d’un système à long terme (bridge-to-bridge)
  • Soutien et optimalisation de l’hémodynamique en attendant le remplacement d’un coeur atteint de manière irréversible (bridge-to-transplant). Cette attitude permet d’amender une hypertension pulmonaire et de prévenir une défaillance multiorganique ; 80% des patients soutenus de cette manière ont un devenir après transplantation équivalent ou meilleur que celui de la moyenne [64]. Avec une survie dépassant 50% à 12 ans, la transplantation est de loin la meilleure solution, mais la désespérante limitation du nombre de donneurs la restreint à un faible pourcentage des candidats potentiels.
  • Implantation définitive d’un cœur mécanique parce que le patient a une mortalité à 1 an supérieure à 50% mais n’est pas candidat à une greffe (destination therapy) ; la survie dépend alors de la fiabilité technique du système et des complications intercurrentes. Elle est actuellement de 60-91% à 1 an, soit plus du double de celle du traitement médical maximal [18,33,121,170,196,262]. La mise au point des assistances à flux continu plus simples et plus fiables a multiplié par 10 le taux d’implantation définitive depuis 2009 [170].

La survie dépend évidemment des conditions cliniques de départ ; elle est d’autant meilleure que les patients sont mieux équilibrés au moment de l’implantation. Le risque est stratifié en 7 niveaux selon le registre INTERMACS (Interagency Registry for Mechanical Circulatory Support) [1262,319].

  • 1 – Choc cardiogène critique ; l’implantation est une question d’heures ; survie à 1 an : 51%.
  • 2 – Déclin progressif sous inotropes ; l’implantation est une question de jours ; survie à 1 an : 75%.
  • 3 – Stabilité sous inotropes ; l’implantation est une question de semaines ; la survie à 1 an est > 90%.
  • 4 – Dyspnée au repos, décompensations récurrentes ; attente possible de quelques semaines à quelques mois.
  • 5 – Intolérance au moindre effort, hospitalisations fréquentes ; délai variable.
  • 6 – Limitation sévère de l’effort ; délai variable.
  • 7 – Stade NYHA III : pas d’indication.

La survie est plus élevée pour les implantations monoventriculaires gauches (LVAD, left ventricular assist device) que pour les assistances biventriculaires (BiVAD) : environ 90% versus 60% à 1 an [170] ; mais 10-40% des assistances gauches développent une insuffisance droite aiguë, dont une partie requiert un soutien mécanique (voir Anesthésie et insuffisance ventriculaire) [89,309,314]. La survie des assistances en Destination therapy est actuellement de 73% à 1 an et de 63% à 2 ans [262]. Ces résultats sont assez modestes en regard des investissements consentis. D’autre part, il reste de nombreuses inconnues dans ce domaine où les études randomisées sont incroyablement difficiles à mettre sur pied : la physiopathologie du choc cardiogène, la réponse des patients aux différents types d’assistance, ou le choix du type d’assistance optimal en fonction de la situation.

Implantée assez tôt dans l’évolution de la maladie, l’assistance ventriculaire permet de récupérer les fonctions rénale et hépatique, de réduire l’hypertension pulmonaire, de mobiliser l’excédent de liquide intersticiel et d’empêcher l’installation d’une défaillance multiorganique. L’optimisation préopératoire par un traitement médical agressif est essentielle : nutrition adéquate, correction de l’anémie et de la thrombocytopénie, stabilisation des problèmes d’hémorragie digestive et de dysfonction hépatique [121]. Les critères pour l’implantation sont la persistance des éléments suivants malgré un traitement pharmacologique maximal, qu’il soit chronique ou aigu (inotropes iv > 14 jours) [208] :

  • Index cardiaque < 1.8 L/min/m2 ;
  • PAM < 60 mmHg, PAsyst < 90 mmHg pendant > 30 minutes ;
  • PVC > 15 mmHg et/ou PAPO > 18 mmHg ;
  • RAS > 2’000 dynes s cm-5 ;
  • FE VG < 0.25 ;
  • SvO2 < 55%, VO2 max < 14 mL/kg/min ;
  • Débit urinaire < 20 ml/heure ;
  • Acidose métabolique persistante ;
  • Risques de défaillance du VD lors d’implantation d’assistance gauche [181] :
    • Dysfonction droite ;
    • HTAP, RAP élevées ;
    • PVC > 12 mmHg, rapport PVC/PAPO > 0.6 ;
    • Vtd VD > 85 mL/m2. ;
    • Rapport diamètres VD/VG > 0.75 ;
    • Rapport court-axe / long-axe du VD > 0.6 ;
    • Insuffisance tricuspidienne III-IV ;
    • Course systolique de l’anneau tricuspidien < 7.5 mm.

Pour une implantation définitive à long terme (destination therapy) chez les malades non-candidats à une transplantation, les critères retenus sont [121] :

  • Echec du traitement médical optimal pour > 60 jours ;
  • Dépendance des inotropes pour > 14 jours ou de la CPIA pour > 7 jours ;
  • FE VG < 0.25 ;
  • VO2 max < 14 mL/kg/min ;
  • NYHA classe IV.

Une assistance est contre-indiquée lors d’infection systémique active, de néoplasie incurable, de déficience neurologique irréversible et d’insuffisance rénale ou hépatique terminale. La maladie vasculaire périphérique sévère, la cachexie et la dyscrasie sanguine sont des contre-indications relatives [121]. La valve aortique doit être étanche, sinon le débit de l’assistance reflue dans le VG et le dilate. En cas de dysfonction droite avant l’implantation d’une assistance gauche, le comportement du VD et sa capacité de récupération sont difficiles à prédire. Dans 20% des cas, une assistance biventriculaire est requise.

L’assistance ventriculaire est une thérapeutique coûteuse. Les sytèmes de soutien hémodynamique à court terme sont de l’ordre de € 100’000.-, alors que les pompes implantées à long terme (destination therapy) représentent une dépense d’environ € 220’000.- [234]. En Suisse, cette somme est payée pour un tiers par les caisses maladies et pour deux tiers par le canton de domicile du patient, parce que l’assistance définitive n’y est pas encore un traitement admis. En Allemagne, en Autriche, aux Etats-Unis et au Canada, elle est entièrement prise en charge par les assurances. Toutefois, ce coût apparemment exorbitant doit être comparé à celui du traitement médico-chirurgical de l’insuffisance cardiaque terminale avec ses nombreuses hospitalisations et ses passages itératifs en soins intensifs. Le concept de QALY, ou nombre d’années gagnées par le traitement pondéré par la qualité de vie du patient, suggère qu’un coût de 60’000 $ par QALY est acceptable, mais qu’il est difficilement justifiable s’il dépasse 100’000 $. Or le coût de la première année après implantation d’une assistance gauche est en moyenne de 222’460 $, alors que celui d’une transplantation est de 176’605 $ ; à long terme, l’assistance à débit continu revient à 167’208 $ par QALY [230]. Même si les coûts diminuent avec la généralisation du traitement, on est encore loin de descendre en-dessous du seuil de 60’000 $ par année. L’assistance ventriculaire reste une médecine de riches !

 

Systèmes à disposition

La CEC peut être utilisée comme assistance circulatoire pour assurer la récupération fonctionnelle lors d’une sortie de pompe difficile, à la condition que cette récupération soit rapide. Pour efficace qu’elle soit, cette méthode présente l’inconvénient majeur de prolonger la durée normothermique de la pompe, avec son cortège de troubles de la coagulation, d’hémolyse, d’acidose et de syndrome inflammatoire systémique. Elle ne peut pas durer plus de 60 à 90 minutes, mais elle permet une mise en charge très progressive, avec de longs paliers. L’ECMO veino-artérielle (extracorporeal membrane oxygenation, actuellement dénommée ECLS, extracorporeal life support) sous ses différentes formes est une extrapolation de la CEC permettant un soutien circulatoire et respiratoire d’une dizaine de jours ou plus (voir ECMO). La contrepulsion intra-aortique (voir CPIA) est une solution de sauvetage qui diminue la postcharge du VG et augmente la pression diastolique par gonflement d’un ballon dans l’aorte thoracique au cours de la diastole.

On peut classer les systèmes d’assistance ventriculaire de différentes manières. Historiquement, on en distingue trois générations (Tableau 12.6) [329,334].

  • 1ère génération : appareils pulsatiles extracorporels, souvent pneumatiques, mus par une console externe (Thoratec PVAD™, Abiomed BVS 5000™) ; ils sont encombrants et contiennent de nombreuses pièces en mouvement, dont des valves.
  • 2ème génération : systèmes pulsatiles implantables, le plus souvent électriques (HeartMate XVE™, LionHeart™, Thoratec IVAD™).
  • 3ème génération : système implantables le plus souvent à flux axial, prévus pour de longues durées (HeartMate II™, Jarvik 2000™, Incor™) ; la seule pièce en mouvement est le rotor, les valves sont inutiles ; les derniers modèles fonctionnent par lévitation magnétique ce qui suprime les axes du rotor, sources d’usure. Le système Excor™ est de type pulsatile.

Une technique d’implantation percutanée, plus rapide et moins invasive, s’est développée pour les appareils de soutien à court terme. Imitant mieux l’hémodynamique physiologique, les systèmes pulsatiles ont été mis au point en premier, mais il s’est avéré ces dernières années que les appareils à flux continu donnaient de meilleurs résultats cliniques, bien que la circulation soit dépulsée [197].

  • Systèmes à flux pulsé (voir Figure 12.22) : une cavité s’expand en diastole puis est comprimée en systole par un mécanisme pneumatique ou électrique ; l’appareil contient la pompe, le ou les sacs faisant office de ventricule(s) et des valves unidirectionnelles. Un câblage transcutané relie le malade à la console qui contient les systèmes de réglage et la source d’énergie. Le débit de la pompe dépend de la précharge mais non de la postcharge. La décharge du VG est meilleure qu’avec le flux continu. 
  • Systèmes à flux continu (voir Figure 12.24) : une pompe tourne en permanence et maintient un débit continu dans l’aorte, auquel se surajoute ou non des puslations produites par la contraction du VG. Le débit de la pompe dépend de la précharge et de la postcharge. Aucune valve n’est nécessaire. L’appareillage est de faible encombrement, plus fiable et plus performant sur le long terme (plus faible taux de panne), mais l’anticoagulation doit être plus profonde (INR 2.0 au lieu de 1.6). Le risque hémorragique est plus élevé, en partie à cause d’un syndrome de Von Willebrand acquis, les évènements thrombo-emboliques sont plus fréquents (voir Dispositifs à long terme). Cependant, la morbi-mortalité à deux ans est la moitié de celle des systèmes pulsatiles [313]. Techniquement, il en existe deux types :
    • Pompes à flux axial : vis d’Archimède en ligne avec la direction du flux ; faible encombrement (Figure 12.24) ;
    • Pompes à flux centrifuge : mini-turbine aspirant le sang par un orifice co-axial et le propulsant par force centrifuge dans une tubulure tangentielle (Figure 12.25).

Dans la description qui suit, nous nous baserons sur une division en assistance à court et à long terme. La liste des appareils mentionnés n’est pas exhaustive, mais correspond aux systèmes les plus représentatifs ou les plus fréquemment utilisés.

 

Physiopathologie

Le soutien hémodynamique apporté au VG par un système d’assistance ventriculaire est bien illustré par le concept de boucle pression-volume (P/V) qui décrit le couplage ventriculo-artériel, c’est-à-dire la manière dont la précharge, la postcharge, la contractilité et les modifications hémodynamiques interagissent entre elles. La surface de la boucle représente le travail électionnel du VG et la largeur sur l’abscisse le volume systolique. Le point télésystolique est situé sur une droite appelée élastance maximale (Emax) dont la pente représente la contractilité myocardique. La droite qui croise le point télédiastolique et le point télésystolique est l’élastance artérielle (Ea) ; en miroir de la précédente, sa pente représente la résistance totale à l’éjection pour le ventricule (voir Figures 5.48, 5.49 et 5.50, et Figure 12.4). Le travail total, correspondant directement à la mVO2, est la somme du travail éjectionnel (surface PV) et du travail de pression (surface du trianle compris entre la ligne Emax, la ligne de la compliance et la portion diastolique de la boucle PV). Ce système de représentation offre une visualisation de l’effet des différents systèmes d’assistance mécanique sur la défaillance gauche (Figure 12.15A) [51,286].

  • Insuffisance du VG : par rapport à la normale, la pente Emax est plus faible et la courbe de compliance est redressée (dysfonction diastolique), la pente Ea est inchangée ; il en résulte un rétrécissement de la boucle P/V, une diminution du travail d’éjection (SW stroke work) et une baisse du volume systolique (VS). Pour augmenter le VS, il faut augmenter la pente Emax (effet inotrope positif) et baisser celle de Ea (vasodilatation artérielle).
  • CPIA (contre-pulsion intra-aortique) : la pression télésystolique et la pression télédiastolique sont réduites, la pente Ea est diminuée (baisse de postcharge) et la compliance est améliorée (décharge du VG) ; le VS augmente un peu. La contractilité (pente Emax) n’est pas modifiée ; le travail éjectionnel (SW) est minimalement augmenté (la surface de la boucle est quasi-identique à la situation de départ). Le trait dominant est une baisse de postcharge ; la perfusion coronaire est améliorée par l’augmentation de la pression diastolique.
  • ECMO/ECLS (extracorporeal membrane oxygenation/life support) : la pression télésystolique et la pression télédiastolique sont augmentées, la pente Ea est plus élevée (augmentation de postcharge), le VS est diminué. La contractilité (pente Emax) n’est pas modifiée ; le travail éjectionnel (SW) est sensiblement diminué, mais le travail de pression est accru. L’ECMO remplace efficacement le cœur et les poumons pour assurer la survie de l’organisme, mais elle ne décharge pas le VG. Pour aider ce dernier ou augmenter le VS, il faut ajouter un vasodilatateur (baisse de Ea) et un agent inotrope positif (augmentation de Emax) ; on peut aussi le décharger par une CPIA, une assistance de type Impella™ ou un drainage direct (venting).
  • Ventricule artificiel (assistance par pompage dans le VG et éjection dans l’aorte) : la boucle P/V tend à devenir triangulaire et se déplace vers la gauche par baisse de la pression télésystolique (Pts) et de la pression télédiastolique (Ptd) ; le travail éjectionnel (SW) est minime, le travail de pression infime ; la décharge du VG est complète et la mVO2 très réduite. Le VG et la circulation artérielle sont découplés.

 

Assistance ventriculaire
L’assistance vise à à assurer la survie du malade en maintenant l’hémodynamique pendant la défaillance du ou des ventricules. Elle a des objectifs variés:
- Soutien immédiat en attendant une décision (bridge-to-decision)
- Soutien en attendant une transplantation (bridge-to-transplant)
- Soutien en attendant une récupération fonctionnelle du myocarde (bridge-to-recovery)
- Thérapie définitive (destination therapy)
Indications: échec du traitement médical maximal en l’absence d’infection, de néoplasie non contrôlée, de lésions neurologiques irréversibles et d’insuffisance hépatique ou rénale avancée. Les résultats sont meilleurs si l’assistance est installée avant la survenue d’une insuffisance polyorganique.
1ère génération: assistance externe pulsatile, le plus souvent pneumatique.
2ème génération: assistance pulsatile implantable, le plus souvent électrique.
3ème génération: systèmes à flux continu (turbine) implantables, systèmes pulsatiles miniaturisés.
Même munis de batteries et de transmission percutanée de l’énergie motrice, tous ces dispositifs dépendent d’une source électrique externe.

 

 

La suite...