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Fonction rénale

Les reins reçoivent 20% du débit cardiaque, mais ne consomment que 10% de l’oxygène transporté. Les glomérules filtrent passivement le plasma; ils reçoivent la majorité du flux plasmatique rénal (FPR), mais consomment très peu d’O2 par rapport à la medulla. La médullaire, au contraire, a un débit sanguin 5-10 fois plus faible, mais elle consomme beaucoup d’O2 car elle opère tout le travail de concentration active de l’urine; elle est donc beaucoup plus sensible à l’ischémie et à l’hypovolémie [53]. La filtration glomérulaire (GFR) est directement proportionnelle à la pression hydrostatique intravasculaire et inversement proportionnelle à la pression oncotique (normalement 25 mmHg). La GFR diminue avec l’âge; de 125 ml/min chez le jeune adulte, elle passe à 80 ml/min à 60 ans et à 60 ml/min à 80 ans [355].

Si la pression artérielle baisse, l’autorégulation rénale maintient le FPR et la filtration glomérulaire par vasodilatation des artérioles préglomérulaires (mécanisme myogène) et par vasoconstriction des artérioles postglomérulaires (angiotensine II). Lorsque la perfusion rénale diminue de plus de 50% pendant 1 heure, la GFR baisse proportionnellement beaucoup plus que le FPR; le FPR est alors réparti préférentiellement vers la zone corticale profonde et vers la médullaire. La baisse du débit cardiaque et de la pression de perfusion entraînent une stimulation sympathique, une sécrétion de vasopressine et d’ADH, et l’activation du système rénine-angiotensine; tous ces phénomènes concourent à retenir de l’eau et du sodium par le rein [16]. L’hémodilution de la CEC augmente le flux plasmatique rénal et baisse les résistances vasculaires intraparenchymateuses, mais l’hypothermie et la non-pulsatilité induisent une vasoconstriction préférentiellement corticale.

Normalement, les fonctions rénales ne sont pas significativement modifiées, ni par l’anesthésie, ni par l’opération, ni par la CEC: les tests habituels (taux ou clearance de la créatinine, par exemple) restent inchangés dans la grande majorité des cas. Des altérations subtiles et réversibles sont cependant décelables par des mesures plus fines: par exemple, la variation de la clearance à la créatinine lors d’une surcharge protéique, qui mesure la réserve fonctionnelle rénale, diminue de manière réversible pendant plusieurs semaines après CEC [228]. Cette dysfonction minime peut venir amplifier les retombées d’une altération fonctionnelle préexistante mais infraclinique (artériopathie, âge, etc) ou être potentialisée par des évènements peropératoires: hypotension, médicaments néphrotoxiques, etc. Les études comparant la manière de règler le pH, l’hypothermie versus la normothermie, le flux pulsatile versus le flux non-pulsatile, n’ont pas pu, jusqu’ici, mettre en évidence un avantage significatif d’une technique de CEC sur une autre dans la préservation de la fonction rénale [321]. Cependant, la pression de perfusion est certainement un facteur-clef; on a démontré que, dans un tiers des cas, la variation de la créatinine postopératoire était dépendante de la PAM pendant la CEC [362]. Mais ceci n’est vrai que pour autant que le débit de la pompe et le volume circulant soient normaux.

 

Insuffisance rénale postopératoire

L’incidence de défaillance rénale après chirurgie cardiaque en CEC est globalement de 0.9-4% [83]. Elle est fonction du type d’opération: 7.7% après chirurgie du VG, 3.9% après chirurgie valvulaire, et 0.5% après PAC. Lorsque la dialyse est nécessaire, la mortalité est élevée: 30% chez les adultes et 45% chez les enfants [83]. La dysfonction postopératoire transitoire (créatinine 150-250 mcmol/L, augmentation de 20-25%) est plus fréquente: elle survient chez 11% des patients et se résout en quelques jours ou semaines [76,329]. Une diminution de 25-50% de la filtration glomérulaire est présente chez 24% des patients après chirurgie cardiaque. L’origine de l’insuffisance rénale qui peut survenir après CEC est multifactorielle. Parmi les éléments en cause, on peut citer par ordre probable d’importance [83,349].

  • Etat clinique préopératoire :
    • Néphropathie préopératoire (créatinine ≥ 200 mcmol/L); maladie primaire, ou secondaire au diabète, à l’hypertension artérielle ou à une polyvasculopathie ; ; c’est le facteur prédictif le plus fiable ;
    • Dysfonction ventriculaire gauche (FE < 0.35), contrepulsion intra-aortique ;
    • Age du patient (> 65 ans) ; la filtration glomérulaire passe normalement de 125 mL/min chez le jeune à 80 mL/min à 60 ans et < 60 mL/min à 80 ans ;
    • Comorbidités : diabète, artériopathie, BPCO.
  • Baisse du flux plasmatique rénal entraînant une hypoxie tissulaire :
    • Hypovolémie et hypotension systémique (PAM < 30% de la norme pendant plus de 10 minutes) ;
    • Bas débit en CEC (< 1.8 L/min/m2) et en postopératoire (IC < 2 L/min/m2) ;
    • Utilisation de vasoconstricteurs artériels ;
    • Etat septique ;
    • La sepsis est en cause dans 48% des cas de NPA et l’hémodynamique dans 32%.
  • Effets de la chirurgie :
    • Opération complexe, reprise ;
    • Clampage aortique versus opération à cœur battant ou endoprothèse ;
    • Clampage de l’aorte descendante ;
    • Embolisation d’athéromes ou de particules ;
    • Opération en urgence.
  • Effets de la CEC :
    • Durée de la CEC, profondeur de l’hypothermie ;
    • Réponse inflammatoire systémique (radicaux libres, cytokines, etc) et endotoxines ;
    • Anémie (hémodilution à Ht ≤ 24%), hémolyse (hémoglobinurie) ;
    • Transfusions érythrocytaires ;
    • Hémolyse et rhabdomyolyse ;
  • Utilisation de substances néphrotoxiques :
    • Anti-inflammatoires non-stéroïdiens (AINS) ;
    • Inhibiteurs de l’enzyme de conversion et du récepteur de l’anti-angiotensine ;
    • Produits de contraste radiologique (coronarographie, angio-CT) ;
    • Antibiotiques aminoglycosides ;
    • Inhibiteurs de la calcineurine (tacrolimus, ciclosporine) ;
    • Colloïdes dérivés d’amidon (HES) ;
    • Aprotinine.

L’insuffisance rénale postopératoire est subdivisée en quatre degrés de gravité [83,232].

  • Stade I : augmentation du taux de créatinine de 25 mmol/L ou de 50%, débit urinaire < 0.5 mL/kg/h pendant au moins 6 heures ;
  • Stade II : augmentation du taux de créatinine de 2 fois la valeur de départ, débit urinaire < 0.5 mL/kg/h pendant > 12 heures ;
  • Stade III : augmentation du taux de créatinine à > 350 mcmol/L ou > 3 fois la valeur de départ, débit urinaire < 0.3 mL/kg/h pendant > 24 heures ou anurie pendant > 12 heures ;
  • Stade IV : anurie de longue durée (> 4 semaines).

La créatinine et le débit urinaire sont des marqueurs peu sensibles et modestement spécifiques de l’insuffisance rénale. On identifie progressivement de nouveaux biomarqueurs plus performants, tels la cystatine C, l’interleukine 18, le NGAL (neutrophil gelatinase-associated lipocalin) ou la KIM-I (kidney injury molecule) (voir Chapitre 23 Complications rénales).

 

 

Insuffisance rénale post-CEC
Facteurs étiologiques :
- Néphropathie préopératoire (créatininémie > 200 mcmol/L), facteur le plus important
- Hypovolémie et hypotension (PAM < 70% de sa valeur habituelle pendant > 20 minutes)
- Bas débit de CEC (< 1.8 L/min/m2)
- Longue CEC hypothermique
- Age > 65 ans
- Substances néphrotoxiques
- SIRS, hémolyse, rhabdomyolyse

 

 

Protection rénale

Une optimisation de l’hémodynamique en per- et en post-opératoire (PAM > 75 mmHg, DC > 2.5 L/min/m2, VS > 35 mL/m2, DO2 > 600 mL/min/m2, SvO2 > 70%) avec des perfusats et des inotropes diminue significativement l’incidence de néphropathie (OR 0.64) et la mortalité (OR 0.66) [54]. Le remplacement liquidien selon une administration strictement dirigée par le monitorage hémodynamique (volume systolique, débit cardiaque, SvO2) garantit une meilleure adéquation entre les perfusions et les besoins, à la fois en volume et en synchronisation dans le temps (voir Chapitre 4 Besoins liquidiens) ; il diminue significativement l’incidence de néphropathie aiguë postopératoire, particulièrement chez les patients à haut risque [54].

L’anémie, les transfusions et les reprises pour hémostase sont 3 facteurs prédictifs d’insuffisance rénale parmi les plus importants (OR 1.8-2.9), mais sont aussi parmi ceux qui s’avèrent les plus maîtrisables [180]. La fonction rénale et le taux d’insuffisance rénale postopératoires s’aggravent linéairement lorsque l’Ht s’abaisse en dessous de 30% ; cette péjoration est maximale lorsque l’Ht le plus bas est inférieur à 24% [204]. L’incidence de NPA est de 4.1% chez les patients anémiques et de 1.6% chez les patients eucythémiques [181]. La mortalité s’accroît de manière directement liée à l’importance de la lésion rénale. Mais, à valeur similaire d’Ht, les patients transfusés présentent systématiquement une péjoration de leur fonction rénale par rapport à ceux qui ne sont pas transfusés; leur mortalité est plus élevée (3.8% versus 1.4%) et leur incidence d’insuffisance rénale plus importante (12% versus 3.4%) (Figure 7.26) [142]. On est donc placé devant un dilemme troublant: l’anémie aggrave la situation, mais la transfusion, au lieu de la corriger, ajoute un facteur délétère supplémentaire.

Certaines substances entretiennent chez les anesthésistes une croyance dans leurs capacités «protectrices» sur la fonction rénale. Cependant, rares sont celles qui semblent avoir un effet bénéfique sur la fonction rénale postopératoire (voir Chapitre 24 Protection rénale).

  • Le mannitol est filtré complètement dans les glomérules, et n’est pas résorbé dans les tubules: il augmente le volume plasmatique et la diurèse par augmentation de l’excrétion d’eau et diminution de la réabsorption de sodium; de plus, il a une activité anti-oxydante et s’oppose aux effets des groupes hydroxyles («radicaux libres») libérés lors de la revascularisation. Les preuves de son efficacité comme agent protecteur contre les effets de l’ischémie rénale sont très pauvres; aucune étude clinique n’a mis en évidence une amélioration quelconque du pronostic de l’insuffisance rénale postopératoire [314]. A raison de 0.5 g/kg dans le liquide d’amorçage de la CEC, il augmente la volémie, la pression capillaire glomérulaire, la pression tubulaire proximale et la diurèse, mais aucun effet bénéfique sur la fonction rénale périopératoire n’a pu être démontré [165]. Il n’est probablement efficace qu’en cas d’hémolyse ou de rhabdomyolyse.
  • Le furosémide augmente le FPR et baisse les résistances vasculaires rénales en plus de son effet diurétique. Son utilisation prophylactique diminue clairement l’incidence de l’anurie, mais ne modifie pas le pronostic de l’insuffisance rénale [57.201]. En peropératoire, il n’a sa place que pour diminuer l’excès de liquide interstitiel après la CEC (10-20 mg) lorsque le bilan est trop positif comme le prouve la présence d’une hypoxémie ne réagissant pas à la ventilation à 100% O2 avec PEEP. Il est également utile pour contrôler la reprise de la fonction rénale après une reconstruction réno-vasculaire ou une ischémie et reperfusion. Les hautes doses contribuent à l’élimination de l’hémoglobine libre ou de la myoglobine.
  • La dopamine à raison de 1-3 mcg/kg/min augmente le FPR, la filtration glomérulaire et la diurèse, mais ne s’est avérée d’aucune incidence sur la fonction rénale postopératoire ni sur le devenir des patients en état critique [30]. Bien qu’elle ait un effet favorable sur la diurèse, aucune étude clinique concluante n’a démontré un quelconque bénéfice à l’utilisation prophylactique de la dopamine dans le cadre de l’insuffisance rénale postopératoire, que la fonction préopératoire soit normale ou altérée [225,265]. Elle n’augmente pas le flux plasmatique rénal cortical en CEC, et ne compense pas la diminution de la perfusion corticale secondaire à la chute de la pression de perfusion en dessous de 70 mmHg [216]. Comme le taux d’arythmies postopératoires est plus élevé en présence de dopamine, la valeur de cette prophylaxie reste à justifier [78]. De plus, elle pourrait être responsable d’une dysfonction tubulaire proximale post-CEC [69].
  • Le fenoldopam est un analogue de la dopamine qui stimule sélectivement les récepteurs DA1 et qui induit une augmentation dose-dépendante du FPR et de la diurèse (0.03-0.3 mcg/kg/min) [55]. Il a l’avantage d’augmenter le FPR dans le cortex et dans la médullaire. Il ne cause pas de tachycardie ni d’arythmies, mais il présente un effet hypotenseur marqué car c’est un vasodilatateur artériolaire puissant. L’activité néphro-protectrice d’une perfusion continue (0.1 mcg/kg/min) a été démontrée dans des études récentes, mais n’est pas confirmée par tous les travaux [287,359].
  • Les statines : les données sont contradictoires, mais certaines études tendent à montrer une incidence de néphropathie plus basse chez les patients sous statines avant et après la chirurgie ; il en est de même pour l’aspirine. Ces substances diminuent la mortalité postopératoire [205].
  • Le préconditionnement par les halogénés: le sevoflurane en CEC diminue les marqueurs de la dysfonction rénale postopératoire comme la cystatine C [176].
  • Les anti-oxydants comme la N-acétylcystéine (Salmucol®) ou l’allopurinol (Xyloric®) diminuent les marqueurs inflammatoires et bloquent l’effet toxique des radicaux libres, mais leur utilisation clinique s’avère décevante et n’apporte pas de bénéfice en terme de mortalité ni de morbidité en chirurgie aortique ou en chirurgie cardiaque avec CEC [308].
  • Deux substances présentant des effets anti-inflammatoires et anti-apoptose, la minocycline (tétracycline) et l’EPO, semblent diminuer significativement la proportion de patients développant une néphropathie aiguë après chirurgie cardiaque [123].
  • L’administration de bicarbonate pour alcaliniser les urines semble pouvoir atténuer la néphropathie postopératoire, notamment par la solubilisation de l’Hb libre liée à l’hémolyse de la CEC.

Un des aspects importants de la protection rénale est d’éviter l’utilisation de substances néphrotoxiques dans la période périopératoire: produit de contraste radiologique, antibiotiques aminoglycosides, inhibiteurs de l’enzyme de conversion et aprotinine [178,221]. Ces dernières inhibent la vasoconstriction artériolaire efférente du glomérule, et induisent un effondrement de la filtration glomérulaire en cas d’hypotension. D’autre part, le flux plasmatique rénal et sa répartition cortico-médullaire sont mieux conservés en l’absence de vasoconstriction systémique.

Alors que la prophylaxie pharmacologique a un impact aussi variable que contesté, cinq éléments qui ont une part prépondérante dans la genèse de la néphropathie postopératoire sont faciles à corriger lorsqu’ils sont présents :

  • La durée de l’ischémie (temps de clampage) ;
  • L’anémie ;
  • L’hypovolémie ;
  • L’hypotension artérielle ;
  • Le bas débit cardiaque.

Les deux premières sont du ressort de l’opérateur et du perfusionniste, mais les trois autres sont entre les mains de l’anesthésiste et de l’intensiviste. Le maintien d’un volume circulant normal, d’une pression de perfusion adéquate et d’un débit cardiaque satisfaisant est donc la clef de la prévention rénale.


Protection rénale

Facteurs primordiaux :
- Normovolémie
- Normotension (PAM 80 mmHg, minimum 70 mmHg en CEC)
- DC ≥ 2.4 L/min/m2 en normothermie, 1.8 L/min/m2 en hypothermie (CEC)
- DO2 normal : Ht > 25% sans transfusions
- Absence d’agents néphrotoxiques
Protection pharmacologique possible : fenoldopam, bicarbonate, statines
Sans effet protecteur (bien que ­ débit urinaire) : dopamine, mannitol, diurétiques de l’anse
La meilleure protection est le maintien dans la normalité de la PAM (≥ 75 mmHg), de la volémie et de l’Hb, tout en évitant l’excès de vasoconstricteurs alpha et de transfusions.

 

La suite...