En remplaçant à la fois la respiration et le tampon circulatoire, un nouveau poumon artificiel a permis de gagner un temps critique après l'ablation du poumon, de révéler des dommages irréversibles et de rendre la transplantation possible lorsqu'il ne restait plus d'autres options.
Étude : Pont vers la transplantation à l’aide d’un système pulmonaire artificiel total extracorporel adaptatif au débit après une pneumonectomie bilatérale. Crédit d'image : AbirArt007/Shutterstock.com
Un récent rapport de cas publié dans Médical évalue l'efficacité d'un nouveau système de poumon artificiel total extracorporel (TAL) pour permettre une pneumonectomie bilatérale chez un patient atteint du syndrome de détresse respiratoire aiguë sévère (SDRA).
Sommaire
Défis du traitement des patients atteints de SDRA et d'infections respiratoires
Le taux de mortalité dépassant 80 % des patients atteints de SDRA suite au développement d’infections pharmacorésistantes et de choc septique souligne la gravité de cette pathologie. La transplantation pulmonaire est rarement tentée dans ces cas, car une infection persistante pourrait se propager aux poumons transplantés, en particulier lorsque les patients reçoivent des médicaments immunosuppresseurs.
Un défi majeur dans le SDRA consiste à déterminer si les lésions pulmonaires sont réversibles. Les outils de diagnostic standard tels que l’imagerie, les tests physiologiques et les biopsies tissulaires ne peuvent souvent pas déterminer si les lésions pulmonaires peuvent guérir ou si elles sont permanentes et irréversibles.
Bien que la ventilation mécanique et l'oxygénation extracorporelle par membrane (ECMO) puissent améliorer les niveaux d'oxygène et réduire les traumatismes pulmonaires, ces traitements ne peuvent pas stabiliser l'effondrement circulatoire et l'instabilité hémodynamique provoqués par la septicémie. Cet état cardiovasculaire instable est le principal problème qui empêche la transplantation chez les patients atteints de SDRA infecté.
L'ablation des deux poumons chez certains patients pourrait éliminer la source de l'infection avant la transplantation. Certaines équipes médicales ont utilisé des systèmes ECMO modifiés pour maintenir la respiration et la fonction cardiaque après ce type de chirurgie, les premiers résultats suggérant que certains patients peuvent rester en vie jusqu'à la transplantation.
Cependant, l’ablation des deux poumons supprime également les vaisseaux sanguins qui agissent normalement comme tampon pour le flux sanguin du côté droit du cœur. Un flux sanguin continu vers le côté gauche du cœur est essentiel pour maintenir une bonne fonction cardiaque et prévenir la formation de caillots sanguins.
Développement d'un système pulmonaire artificiel
Un système de poumon artificiel total extracorporel (TAL) a été développé pour assumer les fonctions d'échange gazeux et de tampon hémodynamique après une pneumonectomie bilatérale. Ce système intègre un shunt adaptatif répondant à la dynamique du flux sanguin et deux voies de retour auriculaire gauche pour maintenir la circulation physiologique et la stabilité cardiaque chez les patients gravement septiques.
Après l'explantation pulmonaire, les échantillons de tissus ont été soumis à un profilage moléculaire unicellulaire et spatial complet afin d'établir des preuves définitives d'une lésion pulmonaire terminale et de caractériser les voies moléculaires à l'origine du remodelage fibrotique. L'analyse comparative avec les ensembles de données existants sur les lésions pulmonaires a permis de caractériser les voies moléculaires impliquées dans le remodelage fibreux et l'échec de la réparation tissulaire.
Ces analyses ont été réalisées pour identifier des biomarqueurs qui différencient les blessures irréversibles des dommages récupérables afin de potentiellement permettre une orientation plus précoce pour une transplantation, une considération cruciale étant donné qu'une évaluation tardive est en corrélation avec une mortalité élevée.
Évaluation de l'efficacité du système TAL
Un homme de 33 ans atteint d'un SDRA associé à la grippe B a développé une pneumonie nécrosante à évolution rapide due à une résistance aux carbapénèmes. Pseudomonas aeruginosa et empyèmes bilatéraux sur six semaines. Malgré un traitement antimicrobien maximal, un contrôle à la source et un soutien d'ECMO veino-artériel, le patient a connu des épisodes d'arrêt cardiaque récurrents dus à un choc septique réfractaire, nécessitant ainsi une pneumonectomie bilatérale avec un débridement pleural étendu comme thérapie de contrôle à la source de sauvetage pour éliminer la source d'infection et permettre une éventuelle transplantation.
Après une pneumonectomie, le soutien extracorporel est passé à la configuration TAL. La canule Protek-Duo à double lumière a fourni un drainage veineux robuste dépassant 4,5 L/min. De plus, le shunt adaptatif au débit a permis une autorégulation physiologique avec des débits de conduit allant de 1,1 à 6,3 L/min, empêchant ainsi une distension ventriculaire droite aiguë en l'absence de capacité vasculaire pulmonaire.
Une amélioration hémodynamique marquée s'est produite quelques heures après le début du TAL, les vasopresseurs étant arrêtés 12 heures après la pneumonectomie. Les taux sériques de lactate se sont normalisés de 8,2 mmol/L à moins de 1,0 mmol/L en 24 heures.
Les saturations mixtes veineuses et artérielles en oxygène dépassaient respectivement 70 % et 92 %. Les paramètres de fonction des organes sont restés stables pendant 48 heures de support, sans signe de formation de thrombus intracardiaque malgré l'absence d'anticoagulation systémique.
Une transplantation pulmonaire bilatérale a été réalisée 48 heures après le début du TAL. Le patient a été extubé sept jours plus tard et est sorti huit semaines après la greffe.
Dysfonctionnement primaire du greffon de grade 1 résolu au troisième jour, avec des biopsies de surveillance négatives pour tout signe de rejet. À 24 mois, le patient présentait d'excellents résultats, notamment des valeurs prédites de 75 % et 92 % respectivement pour le volume expiratoire maximal par seconde (VEMS) et la capacité de diffusion, ainsi qu'une fonction cardiaque préservée et une indépendance fonctionnelle complète.
L’analyse moléculaire complète des poumons explantés a révélé une nécrose étendue, une fibrose et une infiltration immunitaire homogène dans les sept régions échantillonnées, qui ressemblaient à un SDRA en phase terminale dû à la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Le séquençage de l'acide ribonucléique (ARN) unicellulaire a identifié 43 populations cellulaires reflétant l'expansion des lymphocytes T, la différenciation des plasmocytes, l'épuisement des lymphocytes B, ainsi que le remplacement des macrophages alvéolaires matures par des macrophages profibrotiques dérivés de monocytes.
L'analyse épithéliale a révélé un échec de régénération avec des cellules basaloïdes aberrantes et des cellules alvéolaires de type 2 appauvries. La transcriptomique spatiale a démontré un effacement architectural complet avec des structures lymphoïdes tertiaires et une répétition de triple hélice de collagène contenant 1 myofibroblastes positifs (CTHRC1) entraînant la fibrose. Ces résultats indiquaient une maladie grave et diffuse avec des signatures moléculaires de lésions terminales irréversibles, plutôt qu'un SDRA récupérable.
Conclusions
Le rapport de cas actuel traite de l'utilisation réussie d'un nouveau système pulmonaire artificiel total après une pneumonectomie bilatérale pour le SDRA septique réfractaire qui a permis la stabilisation hémodynamique et la transplantation après 48 heures de soutien.
Une analyse moléculaire complète a confirmé une lésion pulmonaire terminale dans les poumons explantés caractérisée par une destruction architecturale diffuse, une infiltration immunitaire pathologique, un échec de la régénération épithéliale et un remodelage profibrotique, cohérents avec une maladie terminale irréversible. Vingt-quatre mois après la transplantation, le patient conservait une excellente fonction cardio-pulmonaire et était complètement indépendant.
Une validation prospective de ce système pulmonaire artificiel est nécessaire pour définir les critères de sélection des patients et le timing optimal, ainsi que pour identifier les signatures moléculaires qui pourraient distinguer le SDRA irréversible du SDRA récupérable plus tôt dans l'évolution de la maladie. L'intégration du système TAL avec des stratégies avancées de contrôle des infections et d'immunomodulation, combinée à des approches transcriptomiques unicellulaires et spatiales raffinées, peut élargir l'éligibilité à la transplantation et faciliter le développement de traitements ciblés pour prévenir la progression vers une lésion pulmonaire terminale.
