Techniques de plasmaphérèse et d'échange de plasma

L’échange plasmatique thérapeutique et la plasmaphérèse sont des méthodes efficaces de détoxification extracorporelle et des méthodes reconnues de traitement des maladies liées aux toxines.

L'échange plasmatique est une procédure en une seule étape au cours de laquelle le plasma est filtré à travers un filtre hautement poreux ou centrifugé pour éliminer les substances de haut poids moléculaire ou les molécules liées aux protéines. Le filtrat plasmatique est ensuite remplacé par de l'albumine (20 % du volume) et du plasma frais congelé (80 % du volume).

La plasmaphérèse est une procédure en deux étapes au cours de laquelle le plasma filtré est traité par adsorption, puis réintroduit dans la circulation sanguine du patient. L'échange plasmatique thérapeutique et la plasmaphérèse sont recommandés pour la filtration des substances dont le poids moléculaire est supérieur à 15 000 Daltons. Ces substances sont plus difficiles à éliminer par les méthodes traditionnelles de RRT: hémodialyse ou hémofiltration. Parmi ces substances, on peut citer les complexes immuns (poids moléculaire > 300 kD); les immunoglobulines (par exemple, les IgG de 160 kD); les cryoglobulines; les endotoxines (poids moléculaire de 100 à 2 400 x 103 Daltons) et les lipoprotéines (poids moléculaire de 1,3 x 106 Daltons).

La quantité d'échange plasmatique prévue est calculée en fonction du volume attendu de plasma circulant du patient: [volume de plasma circulant = (0,065 x poids corporel en kg) x (1 - hématocrite en vol. %)]. Il est conseillé d'échanger au moins un volume de plasma circulant par procédure, avec remplacement obligatoire du filtrat par du plasma de donneur fraîchement congelé.

La plasmaphérèse est indiquée en cas d'hémolyse post-transfusionnelle ou post-perfusionnelle, de syndrome post-ischémique (myoglobinémie) et de crise de rejet avec titres d'anticorps élevés après la transplantation. Elle est également applicable au traitement intensif complexe du sepsis sévère et de l'insuffisance hépatique. Cette technique permet de réduire efficacement la concentration plasmatique d'un large éventail de médiateurs pro-inflammatoires chez les patients atteints d'un syndrome de réponse inflammatoire systémique et d'améliorer significativement les paramètres hémodynamiques en l'absence de modification de la pré- et post-charge. Malgré ses aspects positifs, la plasmaphérèse n'entraîne pas de réduction significative de la mortalité chez les patients atteints de sepsis.

L'utilisation de la plasmaphérèse à haut volume en cas d'insuffisance hépatique n'a pas d'effet sur la mortalité des patients, mais stabilise les paramètres circulatoires et réduit la pression intracrânienne. La plasmaphérèse thérapeutique permet d'éliminer les substances macromoléculaires liées à l'albumine, telles que les endotoxines, les benzodiazépines, les indoles, les phénols, la bilirubine, les acides aminés aromatiques, les acides biliaires, etc. Cependant, la plasmaphérèse à haut volume n'est pas dénuée d'effets secondaires, notamment le développement de réactions anaphylactoïdes et le risque d'infection du patient par le plasma du donneur. De plus, cette technique présente de sérieux inconvénients, notamment son manque de sélectivité et sa capacité à éliminer des substances dont le volume de distribution dans l'organisme est faible.

Le traitement comprend généralement 1 à 4 séances. Les séances ont lieu quotidiennement ou tous les 1 à 2 jours. Lors d'une plasmaphérèse, 700 à 2 500 ml de plasma sont généralement remplacés en une seule séance. Une solution d'albumine à 5 ou 10 %, ainsi que du FFP et des colloïdes sont utilisés comme solution de remplacement. Le FFP est considéré comme le meilleur milieu de remplacement, car il conserve pleinement ses propriétés thérapeutiques après décongélation. L'administration intraveineuse de solutions spéciales commence avant la plasmaphérèse et se poursuit pendant l'intervention. Une fois la plasmaphérèse terminée, le volume de solutions administrées ne doit pas être inférieur au volume de plasma prélevé et, en termes de quantité de protéines administrées, il doit le dépasser d'au moins 10 g, ce qui correspond à environ 200 ml de plasma.

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Mécanisme d'action

L'élimination du plasma contenant une large gamme de métabolites toxiques a un effet bénéfique sur le fonctionnement de tous les organes et systèmes vitaux. L'effet détoxifiant dépend du volume de plasma remplacé. La plasmaphérèse permet d'éliminer au maximum les substances concentrées principalement dans le lit vasculaire, c'est-à-dire celles dont les propriétés physicochimiques ne leur permettent que faiblement, voire pas du tout, de pénétrer dans le secteur intracellulaire. Ceci est principalement caractéristique des métabolites de grande taille tels que la myoglobine, les protéines, ainsi que la plupart des molécules de poids moyen, notamment les polypeptides.

Effet attendu de la plasmaphérèse

L'élimination d'un large éventail de substances toxiques du sang, principalement celles de gros poids moléculaire, constitue un moyen efficace de prévention et de traitement de l'insuffisance rénale aiguë et de l'insuffisance rénale chronique. Les métabolites toxiques de faible poids moléculaire sont répartis uniformément dans les secteurs extracellulaire (vasculaire et interstitiel) et cellulaire; leur diminution dans le sang est donc négligeable. La détoxification de l'organisme et l'administration intraveineuse de solutions protéiques thérapeutiques stabilisent l'homéostasie, normalisent la fonction de transport du sang et son état agrégé, et améliorent la microcirculation intra-organique et le métabolisme intracellulaire. L'élimination des substances fibrinolytiques par le plasma et l'administration intraveineuse de PFC sont considérées comme des moyens efficaces de lutter contre les saignements fibrinolytiques.

En raison des caractéristiques mentionnées ci-dessus, la plasmaphérèse est principalement utilisée en phase somatogène d'intoxication aiguë pour le traitement de l'endotoxicose. En phase toxicogène, la plasmaphérèse ne constitue pas une méthode universelle de détoxification (comme l'HD ou l'hémosorption [HS]), car de nombreux exotoxiques sont adsorbés par les cellules sanguines et restent donc présents dans l'organisme du patient après la plasmaphérèse.

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Thérapie à base de sorbants

Ces dernières années, l'utilisation de sorbants dans le traitement extracorporel de l'insuffisance hépatorénale sévère et du sepsis a suscité un intérêt croissant. En effet, de nombreuses toxines qui s'accumulent dans les organes et les tissus lors de ces pathologies (par exemple, les acides biliaires, la bilirubine, les acides aminés aromatiques, les acides gras), bien que de poids moléculaire moyen, possèdent des propriétés hydrophobes et circulent dans le sang sous forme de complexe avec l'albumine. Ces produits métaboliques liés aux protéines sont à l'origine du développement et du maintien du dysfonctionnement organique observé dans l'insuffisance hépatique. Les méthodes traditionnelles de dialyse ne permettent pas d'éliminer les toxines liées aux protéines du plasma, car elles ne permettent de contrôler que les molécules hydrosolubles. L'utilisation de méthodes de sorption, notamment en association avec les méthodes de RRT, est parfaitement justifiée pour l'élimination des complexes hydrophobes liés à l'albumine, ainsi que des substances hydrosolubles.

Les sorbants se divisent en deux grands groupes: spécifiques et non spécifiques. Les sorbants du premier groupe utilisent des ligands ou des anticorps spécialement sélectionnés qui offrent une forte spécificité de cible. L'adsorption non spécifique repose sur l'utilisation de charbon actif et de résines échangeuses d'ions, capables de lier les toxines et possédant des propriétés hydrophiles. Ces substances se caractérisent par une forte capacité d'adsorption (> 500 m²/g) et leur production est moins coûteuse. Bien qu'initialement l'utilisation clinique des sorbants ait été freinée par la fréquence des leucopénies et des thrombocytopénies, les récentes améliorations de conception et l'émergence de revêtements biocompatibles ont ravivé l'intérêt pour cette technique auxiliaire de purification du sang.

L'émergence de nouvelles molécules capables de fixer les médiateurs du sepsis à leur surface a conduit au développement de techniques extracorporelles basées sur le principe de la filtration et de l'adsorption combinées du plasma. Pour cela, un filtre à plasma est utilisé, puis le plasma est passé à travers une cartouche contenant une résine synthétique aux propriétés d'adsorption accrues, avant de retourner dans la circulation sanguine. Des études expérimentales ont montré la possibilité de réduire significativement la concentration de médiateurs de l'inflammation grâce à cette technique, augmentant ainsi l'effet immunomodulateur et le taux de survie. L'utilisation de cette technique en clinique est encore très limitée, mais les résultats préliminaires des recherches sont très encourageants.

L'hémolipodialyse est une autre technologie utilisant des sorbants. Elle utilise une solution de dialyse saturée en liposomes et constituée d'une double couche de phospholipides à structure sphérique et d'inclusions de molécules de vitamine E. La solution lavant les liposomes contient de la vitamine C et des électrolytes. Cette méthode est utilisée expérimentalement pour éliminer les toxines liposolubles, hydrophobes et liées à l'albumine diagnostiquées dans le sepsis.

L'utilisation de sorbants spécifiques est prévue pour des méthodes de traitement spécifiques. Les résines enrobées de polymyxine B peuvent lier efficacement les lipopolysaccharides, médiateurs du processus septique. L'utilisation de résines réduit significativement la teneur plasmatique en lipopolysaccharides, améliore l'hémodynamique et contribue également à la réduction de la mortalité. Pour cette méthode, le moment du début du traitement joue un rôle important. Comme il est impossible de déterminer l'apparition du syndrome septique avant l'apparition des symptômes cliniques, le facteur temps influence significativement les résultats du traitement.

En 2006, K. Ronco et ses collègues ont proposé une nouvelle méthode combinée – filtration plasmatique + adsorption + dialyse – qui, selon les auteurs, pourrait s'avérer d'une grande importance pratique dans le traitement complexe du syndrome de défaillance multiviscérale et du sepsis. Cette méthode repose sur la combinaison de tous les mécanismes physiques de la purification extracorporelle du sang: convection, adsorption et diffusion. L'efficacité de cette méthode combinée est significativement accrue par l'élimination des toxines hydrophobes et hydrophiles liées à l'albumine directement du plasma, grâce à des processus séquentiels dans le circuit extracorporel, et non du sang total.

Traitement de l'insuffisance hépatique

Les preuves de l'implication des métabolites liés à l'albumine dans la pathogenèse de la défaillance multiviscérale chez les patients atteints d'une maladie hépatique et la nécessité d'une technique de traitement sûre et biocompatible ont conduit au développement du concept de dialyse d'albumine par adsorption moléculaire et recirculation (thérapie MARS). L'objectif de cette méthode est l'élimination efficace des toxines hydrophobes et des substances hydrosolubles liées à l'albumine.

Le système MARS est une méthode qui combine l'efficacité d'un sorbant utilisé pour éliminer les molécules liées à l'albumine et celle des membranes de dialyse modernes biocompatibles. Les molécules liées aux protéines sont éliminées sélectivement grâce à l'albumine, transporteur spécifique des toxines présentes dans le sang humain. Ainsi, la dialyse à l'albumine est un système extracorporel destiné à remplacer la fonction de détoxification du foie, basé sur le concept de dialyse utilisant une membrane spécifique et l'albumine comme dialysat. La protéine agit comme un sorbant moléculaire, continuellement restauré par recirculation dans le circuit extracorporel. Grâce à l'effet « attractif » de l'albumine, le système atteint un niveau élevé d'élimination des substances liées à l'albumine, telles que les acides biliaires et la bilirubine, qui ne sont pas éliminées lors de l'hémofiltration. La membrane filtrante utilisée dans le processus de dialyse à l'albumine, grâce à ses caractéristiques physicochimiques (capacité à interagir avec les domaines lipophiles), permet la libération des complexes ligands albumine présents dans le sang. La membrane elle-même est imperméable à l'albumine et à d'autres protéines importantes, telles que les hormones, les facteurs de coagulation sanguine et l'antithrombine III. Deux colonnes contenant du charbon actif et une résine échangeuse d'anions comme sorbants, ainsi qu'un dialyseur, permettent l'élimination des produits métaboliques liés aux protéines et hydrosolubles, rendant ainsi le système adapté aux patients atteints de syndrome hépatorénal.

La perfusion sanguine à travers le filtre MARS est assurée par la pompe péristaltique du rein artificiel. Le dialysat d'albumine, saturé en substances hydrosolubles liées aux protéines et de faible poids moléculaire, est dirigé, via le filtre MARS, vers un dialyseur à faible perméabilité, où les substances hydrosolubles sont éliminées à l'aide d'un dialysat bicarbonate. Cet élément permet l'ultrafiltration et la correction de l'équilibre acido-basique et électrolytique du plasma du patient. Le dialysat d'albumine est ensuite purifié des molécules liées aux protéines par passage sur des colonnes de charbon actif et de résine échangeuse d'anions, après quoi la solution d'albumine régénérée pénètre à nouveau dans le filtre MARS. Le débit dans le circuit d'albumine est assuré par la pompe péristaltique du moniteur MARS. Un accès veino-veineux est nécessaire pour la perfusion sanguine. La durée du traitement dépend du poids du patient, de la taille de la membrane MARS utilisée (adulte ou enfant) et des indications thérapeutiques. En moyenne, sa durée ne dépasse pas 6 à 8 heures.

Au cours du traitement par MARS, des changements cliniques significatifs sont observés chez la plupart des patients atteints d'insuffisance hépatique chronique, qu'elle soit fulminante ou décompensée. Il s'agit principalement de l'inversion de l'encéphalopathie hépatique, de la stabilisation de l'hémodynamique systémique et de l'amélioration des fonctions hépatique et rénale. Une diminution de l'intensité des démangeaisons cutanées est également observée dans la cirrhose biliaire primitive. Selon les recherches, les fonctions hépatiques synthétiques s'améliorent après la dialyse à l'albumine.

Les premiers résultats de l'utilisation de la dialyse à l'albumine suggèrent son utilisation chez les patients (y compris les enfants) atteints d'insuffisance hépatique. On peut supposer que des études comparatives de l'efficacité de la thérapie MARS et de la nouvelle technologie Prometheus, récemment apparue sur le marché des équipements médicaux et basée sur le principe du fractionnement du plasma à l'aide d'une membrane hautement perméable aux molécules d'albumine, suivie d'une perfusion du filtrat par des résines échangeuses d'ions, pourraient s'avérer extrêmement intéressantes. Les publications sur les premiers résultats de l'utilisation de la technologie Prometheus dans le traitement de l'insuffisance hépatique témoignent du fort intérêt de cette méthode.

Aspects techniques de la détoxification

Accès vasculaire pour thérapie de remplacement rénal continu

Le succès de toute technologie de purification extracorporelle du sang, et surtout de la TRR continue, dépend en grande partie d'un accès vasculaire adéquat. Lors de l'hémofiltration artérioveineuse continue, des cathéters de grand diamètre sont utilisés pour le cathétérisme artériel et veineux afin de garantir un gradient suffisant facilitant la circulation sanguine dans le circuit extracorporel. Le problème de l'accès vasculaire est particulièrement aigu chez les nouveau-nés et les enfants de moins d'un an, en raison du petit calibre des artères et des veines. Chez les enfants pesant jusqu'à 5 kg, le cathétérisme des artères et des veines fémorales ou ombilicales est réalisé à l'aide de sondes simple lumière de 3,5 à 5 Fr. L'utilisation de cathéters veineux double lumière a facilité l'accès vasculaire chez les patients en unité de soins intensifs, tant lors des interventions veinoveineuses intermittentes que continues. Cependant, l'utilisation de cathéters à double lumière peut entraîner une recirculation sanguine. Si elle dépasse 20 % du volume du flux sanguin dans le circuit extracorporel, elle peut entraîner une hémoconcentration importante, une augmentation de la viscosité sanguine, une thrombose du filtre et une épuration sanguine inadéquate. Compte tenu de la tendance de la recirculation sanguine à augmenter avec le débit sanguin, les unités de soins intensifs déconseillent la réalisation de l'intervention avec un débit sanguin supérieur à 180-200 ml/min.

Configuration des hémofiltres pour la thérapie de remplacement rénal continu

Afin de réduire les pertes de gradient artérioveineux lors de l'hémofiltration artérioveineuse continue, des filtres courts, de petite taille et de grande section sont utilisés. Afin de prévenir les troubles hémodynamiques, notamment en début d'intervention, il est nécessaire de respecter scrupuleusement le volume de remplissage primaire de l'hémofiltre. Chez les nouveau-nés et les enfants de faible poids, on utilise généralement des filtres d'un volume primaire compris entre 3,7 ml et 15 ml, dont la surface effective de la membrane ne dépasse pas 0,042 à 0,08 m².

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Hémofiltres à membranes hautement perméables

Afin d'augmenter la clairance des molécules « moyennes » lors des procédures de détoxification extracorporelle chez les patients atteints de défaillance multiviscérale et de sepsis, des hémofiltres à membranes hautement perméables (jusqu'à 100 kDa) sont utilisés. Les résultats des premières études expérimentales et cliniques indiquent une augmentation fiable de l'élimination des médiateurs de l'inflammation, et les clairances de ces substances lors de l'utilisation de membranes hautement perméables sont similaires pour les principes de convection et de diffusion du transfert de masse. Une étude prospective randomisée comparant l'efficacité de l'utilisation de membranes hémofiltres hautement perméables et standard chez des patients atteints d'insuffisance rénale aiguë et de sepsis n'a montré aucune diminution de la concentration d'albumine 48 heures après le début de la procédure dans les deux groupes de patients. Une clairance significativement meilleure de l'IL-6 et de l'IL-1 a également été observée dès la fin du premier jour chez les patients traités par filtres hautement poreux.

Pour tirer des conclusions définitives sur l’opportunité d’utiliser l’hémofiltration avec des filtres à haute perméabilité, il est nécessaire d’évaluer de manière exhaustive les résultats des essais cliniques et des premières études prospectives randomisées actuellement menées dans les principales cliniques d’Europe occidentale.

Solutions pour la thérapie de remplacement rénal continu

La technologie de la RRT continue nécessite l'utilisation obligatoire de solutions électrolytiques de remplacement équilibrées afin de compenser totalement ou partiellement le volume d'ultrafiltrat éliminé. De plus, l'hémodialyse et l'hémodiafiltration continues nécessitent l'utilisation de solutions de dialyse. Actuellement, des solutions de bicarbonate à deux composants sont utilisées pour le remplacement, compte tenu des possibles perturbations hémodynamiques et métaboliques lors de l'utilisation de tampons acétate ou lactate. Pour atteindre des objectifs métaboliques spécifiques (correction de l'acidose ou du déséquilibre électrolytique), la composition des solutions de remplacement varie considérablement. Cependant, les solutions contenant du bicarbonate fabriquées en usine ne sont pas encore largement répandues dans notre pays; avec certaines règles et précautions, des solutions monocomposantes de remplacement du lactate et de dialyse peuvent être utilisées avec succès.

Anticoagulation

Toute méthode de purification extracorporelle du sang nécessite un traitement anticoagulant afin de prévenir la formation de thrombus dans le circuit. Une anticoagulation inadéquate entraîne initialement une diminution de l'efficacité du traitement, associée à une diminution du taux d'ultrafiltration et de clairance des substances, puis une thrombose du filtre, entraînant des pertes sanguines indésirables, un allongement de la durée de la TRR et une augmentation significative du coût du traitement. En revanche, un traitement anticoagulant excessif peut entraîner de graves complications, principalement des hémorragies, dont la fréquence atteint 25 %.

En clinique, l'héparine non fractionnée est l'anticoagulant le plus utilisé. Ses avantages incluent la standardisation de la méthode, sa simplicité d'utilisation, son coût relativement faible et la possibilité de contrôler correctement la dose d'anticoagulant grâce aux tests disponibles. L'un des principaux avantages de l'héparine est la possibilité de neutraliser rapidement son action par le sulfate de protamine. Bien que l'héparine reste l'anticoagulant le plus fréquemment utilisé, son utilisation est souvent associée à un risque élevé de saignement. De plus, l'absence de lien direct entre la fréquence de son apparition et la quantité absolue d'anticoagulant administrée a été prouvée. La fréquence des complications hémorragiques est largement déterminée par l'équilibre des systèmes de coagulation et d'anticoagulation chez les patients de différents groupes, ainsi que par la variabilité de la demi-vie de l'héparine.

La capacité à lier rapidement l'héparine et à neutraliser son activité par le sulfate de protamine est à la base de la méthode d'anticoagulation régionale. Lors de la procédure de RRT, l'héparine est administrée avant le filtre pour prévenir sa thrombose, et la dose requise de protamine est administrée après le filtre, sous strict contrôle de l'anticoagulation dans le circuit extracorporel. Cette méthode réduit le risque de complications hémorragiques. Cependant, son utilisation ne permet pas d'exclure une thrombopénie induite par l'héparine, ainsi que des réactions allergiques au sulfate de protamine et le développement d'hypotension, de bronchospasmes et d'autres manifestations extrêmement dangereuses pour les patients en unité de soins intensifs.

L'anticoagulation régionale au citrate réduit le risque de saignement, mais nécessite une méthode spécifique de traitement extracorporel et une surveillance de la concentration de calcium ionisé. Cette technique permet une anticoagulation efficace, mais nécessite un apport continu de calcium dans le circuit extracorporel. De plus, le métabolisme du citrate dans le foie, les reins et les muscles squelettiques s'accompagnant de la production de bicarbonate, l'un des effets secondaires de cette technique est le développement d'une alcalose métabolique.

Ces dernières années, l'utilisation des héparines de bas poids moléculaire, notamment l'énoxaparine sodique et la nadroparine calcique, s'est généralisée. Bien que leur utilisation (poids moléculaire d'environ 5 kDa) réduise quelque peu le risque de complications hémorragiques, leur coût est nettement supérieur à celui de l'héparine et leur utilisation nécessite une surveillance particulière, plus onéreuse. Ces médicaments ont un effet cumulatif prononcé et doivent être utilisés avec une grande prudence, notamment en cas de TRR continu.

Une nouvelle méthode permettant de réduire efficacement les doses d'anticoagulants pendant la RRT chez les patients présentant un risque hémorragique élevé est une modification du circuit extracorporel utilisant la technique développée au Centre scientifique AN Bakulev de chirurgie cardiovasculaire de l'Académie russe des sciences médicales. L'utilisation d'un circuit extracorporel avec des cathéters intraveineux traités à l'héparine grâce à une technologie spéciale permet de se passer d'anticoagulation systémique pendant la procédure. Parallèlement, le fonctionnement efficace du filtre est maintenu, la thromborésistance du circuit augmente et le risque de complications hémorragiques chez les patients atteints d'un syndrome de défaillance multiviscérale est réduit.

Actuellement, les scientifiques travaillent à la création de membranes hémofiltrantes athrombogènes, de lignes sanguines et de cathéters recouverts d’héparine.

Les patients atteints de thrombocytopénie sévère et de coagulopathie subissent une RRT sans anticoagulation systémique, mais la durée des procédures continues est limitée à 12 à 18 heures.

Au cours des dernières décennies, l'approche des méthodes de détoxification postopératoire chez les patients opérés a considérablement évolué. Cela s'explique par l'efficacité prouvée des méthodes efférentes dans de nombreuses pathologies, l'émergence de nombreuses nouvelles technologies thérapeutiques, notamment hybrides, et les progrès récents en matière de résultats en soins intensifs complexes. Bien entendu, de nouvelles études multicentriques randomisées devraient prochainement être menées afin de déterminer les types de détoxification extracorporelle les plus efficaces pour résoudre des problèmes spécifiques dans certaines situations cliniques. Cela ouvrira la voie à une utilisation plus large des méthodes de détoxification, tant pour les indications rénales qu'extrarénales. Les résultats de ces études permettront de déterminer le moment le plus approprié pour débuter l'épuration extracorporelle du sang, sa dose et son efficacité en fonction de la méthode thérapeutique utilisée chez les patients en phase critique, notamment ceux ayant subi une chirurgie reconstructive majeure.

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