Transplantation pulmonaire

La transplantation pulmonaire est une option vitale pour les patients souffrant d'insuffisance respiratoire, présentant un risque élevé de décès malgré un traitement médicamenteux optimal. Les indications les plus fréquentes sont la BPCO (bronchopneumopathie chronique obstructive), la fibrose pulmonaire idiopathique, la mucoviscidose, le déficit en alpha-1-antitrypsine et l'hypertension artérielle pulmonaire primitive. Les indications moins fréquentes sont les pneumopathies interstitielles (par exemple, la sarcoïdose), les bronchectasies et les cardiopathies congénitales.

La transplantation pulmonaire simple ou double est utilisée avec le même succès dans la plupart des maladies pulmonaires sans atteinte cardiaque; l'exception concerne les infections diffuses chroniques (par exemple, les bronchectasies), pour lesquelles la transplantation pulmonaire double est privilégiée. La transplantation cœur-poumons est indiquée dans le syndrome d'Eisenmenger et toute maladie pulmonaire associée à un dysfonctionnement ventriculaire sévère et irréversible; le cœur-poumon n'est pas une indication pour une telle transplantation, car cette affection récidive souvent après une transplantation pulmonaire. La transplantation pulmonaire simple ou double est pratiquée aussi souvent, et au moins huit fois plus souvent que la transplantation cœur-poumons.

Les contre-indications relatives comprennent l'âge (65 ans pour une transplantation pulmonaire unique, 60 ans pour une transplantation pulmonaire double, 55 ans pour une transplantation cœur-poumons), le tabagisme actif, une chirurgie thoracique antérieure et, pour certains patients atteints de fibrose kystique et dans certains centres médicaux, des infections pulmonaires causées par des souches résistantes de Burkholderia cepacia, ce qui augmente considérablement le risque de décès.

Presque tous les poumons sont obtenus à partir de donneurs cadavériques en état de mort cérébrale et cardiaquement actifs. Plus rarement, si les organes du donneur cadavérique ne sont pas compatibles, une fraction de donneur vivant est utilisée pour la transplantation (généralement dans le cas d'une transplantation parent-enfant). Le donneur doit être âgé de moins de 65 ans, n'avoir jamais fumé et ne présenter aucune maladie pulmonaire active, démontrée par l'oxygénation (Pa₂O₂ _/ Fi₂O₂ _> 250-300 mmHg), la compliance pulmonaire (pression inspiratoire maximale < 30 cm H₂O à V _T 15 ml/kg et pression expiratoire positive = 5 cm H₂O) et un aspect macroscopique normal à la bronchoscopie. Les donneurs et les receveurs doivent être anatomiquement (déterminés par examen radiographique) et/ou physiologiquement (volume pulmonaire total).

Le moment de l'orientation vers une transplantation doit être déterminé par des facteurs tels que le degré d'obstruction (VEMS, volume expiratoire maximal en 1 seconde, VEMS - volume expiratoire maximal < 25-30 % de la valeur prévue chez les patients atteints de BPCO, de déficit en alpha1-antitrypsine ou de fibrose kystique); Pa < 55 mmHg; Pa c > 50 mmHg; pression auriculaire droite > 10 mmHg et pression systolique maximale > 50 mmHg pour les patients atteints d'hypertension pulmonaire primaire; progression des symptômes cliniques, radiographiques et physiologiques de la maladie.

La transplantation pulmonaire reste l'un des domaines les moins développés de la transplantation moderne. La réussite de la transplantation pulmonaire dépend de la sélection correcte du donneur et du receveur, du diagnostic précoce des crises de rejet, de l'efficacité de l'immunosuppression et d'un traitement anti-infectieux adapté en période postopératoire.

Le développement d'une maladie pulmonaire terminale avec destruction du parenchyme pulmonaire ou du système vasculaire est l'une des principales causes d'invalidité et de mortalité chez les patients adultes. Plusieurs options de transplantation ont été développées pour le traitement de cette maladie, chacune présentant ses propres avantages théoriques et pratiques. Parmi celles-ci figurent la transplantation pulmonaire et la transplantation cœur-poumons. Le choix de la procédure de transplantation pulmonaire repose en grande partie sur les conséquences du maintien du poumon natif en place. Par exemple, la transplantation pulmonaire unique n'est pas indiquée en cas d'infection ou d'emphysème bulleux sévère dans le poumon controlatéral. Une infection croisée infecterait le poumon sain transplanté, et une maladie bulleuse sévère dans le poumon natif peut entraîner une importante inadéquation perfusion-ventilation et un déplacement médiastinal. Dans ce cas, la transplantation des deux poumons est privilégiée. La transplantation pulmonaire unique est tout à fait réalisable sans CEC et est rarement compliquée par un saignement. Un autre avantage de la transplantation pulmonaire unique est que l'anastomose bronchique réalisée cicatrise avec beaucoup moins de complications que l'anastomose trachéale unique dans la transplantation pulmonaire bilatérale.

La transplantation pulmonaire bilatérale pourrait améliorer les résultats fonctionnels dans le traitement de l'hypertension pulmonaire terminale. Elle nécessite l'utilisation d'une CEC avec héparinisation systémique complète et dissection médiastinale étendue, deux interventions qui augmentent considérablement le risque de coagulopathie postopératoire. La transplantation pulmonaire bilatérale séquentielle, récemment utilisée en pratique clinique, pourrait constituer une alternative à la transplantation en bloc des poumons doubles, car elle combine les avantages d'une anastomose bibronchique et élimine le recours à la CEC.

Lors du diagnostic d'hypertension pulmonaire chronique avec insuffisance ventriculaire droite, la méthode de choix est la transplantation du complexe cœur-poumons. Cependant, si les capacités fonctionnelles du cœur sont préservées, la transplantation d'un poumon isolé peut être optimale chez un patient atteint d'une maladie pulmonaire terminale.

Caractéristiques anatomiques et physiologiques du système respiratoire et modifications physiopathologiques au stade terminal des maladies pulmonaires parenchymateuses Le stade terminal des maladies pulmonaires parenchymateuses est restrictif, obstructif ou infectieux dans son étiologie. Les maladies pulmonaires restrictives sont caractérisées par une fibrose interstitielle avec perte d'élasticité et d'extensibilité du poumon. La plupart des maladies fibrotiques sont de nature idiopathique (d'origine incertaine), mais elles peuvent également être causées par des lésions par inhalation ou des processus immunitaires. Les maladies pulmonaires interstitielles affectent les vaisseaux sanguins avec manifestation ultérieure d'hypertension pulmonaire. Les maladies de cette catégorie se manifestent fonctionnellement par une diminution des volumes pulmonaires et de la capacité de diffusion avec un débit d'air préservé.

La cause la plus fréquente de bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) terminale est l'emphysème dû au tabagisme, mais il existe d'autres causes, notamment l'asthme et certaines maladies congénitales relativement rares. Parmi elles, le déficit en alpha-1-antitrypsine associé à un emphysème bulleux sévère. Dans les maladies obstructives, la résistance des voies aériennes est fortement augmentée, le débit expiratoire est réduit, le volume résiduel est fortement augmenté et la relation ventilation-perfusion est perturbée.

La mucoviscidose et les bronchectasies ont une étiologie infectieuse au stade terminal des maladies pulmonaires. La mucoviscidose provoque une obstruction des voies aériennes périphériques par du mucus, une bronchite chronique et des bronchectasies. De plus, le stade terminal des maladies vasculaires pulmonaires peut être la conséquence d'une hypertension pulmonaire primitive, une maladie relativement rare d'étiologie inconnue qui se manifeste par une augmentation de la VRP due à une hyperplasie musculaire de l'AP et à une fibrose des artérioles de petit diamètre. Une autre cause de déformation du lit artériel pulmonaire est la cardiopathie congénitale avec syndrome d'Eisenmenger et malformations artérioveineuses diffuses.

Les principales indications de transplantation au stade terminal de toute maladie pulmonaire sont la détérioration progressive de la tolérance, l'augmentation des besoins en oxygène et la rétention de CO2. D'autres facteurs prédéterminants de la transplantation sont l'apparition d'un besoin de perfusion continue et la manifestation d'une incapacité physique et sociale.

La réalisation de l'opération dépend de la vitesse de progression de l'atteinte fonctionnelle et de la capacité du ventricule droit à compenser la progression de l'hypertension pulmonaire. Compte tenu de la disponibilité limitée des organes de donneurs, les contre-indications spécifiques à la transplantation pulmonaire comprennent la malnutrition sévère, les maladies neuromusculaires ou la dépendance à la ventilation (la force des muscles respiratoires étant essentielle à une récupération réussie); une déformation sévère de la paroi thoracique ou une maladie pleurale (compliquant les interventions chirurgicales et la ventilation postopératoire); et la progression de l'insuffisance ventriculaire droite ou la dépendance aux glucocorticoïdes (la cicatrisation des voies aériennes anastomosées étant entravée par les stéroïdes).

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Transplantation pulmonaire: préparation préopératoire

Les explorations fonctionnelles respiratoires préopératoires, le cathétérisme cardiaque droit, les relations ventilation/perfusion et les gaz du sang artériel sont très utiles pour prédire les difficultés potentielles pouvant survenir pendant et après l'induction. Par exemple, une diminution du débit expiratoire et un piégeage anormal de l'air pulmonaire peuvent augmenter l'hypoxémie et l'hypercapnie et entraîner une instabilité hémodynamique pendant la ventilation au masque et après l'intubation trachéale. Une pression artérielle pulmonaire élevée peut indiquer la nécessité d'une CEC, car une insuffisance ventriculaire droite peut survenir presque soudainement lors de la mise en place d'une ventilation monopulmonaire ou de la suture de l'artère pulmonaire. Même en l'absence d'hypertension pulmonaire, un pontage veino-veineux est recommandé dans ces cas, car les échanges gazeux sont fortement compromis. La surveillance de la pression artérielle systémique et pulmonaire est évidemment essentielle en transplantation pulmonaire, bien qu'une dyspnée sévère puisse rendre difficile le cathétérisme de la veine jugulaire interne avant l'induction.

Greffe pulmonaire unique

La transplantation pulmonaire unique comprend une pneumonectomie et l'implantation du nouveau poumon, ainsi que la mobilisation de l'épiploon sur un pédicule vasculaire pour son transfert vers les bronches. Si les poumons natifs sont également endommagés et qu'il n'y a pas de cicatrice pleurale, le poumon gauche est choisi pour la transplantation pour des raisons techniques: les veines pulmonaires droites du receveur sont moins accessibles que les gauches, la bronche gauche est plus longue et l'hémithrax gauche peut plus facilement accueillir un poumon donneur plus volumineux que celui du receveur. La plupart des chirurgiens préfèrent que le poumon du donneur soit collabé lors du prélèvement, en utilisant des bloqueurs bronchiques et des sondes endobronchiques à double lumière.

Pour l'induction de l'anesthésie, une technique d'intubation rapide est utilisée, la préférence étant donnée aux médicaments sans effets cardiodépresseurs ni histaminogènes (par exemple, l'étomidate, le bromure de vécuronium). L'utilisation de protoxyde d'azote est évitée chez les patients présentant des bulles ou une augmentation de la PVR, ainsi que dans les cas où une oxygénation à 100 % est nécessaire pour maintenir une saturation artérielle acceptable. Des opioïdes à forte dose, des IA puissants associés à des myorelaxants à longue durée d'action sont utilisés avec succès pour maintenir l'anesthésie. L'instauration d'une ventilation uni-pulmonaire entraîne généralement de fortes perturbations des échanges gazeux et de l'hémodynamique. Les méthodes permettant d'améliorer l'oxygénation dans ces conditions comprennent l'utilisation de la PEEP en poumon dépendant, de la CPAP ou de la ventilation à haute fréquence en poumon indépendant avec suture de l'artère pulmonaire. Si, à ce stade, la PAP augmente fortement, une insuffisance ventriculaire droite peut se développer.

Les vasodilatateurs et/ou les agents inotropes peuvent réduire la charge de travail du cœur droit; en cas d'inefficacité, la ventilation monopulmonaire doit être poursuivie. De même, si les paramètres hémodynamiques ou la saturation artérielle systémique se dégradent suite au clampage de l'artère pulmonaire avant la pneumonectomie, le recours à un respirateur artificiel peut s'avérer nécessaire.

Une fois le poumon du donneur reperfusé, la période ischémique prend fin, mais la saturation artérielle systémique reste généralement faible jusqu'à ce que le greffon soit correctement ventilé. À ce stade, une bronchoscopie peut être nécessaire pour éliminer les sécrétions ou le sang des voies respiratoires et rétablir le gonflement du greffon. Une fois l'anastomose bronchique terminée, l'épiploon est introduit dans le thorax sur un pédicule vasculaire intact et enroulé autour de l'anastomose bronchique. Une fois le thorax fermé, la sonde endobronchique est remplacée par une sonde endotrachéale standard.

Transplantation pulmonaire double

La transplantation pulmonaire bilatérale est le plus souvent utilisée chez les patients atteints d'hypertension artérielle pulmonaire primitive ou de mucoviscidose. La transplantation pulmonaire bilatérale est réalisée en décubitus dorsal et, comme les deux poumons sont remplacés simultanément, le recours à une circulation extracorporelle est obligatoire. L'arrêt cardioplégique est utilisé pour réaliser les anastomoses du moignon auriculaire gauche contenant les quatre orifices veineux pulmonaires. La voie aérienne étant interrompue au niveau de la trachée, une sonde endotrachéale standard est utilisée. L'apport artériel systémique à la trachée étant altéré, celle-ci est enveloppée d'un épiploon vascularisé. Une dissection rétrocardiaque étendue entraîne souvent une dénervation cardiaque et les saignements postopératoires sont difficiles à contrôler. La transplantation pulmonaire unilatérale séquentielle bilatérale a été introduite pour la même cohorte de patients que celle indiquée pour la transplantation pulmonaire bilatérale, mais elle élimine la nécessité d'une CEC et d'une anastomose trachéale. Un inconvénient relatif de cette intervention est qu'avec l'implantation séquentielle, le temps ischémique de la seconde transplantation pulmonaire est significativement allongé.

Procédure de transplantation pulmonaire

Une solution cristalloïde froide de conservation contenant des prostaglandines est injectée par les artères pulmonaires jusqu'aux poumons. Les organes du donneur sont refroidis in situ avec une solution saline glacée ou par circulation extracorporelle, puis prélevés. Une antibiothérapie prophylactique est administrée.

La transplantation pulmonaire unique nécessite une thoracotomie postérolatérale. Le poumon natif est retiré et des anastomoses sont réalisées avec les moignons correspondants des bronches, des artères pulmonaires et des veines pulmonaires du poumon donneur. L'anastomose bronchique nécessite une invagination (insertion d'une extrémité dans l'autre) ou un bandage avec de l'épiploon ou du péricarde pour obtenir une cicatrisation adéquate. Les avantages sont une technique chirurgicale plus simple, l'absence de machine cœur-poumons et d'anticoagulants systémiques (généralement), une sélection précise de la taille et la possibilité d'utiliser le poumon controlatéral du même donneur pour un autre receveur. Les inconvénients incluent le risque d'inadéquation ventilation/perfusion entre le poumon natif et le poumon transplanté, ainsi que la possibilité d'une mauvaise cicatrisation d'une anastomose bronchique unique.

La transplantation pulmonaire bilatérale nécessite une sternotomie ou une thoracotomie transverse antérieure; la procédure est similaire à celle de deux transplantations pulmonaires simples successives. Son principal avantage est l'ablation complète de tous les tissus endommagés. Son inconvénient est une mauvaise cicatrisation de l'anastomose trachéale.

La transplantation du complexe cœur-poumons nécessite une sternotomie médiale avec pontage cardiopulmonaire. Des anastomoses aortique, auriculaire droite et trachéale sont réalisées, l'anastomose trachéale étant réalisée immédiatement au-dessus du site de bifurcation. Les principaux avantages sont une meilleure fonction du greffon et une cicatrisation plus fiable de l'anastomose trachéale, les collatérales coronaires-bronchiques étant situées au sein du complexe cœur-poumons. Les inconvénients sont la longue durée de l'intervention, la nécessité d'un appareil de circulation artificielle, la sélection précise de la taille et l'utilisation de trois organes donneurs pour un même patient.

Avant la reperfusion du poumon transplanté, les receveurs reçoivent souvent de la méthylprednisolone par voie intraveineuse. Le traitement immunosuppresseur habituel comprend des inhibiteurs de la calcineurine (cyclosporine ou tacrolimus), des inhibiteurs du métabolisme des purines (azathioprine ou mycophénolate mofétil) et de la méthylprednisolone. La globuline antithymocyte ou OKTZ est administrée à titre prophylactique pendant les deux premières semaines suivant la transplantation. Les glucocorticoïdes peuvent être interrompus pour permettre une cicatrisation normale de l'anastomose bronchique; ils sont remplacés par des doses plus élevées d'autres médicaments (par exemple, cyclosporine, azathioprine). Le traitement immunosuppresseur est poursuivi indéfiniment.

Un rejet se développe chez la plupart des patients malgré un traitement immunosuppresseur. Les symptômes et signes sont similaires dans les formes suraiguë, aiguë et chronique et comprennent: fièvre, dyspnée, toux, diminution de la Sa02 _, infiltrats interstitiels sur les radiographies et diminution du VEMS de plus de 10 à 15 %. Le rejet suraigu doit être distingué d'un dysfonctionnement précoce du greffon, causé par une lésion ischémique pendant la transplantation. Le diagnostic est confirmé par une biopsie transbronchique bronchoscopique, qui révèle une infiltration lymphocytaire périvasculaire des petits vaisseaux. Les glucocorticoïdes intraveineux sont généralement efficaces. Le traitement des cas récidivants ou réfractaires est variable et comprend des glucocorticoïdes à forte dose, de la ciclosporine en aérosol, de la globuline antithymocyte et du RT-β-glucose.

Le rejet chronique (après 1 an ou plus) survient chez moins de 50 % des patients et prend la forme d'une bronchiolite oblitérante ou, plus rarement, d'une athérosclérose. Un rejet aigu peut augmenter le risque de rejet chronique. Les patients atteints de bronchiolite oblitérante présentent une toux, une dyspnée et une diminution du VEMS, avec ou sans signes physiques ou radiographiques d'atteinte des voies respiratoires. Une pneumonie doit être exclue lors du diagnostic différentiel. Le diagnostic repose sur la bronchoscopie et la biopsie. Aucun traitement n'est particulièrement efficace, mais les glucocorticoïdes, la globuline antithymocyte, l'OCTG, la ciclosporine inhalée et une nouvelle transplantation peuvent être envisagés.

Les complications chirurgicales les plus fréquentes sont une mauvaise cicatrisation des anastomoses trachéales ou bronchiques. Moins de 20 % des receveurs d'un seul poumon développent une sténose bronchique, entraînant une dyspnée et une obstruction des voies aériennes; elle peut être traitée par dilatation et pose d'un stent. D'autres complications chirurgicales incluent un enrouement et une paralysie diaphragmatique dus à une lésion récurrente du nerf laryngé ou phrénique; une dysmotilité gastro-intestinale due à une lésion du nerf vague thoracique; et un pneumothorax. Certains patients développent des arythmies supraventriculaires, probablement dues à des modifications de conduction causées par la suture veineuse pulmonaire-auriculaire.

Quel est le pronostic de la transplantation pulmonaire?

À 1 an, le taux de survie est de 70 % pour les patients transplantés à partir d'un donneur vivant et de 77 % pour ceux transplantés à partir d'un donneur décédé. Globalement, le taux de survie à 5 ans est de 45 %. Le taux de mortalité est plus élevé chez les patients atteints d'hypertension artérielle pulmonaire primitive, de fibrose pulmonaire idiopathique ou de sarcoïdose, et plus faible chez les patients atteints de BPCO ou de déficit en alpha1-antitrypsine. Le taux de mortalité est plus élevé avec les transplantations pulmonaires simples qu'avec les transplantations pulmonaires bilatérales. Les causes de décès les plus fréquentes à moins d'un mois sont l'échec du greffon primaire, l'ischémie et les lésions de reperfusion, ainsi que les infections (p. ex., pneumonie), à l'exclusion du cytomégalovirus; les causes les plus fréquentes entre 1 mois et 1 an sont les infections et, après 1 an, la bronchiolite oblitérante. Les facteurs de risque de décès comprennent l'incompatibilité du cytomégalovirus (donneur positif, receveur négatif), l'incompatibilité HLA-DR, le diabète et la nécessité antérieure d'une ventilation mécanique ou d'un support inotrope. La récidive de la maladie est rare, plus fréquente chez les patients atteints de pneumopathie interstitielle. La tolérance à l'effort est quelque peu limitée en raison de la réponse hyperventilatoire. Le taux de survie à un an après une transplantation cœur-poumons est de 60 % pour les patients et les greffons.

Évaluation de l'état du patient après une transplantation pulmonaire

Le traitement postopératoire des patients après transplantation pulmonaire isolée comprend une assistance respiratoire intensive et un diagnostic différentiel entre rejet et infection pulmonaire, pour lequel des biopsies transbronchiques réalisées à l'aide d'un bronchoscope flexible sont utilisées. Une insuffisance respiratoire précoce peut survenir suite à des lésions de préservation ou de reperfusion et se caractérise par la présence d'un gradient artério-alvéolaire d'oxygène prononcé, une diminution de l'élasticité du tissu pulmonaire (faible compliance pulmonaire) et la présence d'infiltrats parenchymateux, malgré une faible pression de remplissage cardiaque. Dans ces cas, une ventilation mécanique avec PEEP est généralement utilisée, mais compte tenu des particularités de l'anastomose des voies aériennes nouvellement restaurées, la pression inspiratoire est maintenue à des valeurs minimales. La FiO₂ est également maintenue aux valeurs les plus basses permettant une saturation sanguine suffisante.

Outre les complications chirurgicales, qui peuvent inclure des saignements, un hémo- et un pneumothorax, un dysfonctionnement précoce du greffon et la nécessité d'une ventilation mécanique prolongée, la transplantation pulmonaire comporte un risque extrêmement élevé de complications infectieuses. Le poumon est unique parmi les organes viscéraux transplantés, car il est directement exposé à l'environnement. Un drainage lymphatique altéré, une fonction épithéliale ciliaire inadéquate et la présence d'une suture sur les voies respiratoires: ces facteurs, parmi d'autres, augmentent la sensibilité des poumons transplantés aux infections. Au cours du premier mois postopératoire, les bactéries sont la cause la plus fréquente de pneumonie. Passé ce délai, la pneumopathie à CMV devient la plus fréquente. Les épisodes de rejet aigu après transplantation pulmonaire sont fréquents et difficiles à différencier d'une infection sur la seule base des signes cliniques. Cette distinction est essentielle, car les corticoïdes utilisés pour traiter le rejet peuvent aggraver la pneumonie et favoriser un sepsis systémique généralisé. Le liquide de lavage broncho-alvéolaire ou les échantillons d'expectorations obtenus lors d'une bronchoscopie peuvent être utiles au diagnostic des étiologies infectieuses. Une biopsie pulmonaire transbronchique ou ouverte est nécessaire pour établir le diagnostic de rejet.

L'hémorragie est la complication la plus fréquente après une transplantation pulmonaire bilatérale en bloc, en particulier chez les patients atteints d'une maladie pleurale ou d'un syndrome d'Eisenmenger avec des collatérales vasculaires médiastinales étendues. Les nerfs phrénique, vague et récurrent sont fortement menacés lors d'une transplantation pulmonaire, et leur lésion complique le sevrage de la ventilation mécanique et le rétablissement d'une respiration spontanée adéquate. La plupart des anastomoses bronchiques cicatrisent généralement; très rarement, les fistules bronchiques entraînent une sténose, qui peut être traitée avec succès par des stents en silicone et des dilatations. En revanche, les échecs d'anastomose trachéale entraînent souvent une médiastinite mortelle. Une bronchiolite oblitérante, caractérisée par la destruction de petites bronchioles respiratoires, a été décrite après une transplantation cardio-pulmonaire.

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