Circulation extra-corporelleCirculation extra-corporelle

Département d’Anesthésie-Réanimation

Hôpital Bichat

ivan.philip@bch.ap-hop-paris.fr

sophie.provenchere@bch.ap-hop-paris.fr

• Principes

• Techniques

• Complications biologiques

• Prévention ; prédiction du risque ; rôle de la

génétique?

Circulation extra-corporelleCirculation extra-corporelle

Circulation extra-corporelle: principeCirculation extra-corporelle: principe

Une pompe Un oxygénateur

– Permettre la chirurgie

– Suppléance circulatoire

– Suppléance respiratoire

– Modulation thermique

Circulation extra-corporelle: butsCirculation extra-corporelle: buts

Circulation extra-corporelleCirculation extra-corporelle

• TECHNIQUES

– Tubulures (artérielles, veineuses, cardioplégie…)

– Pompe (occlusive, centrifuge, péristaltique)

– Oxygénateur (à membrane, à bulles)

– Echangeur thermique

CEC: la périphérie et le coeur CEC: la périphérie et le coeur

Perfusion périphérique Clampage aortique: protection myocardique

CEC: canules en place CEC: canules en place

CEC: la machineCEC: la machine

CEC: retour veineux et débit de pompe CEC: retour veineux et débit de pompe

Retour veineux (-> Q pompe)

Résist. R. Vx

CEC: surveillance hémodynamiqueCEC: surveillance hémodynamique

– Hémodynamique : Hémodynamique :

Niveau et bullesNiveau et bulles

Débit : 2,2 à 2,4 l/min/mDébit : 2,2 à 2,4 l/min/m22 (1,6 à 1,8 en hypothermie) (1,6 à 1,8 en hypothermie)

Pression : 40 à 80 mm HgPression : 40 à 80 mm Hg

Rapport TaO2/VORapport TaO2/VO22 : SvO : SvO22

CEC: CEC: stabilitéstabilité hémodynamiquehémodynamique

Hypotension:

- élévation du Q pompe

- VC (phényléphrine)

Hypertension:

- baisse du Q pompe

- approfondir l’anesthésie

- vasodilatateur

P = Q x RP = Q x R

CEC: clampage aortique, protection myocardique

• Différents sites

• Différents types de liquide

• Différentes températures

L ’idéalMortalité

Temps de clampage aortique

CEC: protection myocardique, cardioplégie

CEC: surveillance CEC: surveillance

– Respiratoire :Respiratoire :

– Débimètre et mélangeur ODébimètre et mélangeur O22/air/air

– SvOSvO22, capnographie, capnographie

– Gaz du sangGaz du sang

– ThermiqueThermique

– Echangeur thermique fiableEchangeur thermique fiable

– Monitorage de la température centraleMonitorage de la température centrale

– Equilibre acido-basique (alpha stat, pH stat)Equilibre acido-basique (alpha stat, pH stat)

Accidents de CECAccidents de CEC

– Embolie gazeuseEmbolie gazeuse

– Dissection aortiqueDissection aortique

– Drainage veineux défaillant et désamorçageDrainage veineux défaillant et désamorçage

– Défaut de protection myocardiqueDéfaut de protection myocardique

– Emboles d’athérome à partir de l’aorteEmboles d’athérome à partir de l’aorte

CEC: complications neurologiques

CEC: « complications biologiques »

HémostaseHémostase InflammationInflammation

CEC: perturbations de l’hémostase

• activation de la coagulation

• activation de la fibrinolyse

• dysfonction plaquettaire et thrombopénie

• interaction hémostase - inflammation

Transfusion (20 à 40% pts), reprise Transfusion (20 à 40% pts), reprise chirurgicale, tamponnadechirurgicale, tamponnade

CEC: activation de la coagulation

• héparinehéparine (sauf CI = TIH récente)

• surveillance

• neutralisation par protamine (effets protamine (effets

secondaires)secondaires)

CEC: activation de la fibrinolyse

• arguments biologiques

• … et cliniques: efficacité des anti-fibrinolytiques

• 2 molécules: aprotinine, acide tranéxamique

0%

25%

50%

75%

100%

<1000 mL >1000 mL >2000mL >3000mL

AvantAprès

Contact sang-circuitair-sang Ischémie-reperfusion

Réponse inflammatoire

ProtamineEndotoxinémie ?

• stress chirurgical• anesthésie• transfusion...

CEC et inflammation: les protagonistes

• Coagulation• Fibrinolyse• Complément• Kinine-kallicréine

• Coagulation• Fibrinolyse• Complément• Kinine-kallicréine

• Monocytes - PNN• Plaquettes• Endothélium• organes soumis à I/R

• CytokinesCytokines• RLO, Protéinases

• Monocytes - PNN• Plaquettes• Endothélium• organes soumis à I/R

• CytokinesCytokines• RLO, Protéinases

CEC et inflammation: les conséquences

• générales: SIRS vasoplégie

• dysfonction d’organe:

- myocardique

- pulmonaire

- cérébrale

- rénale

CEC - inflammation: et alors?

• Réaction normale, situation non physiologique

• Exacerbation chez certains patients

• Rôle de la réponse anti-inflammatoire ?

• Effort dans la prévention (médicaments, PAC sans

CEC, bio-compatibilité des matériaux, mini CEC, …)

• Détection des malades prédisposés?

Variabilité inter-individuelle dans :

1. Réponse inflammatoire

2. Risque cardiovasculaire

3. Risque péri-opératoire ?

Facteurs héréditaires Facteurs héréditaires (génétiques)(génétiques)

Autres ?Autres ?

- Influence of Genotype on Perioperative risk and Outcome,

Ziegler, Anesthesiology, Jul 2003

- Genomics and the Circulation

Podgoreanu, Br J Anesth, Jul 2004

A T G G C T

T A C C G A

A T T G C T

T A A C G A

« sauvage »

substitution

A T G C T

T A C G A

délétion

A T A G G C TT A T C C G A

insertion

Polymorphisme génétique

SepsisSepsis Chirurgie cardiaqueChirurgie cardiaque

Reconnaissance Reconnaissance des pathogènes des pathogènes (TLR4)(TLR4)

Mécanisme de Mécanisme de réponse réponse (cytokines +++)(cytokines +++)

- VasomotricitéVasomotricité

- InfarctusInfarctus

- Coagulation-FibrinolyseCoagulation-Fibrinolyse

- InflammationInflammation

Polymorphisme et vasomotricité: polymorphisme polymorphisme insertion (I)/ délétion (D) du gène de l’ECAinsertion (I)/ délétion (D) du gène de l’ECA

0

1

2

WA

LL

FO

RC

E (

mN

/mg

tiss

ue)

0,1 1 10 100PHENYLEPHRINE (µmol/L)

ANG II (DD)

CONTROL (DD)ANG II (II/ID)

CONTROL (II/ID)

0

10

20

30

40

Incr

ease

in P

ress

ure

(m

mH

g)

25 50 75 100 125 150

PHENYLEPHRINE (µg)

DD

II/ID

In vitroIn vitro In vivoIn vivo

Henrion, Plantefève, J Am Coll Cardio, 1999Henrion, Plantefève, J Am Coll Cardio, 1999

Polymorphisme et vasomotricité: polymorphisme polymorphisme insertion (I)/ délétion (D) du gène de l’ECAinsertion (I)/ délétion (D) du gène de l’ECA

Lasocki, Benessiano, Anesthesiology, 2002Lasocki, Benessiano, Anesthesiology, 2002

Polymorphisme I/D du gène de l’ECA et chirurgie cardiaque

Volzke, Chest, 2002

Polymorphisme et vasomotricité: G894T polymorphisme du gène de la NOSepolymorphisme du gène de la NOSe

Philip, Plantefève, Benessiano, Circulation, 1999Philip, Plantefève, Benessiano, Circulation, 1999

Polymorphisme du gène de PlPolymorphisme du gène de PlA2A2 plaquettaire et IDM plaquettaire et IDM péri-opératoirepéri-opératoire

Rinder, Anesthesiology, 2002

• Gp IIb/IIIa fibrinogène

• Polymorphisme PlA2 FdR d’IDM

• Quid en chirurgie cardiaque?0

5

10

15

20

25

Av Réa 6H 24H

PlA1 homo PlA2

P = 0,006

TnIc ng/ml

Risque de saignement : facteur V LeidenDonahue, Circulation, 2003

Polymorphismes et production de cytokines per CEC

Grünenfelder, J Thorac Cardiovasc Surg, 2004

TNF-

IL-8

Brull, Arterioscler Thromb Vasc, 2001

Polymorphisme du gène du TNF: association avec la clinique

Tomasdottir, Anesth Analg, 2003

G-A 252, gène TNF-TNFB1B2)

Elévation des cytokines chez B2:

• TNF-; 11,3 vs 7,8 (P=0,013)

• IL-6: 153 vs 87 (P=0,010)0

5

10

15

20

25

30

35

IVG Dysf Pulm

Homo B2 B1B1, B1B2

% pts

Polymorphisme du gène du TNF et risque de ventilation prolongée

• TNF effet délétère

• allèle A TNF-308 et LT +250 associé à une surproduction de TNF

Association entre ces polymorphismes et durée de ventilation postopératoire ??

Yende, Crit Care Med, 2003

oui… mais

Polymorphisme du gène de l’apolipoprotéine E

• gène apo E polymorphe: 3 allèles (2, 3, 4)

• 4 : F D R d’athérome et associé à une réponse inflammatoire accrue

• associé à réponse inflammatoire per CEC

Drabe, Eur J Cardiothor Surg, 2001

Variant 4 et dysfonction d’organe après CEC

 dysfonction cérébrale 

4 associé au risque

Tardiff, Ann Thorac, Surg, 1997

dysfonction rénale 

4 protecteur

Chew, Anesthesiology, 2000

Plus simple …: inflammation et statinesinflammation et statinesBrull, Am J Cardiol, 2001

0

50

100

150

200

250

300

Statine + Statine -

IL-6 (pg/ml)P = 0,019 (0,006 après ajustement)

Conclusion

• Conduite de la CEC élément majeur de réussite de la

chirurgie cardiaque

• Prise en charge adéquate (hémostase)

• Inflammation et morbi-mortalité ?

• Développement de nouvelles techniques (mini CEC…)

• Polymorphisme génétique et risque périopératoire ?

À ce jour, le polymorphisme le plus important reste À ce jour, le polymorphisme le plus important reste celui de l’équipe soignante (en particulier celui du celui de l’équipe soignante (en particulier celui du chirurgien) …chirurgien) …