B Barrou, EFPMO 2010 Machines de Perfusion : aspects théoriques Benoit BARROU / Lionel BADET pour le Groupe FLIRT

B Barrou, EFPMO 2010

Machines de Perfusion :aspects théoriques

Benoit BARROU / Lionel BADET pour le Groupe FLIRT


Historique

• Alternative à la conservation statique des organes• 1er concept en 1935, repris dans les années 70• Abandonné du fait de sa complexité et l’absence de bénéfice• Revient en force car :

– Donneurs à cœur arrêté– Greffons limites en augmentation – miniaturisation


Mécanismes d’action démontrés ou supposés de la machine de perfusion

• Maintien de l’intégrité et de la fonction des cellules endothéliales

– Amélioration de la microcirculation du cortex

• Fonction de lavage : élimination des déchets toxiques

• Apport d’O2 (équilibration passive avec l’air ambiant = 21 %)• ≠ préservation statique ( 0%) mais pas d’oxygénation « active »

• Arme à double tranchant en hypothermie ?

• Meilleure préservation des réserves en ATP

• Diminution de l’expression de certaines molécules de surface

• Effets à long terme : diminution de la fibrose ?

• Effet de sélection des greffons ?

– Sur quel paramètres ?


Effets du flux sur la cellule endothéliale Tra

ub O

, A

rteri

osc

ler

Thro

mb V

asc

Bio

l 19

98.

18:

677

-685


Altérations des cellules endothélialesGattone V, Transplantation 1985, 39(4): 396-9

Cellules endothéliales

(artère interlobaire)

en début de préservation

(Rein humain)

Cellules endothéliales

(artère interlobaire)

24 H plus tard

Modifications phénotypiques : Perte de leur forme linéaire, détachement de la membrane basale, augmentation de la taille des pores, augmentation de la perméabilité de la barrière endothéliale


Endothelial cells under no-flow conditions (a) and after exposure to 1.2 Pa of steady, laminar shear stress for 24 h (b).

- Michel EUGENE Lab. Physiologie / Centre de recherche en transplantation INRA Le Magneraud & Université de Poitiers

Effets du flux sur la cellule endothélialeKamm R, Annu. Rev. Fluid Mech. 2002. 34:211–32


Rôles des intégrinesRoss R, Cir Res. 2001; 88: 1112-1119

Un aspect particulièrement complexe de la biologie cellulaire… à surveiller


Le Shear stress en pratique : Allegro ma non troppo

importance des pressions de perfusion sur machine

• Allegro : – Perfusion insuffisante annule les bénéfices

• Ma non troppo :– Car des pressions trop élevées sont délétères– Grundmann R, Surgery, 1975– Cerra F : Surgery, 1977

• Lésions endothéliales les plus sévères dans le groupe perfusé à 60 mmHg

– Maathuis MH, Ann Surg 2007


Amélioration de la microcirculation corticale

Maathuis MH, Ann. Surg 2007

• Modèle d’autotransplantation rénale chez le porc• Mesure du flux érythrocytaire cortical par laser doppler,

10 mn après déclampage• Mesurée en 3 endroits différents

• Exprimée en % versus contrôles

Méthode de préservation microcirculation

Préservation statique 85 ± 8 % p<0.05

perfusion basse pression (30/20 mmHg)130 ± 10 %

Perfusion haute pression (60/40 mmHg) 109 ± 4 %


Oxygénation : Maintien des réserves en ATP t’Hart N, Liver transplant. 2005: 1403-1411

Coupes de foie de rat préservées dans de l’UW gluconate avec :

0% d’O2

21% d’O2

95% d’O2

*: p<0.05 vs. Groupes B et C


Diminution de l’expression de molécules de surface ?

Lauschke, H Cryobiol. 2003 (46): 53-60

• Modèle de préservation hépatique chez le rat avec oxygénation (95%)• Pas d’expression d’ICAM-1 sur les foies non ischémiques• Diminution de l’expression de MHC classe II et de ICAM-1 au niveau

veinules post-sinusoides

Préservation statique Perfusion machine HTK Perfusion machine

Belzer MPS


Effet machine/effet solution ? Flirt 2007

N Vaziri , B Barrou

Groupe 1:

KPS Lifeport®(n = 7)

Groupe 2:

KPS statique(n = 6)

Groupe 3:

UW Lifeport®(n = 6)

Groupe 4:

UW statique(n = 6)

KPS

UW

Solution de préservation

Modalité de préservation

Machine Statique

• Porcs Large White, 4 semaines, 29 à 52 kg• 1 heure d’ischémie chaude prélèvement rein

gauche• 22 heures d’ischémie froide• Autotransplantation après néphrectomie droite

Imperméant : gluconate

Na/K : type extracellulaire

Imperméant : lactobionate

Na/K : type intracellulaire


Survie et Non Fonction Primaire Flirt 2007

N Vaziri , B Barrou

• Groupes préservation statique :– NFP : 6/11– Survie à M1 : 3/11

• Groupes préservation sur machine : – NFP : 3/12– Survie à M1 : 9/12

Effet Machine > Effet SolutionEffet Machine > Effet Solution


UW statique UW perf. KPS statique KPS perf.

Créatinine J7 (µmol/l)

1907 ± 414 521 ± 143 887 ± 443 533 ± 102

Créatinine M3 (µmol/l)

- 217 ± 59 * 227 ± 56 * 132 ± 12

$p<0.001 vs. UW perf, KPS statique et KPS perf; **p<0.01, *p<0.05 vs. KPS perf., &p<0.001 vs. KPS statique

Créatininémie Flirt 2007

N Vaziri , B Barrou

Effet Machine > Effet SolutionEffet Machine > Effet Solution Effet Machine + Effet SolutionEffet Machine + Effet Solution


Protéinurie moyenne M1

0

1

2

3

4

5

6

KPS machine KPS statique UW machine UW statique

Groupe

g/2

4hProtéinurie à M1

Flirt 2007 N Vaziri , B Barrou

*°

* p < 0.05 versus machine + UW, static KPS and static UW

° p < 0.05 versus static KPS and static UWEffet machine > Effet solutionEffet machine > Effet solution


KPS machine KPS statique

UW machine UW statique

Lésions chroniques M1 : Fibrose interstitielle Flirt 2007, N Vaziri, B Barrou

< 6 %*

< 20 %

> 45 %

> 50 %

*p<0.01 vs UW machine, KPS statique et UW statique

Effet machine > Effet solutionEffet machine > Effet solution


0,1

1

10

100

TGFbeta Timp2 Thrombospondine

Fo

lds

to C

t

KPS Statique

KPS Perf.

1

10

100

1000

TNFalpha

Fo

lds

to

Ct

KPS Statique

KPS Perf.

1

10

100

TLR4 TLR2

Fo

lds

to

Ct

KPS Statique

KPS Perf.

**

¥¥

**

**

**¥¥

¥ p<0.01; * p<0.05

mRNA expression à M3

Flirt 2008R Thuillier, F Favreau, N Vaziri, B Barrou


Cellules CD3 positives

0

10

20

30

40

50

60

J7 J14 M1 M3

Ce

llu

les

po

sit

ive

s p

ar

ch

am

ps

UW statique

UW Perf.

KPS statique

KPS Perf.

**

* *

*

*

P < 0.05 vs. KPS perf.

P < 0.05 vs. KPS perf.

Infiltrat leucocytaire Flirt 2008

R Thuillier, F Favreau, N Vaziri, B Barrou

Modèle d’autotransplantation rénale chez le porc après 60 mn d’ischémie chaude et 24 H de préservation sur Lifeport® à 4°C

Effet solution + Effet machineEffet solution + Effet machine

Conséquence d’une meilleure préservation de la barrière endothéliale ?

Limitation de l’activation endothéliale ?


Intégrité endothélialeFlirt 2008

R Thuillier, F Favreau, N Vaziri, B Barrou

* p<0.01 vs Contrôle, KPS machine, KPS statique; ** p<0.05 vs contrôle, KPS machine; # p<0.05 vs contrôleModèle d’autotransplantation rénale chez le porc après 60 mn d’ischémie

chaude et 24 H de préservation sur Lifeport® à 4°C


Les 2 machines actuellement disponibles


Comparaison des résistances au labo

Lifeport®

RM3®

Les Pressions « systoliques » sont celles que l’on règle sur les machines. Pour une même pression commandée, la pression moyenne et le débit sont supérieurs

dans la Lifeport® car l’amplitude des variations sont moindres


Différence de concept

Lifeport® (ORS)

• Contrôle pression

• IR = (syst+diast)/2)/ Q

• Transportable

• Protection si panne

RM3 (Waters Medical)

• Contrôle volume du bolus

• IR = (syst+2diast) / 3) /Q

• Non transportable

• Pas de protection si panne

• Paramètres de perfusion non comparables

• Pas d’études comparatives


En pratique clinique


Conception de l'essai

Tirage au sort

- Attribution des greffons selon les règles habituelles d'Eurotransplant

- Aucune décision selon les paramètres machines

- 336 donneurs consécutifs (DDME et DDAC) : Belgique, Pays-bas, Allemagne

30 mm Hg



Résultats


Analyse multivariée : Reprise retardée de fonction


Effet de la préservation sur machine sur la survie des greffons à un an

Machine : 94 %Statique : 90 % P<0,04


Analyse multivariée survie du greffon à 1 an :


La machine de perfusion permet-elle

de sélectionner les greffons ?


Critères de viabilité sur machine

• Très largement étudiés– Résistances vasculaires

• Différentes pour les différentes machines de perfusion

– alpha Glutathion S Transférase

• Corrélés à la durée de l’ischémie chaude• Mais faible valeur pronostique indépendante

quant à la survie des greffons• Largement utilisés… mais peut-être à tort

– l’essai Eurotransplant ne les a pas pris en compte pour décider ou non de greffer


Quels paramètres prédictifs ?De Vries B, AJT 2006, 6: 2686-2693

Analyse du perfusat de 231 greffons rénaux

humains



Index de résistance de l'essai Eurotransplant et reprise retardée de

fonction

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

DGF [N=63] IF [N=266]

30 min P=0.056

10 min P=0.042

1 h P=0.1754 h P=0.025 END P=0.021

2 h P=0. 021

Perfusion time (hrs)

End-MP

RRF (n=63) FI (n=266)


Index de résistance de l'essai Eurotransplant et non fonction primaire

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

DGF [N=63] IF [N=266] PNF [N=7]


Seuil de résistance de fin de perfusion

et risque de RRFAnalyse multivariée

Factor Odds ratio (95% CI) P-value

RR @ end ≥0.28 vs <0.28 2.69 (1.10–6.61) 0.030

Donor age 1.02 (0.99–1.05) 0.14

Donor type 7.71 (3.37–17.63) <0.0001

CIT 1.06 (0.99–1.14) 0.080

Re transplant vs First transplant 2.31 (1.44–3.68) <0.0001

Duration of pre transplant dialysis 1.10 (0.95–1.27) 0.22


Influence RRF et IR sur la survie du greffon


Conclusion

• La préservation dynamique ne fait que commencer

• Son intérêt est démontré formellement

• Nombreuses possibilités d’intervention sur les organes ex vivo

• Nombreux travaux expérimentaux encore nécessaires pour déterminer :– Les solutions idéales– Les machines idéales– Les cibles d’une « réanimation ex vivo « des organes qui sont

potentiellement nombreuses

• L’organisation de nos services devra probablement intégrer ces nouveaux aspects de la transplantation


Pr Benoit Barrou – Dptmt Transplantation rénale – Hôp Pitié Salpétrière – ParisINSERM U927

Pr Lionel Badet TransplantationHôp Edouard Hériot Lyon FranceINSERM U927

Pr Marc de Broe,Department of Nephrology, University of Antwerp, Belgium

Dr Diethard Monbaliu Departement de Chirurgie Transplantation AbdominaleLeuven, Belgique

Dr Alain LemoineInstitut d’Immunologie MédicaleUniversité Libre de Bruxelles Belgique

Pf. Chirurgie Expérimentale Transplantation, INRA

Le Magneraud, SurgèresDir Sci

Pr T Hauet

U927

René Ferrera INSERM U886 Université de Lyon France

Groupe FlirtFédération pour l’étude des lésions d’ischémie reperfusion

en transplantation

Collaborations : Groningen, Barcelone, Baltimore, Rochester, Georgetown

GIS MoBiPo Pdt. Pr M Eugène

Documents

B Barrou, EFPMO 2010 Machines de Perfusion : aspects théoriques Benoit BARROU / Lionel BADET pour le Groupe FLIRT