Désordres de la Coagulation dans le Sepsis Sévère Quelles sont les anomalies ? Pourquoi y a-t’il des anomalies ? Ont-elles un rôle déterminant ? Y. Ozier, DARC CHU Cochin

L’équilibre de la coagulation / 4 composantes t-PA Antifibrinolyse Fibrinolyse PAI Plaquette Coagulation Endothelium Anticoagulation Fibrine Thrombine D’après F. Taylor, Semin Thrombosis Haemostasis 2001

FT FT FT-VIIa Plaquette Coagulation Fibrine Thrombine

Cytokines Pro-inflammatoires FT Monocyte FT-VIIa Plaquette Coagulation Thrombine Cytokines Pro-inflammatoires

FT-VIIa Plaquette Coagulation Thrombine Anticoagulation Endothelium

Antithrombine Thrombine s R GAG Endotheliocyte

Protéine C PC Thr Endotheliocyte Dégrade Facteur Va Dégrade Facteur VIIIa Libération de t-PA Protéine C PC Thr Thrombomoduline EPRC Endotheliocyte

FT-VIIa Plaquette Coagulation Fibrine Thrombine Anticoagulation Endothelium

Sepsis & coagulation La faillite des systèmes régulateurs : ATIII Consommation Synthèse diminuée (cytokines proinflammatoires) Pertes extravasculaires Protéolyse (élastase leucocytaire) Dysfonction hépatique … ? Protéine C Consommation Synthèse diminuée Pertes extravasculaires Défaut d’activation (cytokines proinflammatoires)

Cytokines Pro-inflammatoires FT-VIIa PAI Plaquette Antifibrinolyse Coagulation Fibrine Thrombine Fibrinolyse Anticoagulation t-PA Endothelium

Thrombose Microvasculaire? Sepsis et coagulation FT FT-VIIa Xa-Va IXa-VIIIa 1- Activation of coagulation FT-dépendante Thrombine Cytokines pro-inflammatoires 2- inhibition des systèmes anticoagulants naturels (AT, PC) Fibrino- formation 3- Fibrinolyse inefficace (hyperactivité PAI-1) Thrombose Microvasculaire?

Activation de la coagulation dans le sepsis Mavrommatis AC et al, CCM 2000

Consommation des facteurs de coagulation dans le sepsis Mavrommatis AC et al, CCM 2000

Consommation des plaquettes et du fibrinogène dans le sepsis Plaquettes (G/L) Fibrinogène (g/L) Mavrommatis AC et al, CCM 2000

Activation systémique de la coagulation dans la microcirculation Coagulation IntraVasculaire Disséminée

Comment les perturbations de la coagulation joueraient-elles un rôle dans l’évolution fatale ? Fibrinoformation Intra-microvasculaire Thrombose Ischémie, hypoxie ? Mort cellulaire Défaillance viscérale MORT

Méningococcémie Faust, S. N. et. al. N Engl J Med 2001

Coagulation, Inflammation et Sepsis Collapsus Inflammation Défaillance viscérale Coagulation Thrombose Coagulation Inflammation Ischémie Radicaux oxydants MORT CT Esmon et al, Haematologica 1999

La Thrombine : Agoniste cellulaire multifonctions Plaquettes Ly Coagulation Monocytes TM-PC -PS TAFI NO IL-6, IL-8 TNFa Mol.adhésion Thrombine Polynucléaires PMN Fibroblastes Cellules musculaires lisses Prolifération Migration extravasculaire

Antithrombin III stimulates prostacyclin (PGI2) production by endothelial cells inhibits platelet aggregation Vasodilatation inhibits TNFa synthesis by monocytes inhibits reactive O2 species and elastase production by granulocytes PGI2 inhibits neutrophil adhesion to endothelium

AT receptor/ syndecan-4 GAG Antithrombin inhibits nuclear factor B in human monocytes and vascular endothelial cells R LPS IL6 Signal transduction cascade TF AT receptor/ syndecan-4 GAG NFB Transcription factor mRNA IL6 TF C. Oelschlager et al, Blood 2002

Protéine C Agent anti-coagulant, anti-inflammatoire, anti-apoptotique TNF PCa ICAM-1 Transduction du signal E-selectin VCAM-1 Gènes pro-apoptotiques Gènes anti-apoptotiques NFB Protéines d’adhésion Fractalkine C. Endothéliale Joyce DE et al, J Biol Chem 2001

Les Modulateurs de la Coagulation dans le Sepsis Sévère Très bon marqueurs pronostiques Les modèles expérimentaux de sepsis grave montrent une réduction de la mortalité en cas d‘administration d‘ATIII, de PCa, ou de TFPI Les études cliniques de phase II suggèrent que les modulateurs de la coagulation (ATIII, PCa, TFPI) réduisent la mortalité dans le sepsis sévère

Initial ATIII level : Best laboratory predictor of death in patients with septic shock Survivants Morts F. Fourrier et al, Chest 1992

Les Modulateurs de la Coagulation dans le Sepsis Sévère Très bon marqueurs pronostiques Les modèles expérimentaux de sepsis grave montrent une réduction de la mortalité en cas d‘administration d‘ATIII, de PCa, ou de TFPI Les études cliniques de phase II suggèrent que les modulateurs de la coagulation (ATIII, PCa, TFPI) réduisent la mortalité dans le sepsis sévère

Efficacy of Antithrombin III Supplementation in Animal Models of Fulminant Escherichia coli Endotoxemia or Bacteremia T.E. Emerson et al - Am J Med 1989; 87: 3B-25S

Les Modulateurs de la Coagulation dans le Sepsis Sévère Très bon marqueurs pronostiques Les modèles expérimentaux de sepsis grave montrent une réduction de la mortalité en cas d‘administration d‘ATIII, de PCa, ou de TFPI Les études cliniques de phase II suggèrent que les modulateurs de la coagulation (ATIII, PCa, TFPI) réduisent la mortalité dans le sepsis sévère

Antithrombin in severe sepsis : Meta-analysis of phase II trials B Antithrombin in severe sepsis : Meta-analysis of phase II trials B. Eisele et al. (Intensive Care Med 1998;24:663-72) 100 80 Antithrombin III (n=60) 60 Rel. frequency (%) Placebo (n=62) 40 20 10 20 30 Survival (days)

Les grandes études prospectives multicentriques randomisées en double insu 2001 PROWESS 1690 patients Drotrécogine alfa (activée) analogue recombinant de la PCa KyberSept 2314 patients Antithrombine 2003 OPTIMIST 1754 patients Tifacogine analogue recombinant du TFPI

TFPI Efficacy and Safety of Tifacogin in Severe Sepsis The OPTIMIST Trial E. Abraham et al. JAMA 2003

KyberSept Survie globale à 90 j (en intention de traiter) ATIII KyberSept Survie globale à 90 j (en intention de traiter) 20 40 60 80 100 Survival (%) p=0.45 Placebo (n=1157) AT III (n=1157) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Time on study (days) JAMA 2001; 286: 1869-1878 BL Warren et al, JAMA 2001

Efficacy of recombinant Human Activated Protein C for Severe Sepsis (PROWESS) Mortalité 24,7% 30,8% Réduction absolue de mortalité : 6,1% Réduction du risque relatif de décès : 19,4% 1 vie sauvée pour 16 patients traités G Bernard et al, NEJM 2001

Changes in Median Plasma D-Dimer Levels G Bernard et al, NEJM 2001

rhPCa : Une efficacité dépendante du risque SM Banks et al, CCM 2003

PROWESS: analyse de sous-groupes Ely, Crit Care Med 2003;31:1:12-19 n Organ dysfunctions Reduction in mortality 1 2 3 4 5 -1 -5 -8 -8 -21%

Complications hémorragiques G. Bernard et al, CCM 2003,7:155-163 Steingrub et al. Crit Care Med 2003; 30:A423 « serious bleeding » Placebo 2,0 % Drotrecogine alpha 3,5 % p = 0,06 Saignement intracrânien, ou mettant la vie en danger, 3CGR 2j consécutifs

Risque hémorragique et PCa Limiter les procédures invasives avant/pendant perfusion Arrêt perfusion 2h avant et reprise 12h après procédure invasives Début de perfusion (1er jour) Thrombopénie <30 000/mm3, INR > 2, TCA>2xN Risque de saignement (polytrauma,…) Méningite

rhPCa : Efficacité dépendante de la gravité du sepsis, comme d’autres anti-inflammatoires … Sous-groupes de PROWESS selon score APACHE PQ Eichaker, CCM 2003

Pourquoi la PCa a « marché » et pas l’ATIII ? 1- Design de l’étude KYBERSEPT ? 2- Effet profibrinolytique de la PCa ? 3- Effet anti-apoptotique de la PCa ?

KyberSept Survie globale à 90 j (sans héparine) ATIII KyberSept Survie globale à 90 j (sans héparine) 20 40 60 80 100 Survival (%) p=0.03 Placebo (n=346) AT III (n=352) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Time on study (days) JAMA 2001; 286: 1869-1878 BL Warren et al, JAMA 2001

Does heparin keeps antithrombin away from its cellular binding sites ? Circulating heparin LPS IL6 Signal transduction cascade TF AT receptor/ syndecan-4 GAG NFB Transcription factor mRNA IL6 TF

Biopsies de peau incubée avec un anticorps monclonal contre la Thrombomoduline Biopsies de peau incubée avec un anticorps monclonal contre le Récepteur Endothélial à la Protéine C Faust, S. N. et. al. N Engl J Med 2001

Pourquoi la PCa a marché et la PC pourrait ne pas marcher ? Dysfonction endothéliale Expression altérée de la Thrombomoduline EPCR Absence d’activation de la PC

En résumé (1) Au cours du sepsis, il existe une activation systémique de la coagulation dans la microcirculation  L’état pro-coagulant est entretenu par une inefficience des systèmes anticoagulants endogènes et une inhibition de la fibrinolyse. L’endothélium acquiert des propriétés procoagulantes et antifibrinolytiques et/ou perd ses propriétés anti-coagulantes et pro-fibrinolytiques. Le déséquilibre de la balance coagulo-lytique du sepsis est induit par des médiateurs de la réaction immuno-inflammatoire

En résumé (2) L’abaissement des taux d’AT et de PC sont de bons marqueurs pronostiques à la phase initiale L’apport exogène d’inhibiteurs naturels de la coagulation diminue la mortalité des modèles animaux

En résumé (3) L’efficacité de la PCa recombinante a été démontrée chez les malades présentant un risque important de décès. Les mécanismes ne sont pas identifiés avec certitude L’utilisation de la PCa recombinante est associée à une augmentation du risque hémorragique, particulièrement en cas de facteur favorisant Pas de démonstration d’un effet favorable de l’AT, notamment en cas de co-administration d’héparine, mais effet bénéfique possible en l’absence d’héparine

of Three Hypothetical Patients with Sepsis Immunologic Response of Three Hypothetical Patients with Sepsis Hotchkiss, R. S. et. al. N Engl J Med 2003;348:138-150