TRANSPLANTATION CARDIAQUE Aspect chirurgicaux ZANNIS K, VERMES E, KIRSCH M Service de Chirurgie Thoracique et Cardiovasculaire Hôpital Henri Mondor, Créteil, France

Transplantation Cardiaque Spécificité de la Transplantation Cardiaque  Organe : unique  Fonction : vitale, non interrompable  Tolérance limitée à l’ischémie (4 à 6 h)

Organisation donneur receveur

The Heart Donnor

Cardiac Donor Evaluation Past medical history and physical examination ECG Chest X-ray Arterial blood gases Laboratory tests (ABO / troponin / HIV, HBV, HCV, CMV, toxo) Echocardiogram ± coronary angiogram

Cardiac Donor Selection Age < 55 years Absence of the following : prolonged cardiac arrest prolonged severe hypotension need for high-dose inotropic support pre-existing cardiac disease severe chest trauma, evidence of cardiac injury septicemia extracerebral malignancy positive serologies for HIV, HBV, HCV

Donor / Recipient Matching  ABO Patient size donor ± 20% of recipient oversizing if high PVR  Pre-transplantation crossmatch if anti-HLA antibodies

Donor Heart Retrieval Sternotomy / pericardotomy Inspection contractility cardiac disease / injury Palpation ascending aorta coronary arteries

Donor Heart Retrieval

The Heart Recipient

Heart Transplantation Operative preparation of the recipient sternotomy / vertical pericardotomy bicaval and aortic cannulation (heparin) initiation of cardiopulmonary bypass Recipient cardiectomy Donor heart implantation left atrium, right heart, pulmonary artery, aorta Weaning of CPB Closure

Circulation Extra Corporelle

Oxygénateur - Echangeur thermique

CEC / Cardioplégie

Conséquences de la CEC Sang dégradation mécanique des éléments figurés du sang troubles de l’hémostase (saignement) SIRS immuno-dépression Cerveau embolies (cruorique, calcaire, air) hypo-perfusion Poumons mécanique surcharge hydrique SDRA 4) Reins

Donor Heart Implantation Standard

Donor Heart Implantation Bicaval Technique

Les alternatives à la transplantation Insuffisance Cardiaque Henri Mondor Les alternatives à la transplantation  Corriger la cause - Chirurgie coronaire - Chirurgie valvulaire  Corriger les conséquences du remodelage - Restauration ventriculaire Ces dernières années ont vues se développer différentes interventions chirurgicales dont l ’objectif est de contrecarrer les modifications géométriques liées au remodelage. Ces interventions chirurgicales peuvent être regroupé sous le terme générique de restoration ventriculaire. Ce terme me semble préférable à celui de remodellage qui doit étré réservé au processus biologique précédemment décrit. Ainsi, on peut distinguer: (1) les interventions qui visent principalement à réduire le volume ventriculaire gauche, comme la plastie endoventriculaire par patch proposée dans les akinésies ou dyskinésies postinfarctus, ou bien la ventriculectomie partielle de Batista proposée dans les cardiomyopathies dilatées (2) les interventions qui cherchent à modifier la géométrie VG par striction ou restriction (3) les interventions qui visent à corriger l ’IM dans l ’insufisance cardiaque terminale.  Substitution - Assistance mécanique de la circulatoire

Left Ventricular Remodeling Remodelage Henri Mondor Left Ventricular Remodeling Alterations in Myocyte Biology excitation contraction coupling myosin heavy chain gene expression ß-adrenergic desensitization hypertrophy myocytolysis cytosquelettal proteins Myocardial Changes myocyte loss (necrosis, apoptosis) extracellular matrix (degradation, fibrosis) Alterations in LV Chamber Geometry LV dilation LV wall thinning Increased LV sphericity Mann, Circulation, 1999

Left Ventricular Wall Stress Laplace Law Remodelage Henri Mondor Left Ventricular Wall Stress Laplace Law Pressure x Radius Wall Stress = 2 (Wall thickness) Sub - endocardial hypoperfusion Expression of stress activated genes

Consequences on Mitral Valve Remodelage Henri Mondor Consequences on Mitral Valve  annular dilatation  leaflet tethering and mitral valve tenting  displacement of papillary muscles

Functional Mitral Valve Incompetence Remodelage Henri Mondor Functional Mitral Valve Incompetence 1986 - 1988 LVEF < 40% LVED Ø > 60 mm La survenue d‘ une IM est de mauvais pronostic. Dans une populations de patients porteurs d ’une cardiopathie dilatée, la survie actuarielle est significativement mois bonne chez les patients ayant une IM que chez les patients n ’ayant pas d ’IM. Blondheim Am Heart J 1991

Left Ventricular Restoration Henri Mondor Left Ventricular Restoration  Left ventricular volume reduction - Endoventricular patch plasty (Dor) - Partial left ventriculectomy (Batista)  Mitral valve repair (Bolling)  Left ventricular restriction or striction Ces dernières années ont vues se développer différentes interventions chirurgicales dont l ’objectif est de contrecarrer les modifications géométriques liées au remodelage. Ces interventions chirurgicales peuvent être regroupé sous le terme générique de restoration ventriculaire. Ce terme me semble préférable à celui de remodellage qui doit étré réservé au processus biologique précédemment décrit. Ainsi, on peut distinguer: (1) les interventions qui visent principalement à réduire le volume ventriculaire gauche, comme la plastie endoventriculaire par patch proposée dans les akinésies ou dyskinésies postinfarctus, ou bien la ventriculectomie partielle de Batista proposée dans les cardiomyopathies dilatées (2) les interventions qui cherchent à modifier la géométrie VG par striction ou restriction (3) les interventions qui visent à corriger l ’IM dans l ’insufisance cardiaque terminale.

Endoventricular Patch Plasty Left Ventricular Restoration Henri Mondor Endoventricular Patch Plasty Dor Procedure

Feedom from rehosp for CHF Left Ventricular Restoration Henri Mondor RESTORE Group Hosp † 5.3 % Feedom from rehosp for CHF 78 % at 5 years 12 centers 1998 - 2003 n = 1198 Pre-op 29 80 Post-op 39 57 EF (%) LVESVI (mL/m2) Athanasuleas, JACC, 2004

Partial Left Ventriculectomy Left Ventricular Restoration Henri Mondor Partial Left Ventriculectomy Batista Procedure

Cleveland Prospective Trial Left Ventricular Restoration Henri Mondor Cleveland Prospective Trial 1 mth 1 year 3 years 99 % 80 % 60% May 1996 - Dec 1998 62 transplant candidates Idiopathic dilated cardiomyopathy NYHA III or IV LVEDD > 70 mm Pre-op 16 8.4 Post-op 31.5 5.9 EF (%) LVEDD (cm) 1 mth 1 year 3 years 80 % 49 % 26 % Franco-Cereceda, JTCS, 2001

Over-corrective Annuloplasty Left Ventricular Restoration Henri Mondor Over-corrective Annuloplasty

Mitral Valve Repair in Heart Failure Left Ventricular Restoration Henri Mondor Mitral Valve Repair in Heart Failure June 1993 - Jan1999 92 patients NYHA III or IV, LVEF < 25% Operative † 1 year survival 2 years survival 5% 80% 70% Pre-op 16 281 3.1 0.82 Post-op 26 206 5.2 0.74 Echo Parameter EF (%) LVEDV (mL) Qc (l/min) Sphericity (D/L) 3.2 14.5 1.8 18.6 Functional NYHA VO2 max (mL/Kg/min) Smolens, Eur J Heart Fail, 2000

Mitral Valve Repair in Heart Failure Left Ventricular Restoration Henri Mondor Mitral Valve Repair in Heart Failure 1993 – 2002 682 pts with LV dysfunction and MR 419 surgical candidates 126 MVA, 293 non-MVA Wu, JACC, 2005 All pts NI-DCM only

Papillary Muscle Sling Left Ventricular Restoration Henri Mondor Papillary Muscle Sling Promising approach. Uses a goretex tube which encircles the ant and post papillary muscles. When tightened and secured with sutures, it creates a sling that brings both papillary muscles in close contact nd reduces leaflet tethering. Hvass, Ann Thorac Surg, 2003

Percutaneous Mitral Procedures Left Ventricular Restoration Henri Mondor Percutaneous Mitral Procedures Next step now is to achieve mitralvalve repair for MVI. One solution is to perform annuloplastyy by introducing mitral rings via the coronary sinus allowing for posterior annuloplasty. Here results of experimental study performed on sheep model of CHF. This technique allowed for significant reduction of MV I and improvement of haemodynamics.

longitudinal > circumferential Left Ventricular Restoration Henri Mondor Evolving Technologies : CorCap CSD COMPLIANCE longitudinal > circumferential

Evolving Technologies : CorCap CSD Left Ventricular Restoration Henri Mondor Evolving Technologies : CorCap CSD Clinical safety study

Assistance circulatoire Pulsatiles Non Pulsatiles  TAH  Para-Corporeal Pneumatic VAD  Implantable Electro-Mechanical VAD  Axial Les systèmes d’assistance peuvent être classé en fonction du type de pompe utilisé et du régime hémodynamique qu’elle fournissent. On distingue ainsi, d’un coté, le ssystèmes pulastiles (pompes volumétrique) et de l’autre les sytèmes non pulsé utilisant les turbopompes (axiales ou centrifuges) L’évaluation clinique en matière d’ACM est un problème très difficile en raisons du faible nombre de patients la complexité et variabilité des situations cliniques et la multiplicité et le coût des systèmes  Centrifugal

Les objectifs  en attente de transplantation Assistance Les objectifs  en attente de transplantation  en attente de récupération  implantation définitive Ces dernières années ont vues se développer différentes interventions chirurgicales dont l ’objectif est de contrecarrer les modifications géométriques liées au remodelage. Ces interventions chirurgicales peuvent être regroupé sous le terme générique de restoration ventriculaire. Ce terme me semble préférable à celui de remodellage qui doit étré réservé au processus biologique précédemment décrit. Ainsi, on peut distinguer: (1) les interventions qui visent principalement à réduire le volume ventriculaire gauche, comme la plastie endoventriculaire par patch proposée dans les akinésies ou dyskinésies postinfarctus, ou bien la ventriculectomie partielle de Batista proposée dans les cardiomyopathies dilatées (2) les interventions qui cherchent à modifier la géométrie VG par striction ou restriction (3) les interventions qui visent à corriger l ’IM dans l ’insufisance cardiaque terminale.

Deux situations Insuffisance cardiaque (aiguë / chronique) Assistance Deux situations Insuffisance cardiaque (aiguë / chronique) Défaillance bi-ventriculaire Défaillance multi-viscérale Défaillance VG isolée / dominante BiVAD LVAD Cahier des charges  Simplicité  Versatilité  Pulsatilité  Disponibilité  Durabilité  Autonomie

Assistance THORATEC® L-VAD / Bi-VAD Para- / Intra-corporel

Console Fixe / Portable Assistance THORATEC® Console Fixe / Portable

IMPLANTATION TECHNIQUE

SYSTEMES ELECTRIQUES IMPLANTABLES / PULSES Assistance Novacor® Heartmate XVE®

SYSTEMES ELECTRIQUES IMPLANTABLES / PULSES Assistance HEARTMATE VE LVAD n = 280 Controls n = 48 HEARTMATE VE MULTICENTRIC TRIAL Frazier, J Thorac Cardiovasc Surg, 2001 REMATCH TRIAL Park, J Thorac Cardiovasc Surg, 2005 LVAD n = 68 OMM n = 61 p = 0.0077 Ce monopole est fondé sur une longue et importante expérience clinique avec en particulier des études telle que l’étude multicentrique Heartmate et l’étude REMATCH qui ont permis de mettre en évidence chez des patients en insuffisance cardiaque réfractaire un net bénéfice de survie chez les patient assistés par un système électrique pulsé en attente de transplantation ou en alternative à la transplantation.

TURBO - POMPES CLASSIFICATION Assistance écoulement écoulement axial POMPES AXIALES écoulement axial POMPES CENTRIFUGES écoulement radial Pour se libérer des contraintes inhérentes aux pompes volumétriques, un autre type de systèmes d’AMC a été développé et dont le fonctionnement est basé sur l’utilisation de turbopompes. Ces turbopompes assurent l’écoulement du fluide à l’aide de turbine. L’écoulement du liquide dans une turbopompes peut être axial ou radial. Il en résulte que les turbopompes se divisent en deux classes. Ces pompes se caractérisent par la continuité de leur fonctionnement, CAD pour un régime de marche donné l’état du fluide (en particulier sa p) reste invariable. 7 22

TURBO - POMPES POMPES AXIALES INCOR®

TURBO-POMPES AVANTAGES THEORIQUES DEBIT NON PULSE ? Assistance peu volumineuses peu d’éléments mobiles pas de valves  meilleur rendement énergétique pas de bruit MAIS … DEBIT NON PULSE ?

TURBO-POMPE = NON-PULSEE ? Assistance TURBO-POMPE = NON-PULSEE ? Jarvik 2000 Frazier, Circulation, 2002 INCOR LVAD Doppler art. fém. com. gche 22 mois d’implantation, 7500 t/min La polémique entre perfusion pulsatile versus perfusion non pulsatile ne s’applique pas en des termes aussi simple dans le contexte de à l’assistance chronique par turbopompes. En effet, le régime circulatoire chez les patients assisté par turbopompes varie en fonction de deux parametres. Premièrement, concernant la l’importance de la pulsatilité remonte au début des années 80 et à fait couler beaucoup d’encre depuis. Toutefois, la maojorité des travaux ne sont pas applicable au contexte de l’assistance circulatoire de longue durée du fait de l’inadéquation des modèles expérimentaux, de la méthodologie utilisé mais surtout de la formulation binaire de la problématique (en pulsé versus non pulsé) qui ne correspond pas à la réalité clinique. En effet, chez les patients assisté par turbopompes, le débit n’est pas obligatoirement continu. Deux facteurs. Premièrement, la vitesse de rotation de la turbine.

Assistance

Stevenson, Circulation;2003:3059-63 Assistance Circulatoire Mécanique CONCLUSION L’ACM pourra être d’autant moins aggressive que le patient sera implanté précocement. Médiane estimée de survie Stevenson, Circulation;2003:3059-63