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 Traub O, Arterioscler Thromb Vasc Biol 1998. 18: 677-685

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

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

Rôles des intégrines Ross 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 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 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

Préservation statique 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 Solution de préservation Modalité de préservation Machine Statique Groupe 1: KPS Lifeport® (n = 7) Groupe 2: KPS statique (n = 6) Groupe 3: UW Lifeport® Groupe 4: UW statique KPS Imperméant : gluconate Na/K : type extracellulaire UW Imperméant : lactobionate Na/K : type intracellulaire 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

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 Solution

Créatininémie Flirt 2007 N Vaziri , B Barrou 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 Effet Machine > Effet Solution Effet Machine + Effet Solution

Protéinurie 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 UW Effet machine > Effet solution

Lésions chroniques M1 : Fibrose interstitielle Flirt 2007, N Vaziri, B Barrou KPS machine < 6 %* KPS statique > 45 % Effet machine > Effet solution UW machine < 20 % UW statique > 50 % *p<0.01 vs UW machine, KPS statique et UW statique

mRNA expression à M3 Flirt 2008 R Thuillier, F Favreau, N Vaziri, B Barrou * * * ¥ ¥ * ¥ p<0.01; * p<0.05

Infiltrat leucocytaire Flirt 2008 R Thuillier, F Favreau, N Vaziri, B Barrou P < 0.05 vs. KPS perf. Conséquence d’une meilleure préservation de la barrière endothéliale ? Limitation de l’activation endothéliale ? P < 0.05 vs. KPS perf. Effet solution + Effet machine Modèle d’autotransplantation rénale chez le porc après 60 mn d’ischémie chaude et 24 H de préservation sur Lifeport® à 4°C

Intégrité endothéliale Flirt 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 contrôle Modèle 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 RM3 (Waters Medical) Lifeport® (ORS) Contrôle volume du bolus IR = (syst+2diast) / 3) /Q Non transportable Pas de protection si panne Lifeport® (ORS) Contrôle pression IR = (syst+diast)/2)/ Q Transportable Protection si panne Paramètres de perfusion non comparables Pas d’études comparatives

En pratique clinique

Aucune décision selon les paramètres machines Conception de l'essai Tirage au sort 30 mm Hg - 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

Résultats

Analyse multivariée : Reprise retardée de fonction

Effet de la préservation sur machine sur la survie des greffons à un an 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 RRF (n=63) FI (n=266) 10 min P=0.042 30 min P=0.056 1 h P=0.175 4 h P=0.025 END P=0.021 2 h P=0. 021 End-MP Perfusion time (hrs)

Index de résistance de l'essai Eurotransplant et non fonction primaire Perfusion time (hrs) End-MP

Seuil de résistance de fin de perfusion et risque de RRF Analyse 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) Duration of pre transplant dialysis 1.10 (0.95–1.27) 0.22 36

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

Pf. Chirurgie Expérimentale Transplantation, INRA Groupe Flirt Fédération pour l’étude des lésions d’ischémie reperfusion en transplantation Pr Benoit Barrou – Dptmt Transplantation rénale – Hôp Pitié Salpétrière – Paris INSERM U927 Pr Lionel Badet Transplantation Hôp Edouard Hériot Lyon France INSERM U927 Pf. Chirurgie Expérimentale Transplantation, INRA Le Magneraud, Surgères Dir Sci Pr T Hauet René Ferrera INSERM U886 Université de Lyon France Dr Diethard Monbaliu Departement de Chirurgie Transplantation Abdominale Leuven, Belgique U927 GIS MoBiPo Pdt. Pr M Eugène Pr Marc de Broe, Department of Nephrology, University of Antwerp, Belgium Dr Alain Lemoine Institut d’Immunologie Médicale Université Libre de Bruxelles Belgique Collaborations : Groningen, Barcelone, Baltimore, Rochester, Georgetown 39