10 | La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016
DOSSIER
La cardiologie du futur
Cœur artificiel total
et assistance ventriculaire : état des lieux
et perspectives futures
Total artificial heart and left ventricular assist device:
present and future perspectives
G. Hékimian*, A. Combes*
* Service de réanimation médicale, hôpital La Pitié-Salpêtrière, Paris.
Les innovations thérapeutiques dans le domaine de l’insuffisance cardiaque ont été nombreuses depuis 30 ans et ont permis d’améliorer constamment le pronostic et la qualité de vie des patients. Pour les patients atteints d’insuffisance car- diaque terminale, la transplantation cardiaque reste la principale ressource thérapeutique. Plusieurs pro- blèmes persistent néanmoins : d’une part, le nombre de greffons disponibles est insuffisant en regard de celui des candidats à la transplantation ; d’autre part, la transplantation cardiaque s’accompagne de risques de rejet, d’infections et de cancers, avec une médiane de survie actuelle de 11 à 14 ans (1).
Parallèlement aux travaux portant sur la transplanta- tion cardiaque, des études sur l’assistance cardiaque ont été menées depuis les années 1960. Deux grands types d’assistance ont été développés : le cœur arti- ficiel total, qui fournit une assistance biventriculaire et nécessite l’explantation des 2 ventricules, et l’as- sistance monoventriculaire gauche, qui nécessite que la fonction ventriculaire droite soit normale ou peu altérée. Ces assistances cardiaques peuvent schématiquement être implantées dans 3 contextes différents : en attente d’une transplantation (“bridge to transplantation”), en attente d’une amélioration de la fonction cardiaque permettant son sevrage (“bridge to recovery”), ou bien chez un patient qui ne sera pas transplanté (“destination therapy”).
Cœur artificiel total
Après différents essais d’assistance de courte durée dans les années 1960-70, la première assistance cardiaque de longue durée est implantée par DeVries en 1982. Il s’agit d’un cœur artificiel total conçu
par Jarvik, composé d’une prothèse intra thoracique comportant 2 chambres ventriculaires de 70 ml et 4 prothèses mécaniques à disque, et d’une pompe pneumatique extracorporelle, initialement encom- brante et bruyante, reliée à la prothèse par une ligne d’activation (2). Après explantation du cœur et implantation du système Jarvik 7, le premier patient vécut 112 jours sous assistance avant de décéder d’infection. Depuis, environ 1 400 patients ont été implantés des versions successives du cœur artificiel total CardioWest™ (SynCardia Systems) [3].
D’autres modèles de cœurs artificiels ont été déve- loppés. Le modèle AbioCor® (Abiomed), pour la pre- mière fois mis en place aux États-Unis en 2001, a pour particularité d’être totalement implantable grâce à une batterie interne réalimentée par trans- mission d’énergie transcutanée (diminuant ainsi le risque d’infection) et d’être silencieux. L’expérience clinique, publiée en 2004, est limitée à 7 implanta- tions, et ce dispositif n’est pas commercialisé. Plus récemment, le Carmat, cœur artificiel total bio-pro- thétique actionné par une pompe hydro-électrique, a pour la première fois été implanté en France, en décembre 2013 (4). Il présente pour avantages théoriques une meilleure hémocompatibilité (les surfaces en contact avec le sang sont recouvertes de péricarde bovin et les valves sont bioprothétiques), diminuant le risque thrombotique, une adaptabi- lité du débit grâce à des capteurs de pression, ainsi qu’une réduction du bruit optimisant la qualité de vie. Le câble d’alimentation électrique est tunnelisé sous la peau, mais il persiste un risque infectieux.
L’expérience clinique reste très limitée, et seuls 5 patients ont à ce jour été opérés.
Le CardioWest ™ est donc actuellement le seul cœur artificiel total commercialisé (tableau). Son
La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016 | 11 Transplantation cardiaque
Summary
Long term mechanical circu- latory support has grown significantly in the last 30 years. Originally used as a bridge to transplantation, recent improvements in prog- nosis and quality of life allow its indication as destination therapy. Main infectious and thrombotic complications should dramatically decrease with innovations such as fully implantable artificial hearts and hemocompatible devices. This technology could become in the near future an alternative treat- ment to heart transplantation.
Keywords
Circulatory support Heart failure
Left ventricular assist device Total artificial heart Heart transplantation utilisation est réservée aux patients en “bridge to
transplantation” non candidats à une assistance monoventriculaire gauche (par exemple, en raison d’une dysfonction biventriculaire). Soixante-quinze pour cent des patients implantés peuvent ainsi être menés à la transplantation (5).
Les principales complications à moyen terme sont les accidents vasculaires cérébraux (12 % des patients à J30), les infections dont la principale porte d’entrée est la ligne d’activation (64 % des patients), et l’hémolyse à des degrés divers, qui concerne la quasi-totalité des patients, liée à la présence de 4 valves mécaniques (6, 7).
Assistances monoventriculaires gauches
Durant la même période furent développées des assis- tances monoventriculaires gauches à flux pulsatile, dont le système développé par Thoratec, approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) en 1986. Il comporte une chambre recouverte de polyuréthane, 2 prothèses mécaniques et une pompe à poussoir pneumatique. Le cœur natif est, comme pour les autres assistances monoventriculaires gauches, laissé en place, permettant une éventuelle récupération et l’explantation de l’assistance. En 2001, l’étude REMATCH (8), réalisée chez des patients insuffisants
cardiaques NYHA IV qui avaient une FEVG inférieure à 25 %, dépendants de la dobutamine et non éli- gibles pour une transplantation cardiaque, montra un bénéfice net sur la survie à 1 an (52 versus 25 % ; p = 0,002) de l’assistance monoventriculaire gauche HeartMate® XVE sur le traitement inotrope, menant à un agrément par la FDA en “destination therapy”.
Les dernières générations d’assistance monoventri- culaire gauche sont des pompes rotatives à débit continu. Elles ont pour avantages d’avoir une durée de vie plus grande, d’être moins volumineuses que les pompes à débit pulsé, silencieuses, sans valves, et moins consommatrices d’énergie que les pompes pneumatiques. L’assistance HeartMate® II (Thoratec) est composée d’une pompe axiale intrathoracique puisant le sang par une canule située à la pointe du ventricule gauche et le réinjectant dans l’aorte ascendante. Un câble d’alimentation électrique est tunnelisé sous la peau jusque dans la région abdomi- nale, relié à la batterie externe. Elle a été approuvée par la FDA en “bridge to transplantation” en 2008 et a obtenu l’indication de “destination therapy” en 2010, après avoir démontré une amélioration de la survie à 1 an (68 % versus 55 %) et à 2 ans (58 % versus 24 %), comparativement aux assistances monoventriculaires gauches pulsatiles (9).
Le modèle HeartWare® a été approuvé par la FDA en
“bridge to transplantation” en 2012. La principale dif- férence avec le HeartMate® II est une pompe centri- Tableau. Principales assistances cardiaques actuellement disponibles.
Cœur artificiel total
SynCardia Assistances monoventriculaires gauches HeartMate® II HeartWare® Jarvik 2000®
Pompe Pompe pneumatique
et batteries extracorporelles Rotative axiale
intrathoracique Rotative centrifuge
intrathoracique Rotative axiale intrathoracique
Batterie Extracorporelle Extracorporelle
Débit Pulsé Continu, non pulsé
Indication Bridge to transplantation Bridge to transplantation ; Bridge to recovery ; Destination therapy Qualité de vie Compresseur bruyant
Pompe externe encombrante diminuant la mobilité des
patients
Satisfaisante
Effets indésirables Infections, hémolyse, thrombose, hémorragies Survie à 1 an
après implantation 59 à 70 % 81 %
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Cœur artificiel total et assistance ventriculaire : état des lieux et perspectives futures
DOSSIER
La cardiologie du futur
fuge miniaturisée permettant son positionnement intrapéricardique à la pointe du ventricule gauche.
Le modèle Jarvik 2000® a lui pour intérêt d’avoir un câble d’alimentation tunnelisé jusque derrière l’oreille gauche. L’alimentation électrique vient se brancher à un connecteur fixé sur l’os occipital, ce qui diminue significativement le risque infectieux.
Depuis 2010, les assistances à débit continu repré- sentent la totalité des plus de 20 000 assistances monoventriculaires implantées. La survie des patients implantés dans les 5 dernières années est de 80 % à 1 an et de 70 % à 2 ans (10). Dans le rapport 2014 du registre INTERMACS (Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support), 46 % des patients sont implantés en “destination therapy”.
Des complications persistent néanmoins, et près de 2/3 des patients implantés sont réadmis dans les 6 mois (11). Les principales complications sont les hémorragies digestives (30 % par an) [12], l’in- suffisance cardiaque droite, touchant 10 à 40 % des patients, les accidents vasculaires cérébraux isché- miques et hémorragiques (de 4 à 10 %/an) [13], les thromboses de pompe (environ 8 % à 3 mois) [14], et l’infection (18 à 59 %/an), dont la porte d’entrée est le plus souvent le câble d’alimentation élec- trique (11). Pour ces différentes raisons, la transplan- tation cardiaque reste le traitement de référence de l’insuffisance cardiaque terminale, et l’assistance est alors utilisée en “bridge to transplantation”
chez les patients n’ayant pas de contre-indication à la greffe cardiaque. Il est à noter que 40 % des patients transplantés aux États-Unis sont amenés à la transplantation sous assistance cardiaque.
Perspectives
Qu’il s’agisse des cœurs artificiels totaux ou des assistances monoventriculaires gauches, des amé- liorations significatives sont attendues dans un futur proche. Elles portent sur le matériel, la sélection des patients et l’association à des thérapies médi- camenteuses.
Amélioration du matériel
Hémocompatibilité, risque thrombotique et hémorragique
Les thromboses de HeartMate® II concernent actuellement 2 à 8 % des patients à 3 mois. Il s’agit d’une complication extrêmement grave ayant une
mortalité proche de 50 % chez les patients qui ne sont pas opérés d’une transplantation ou d’un changement de pompe en urgence. Elle doit être suspectée devant la réapparition de signes cliniques d’insuffisance cardiaque ou devant la survenue d’une hémolyse. La thrombose de pompe ou de valve de cœur artificiel total est également associée à un risque embolique, notamment d’accident vasculaire cérébral ischémique.
Les patients sous assistance monoventriculaire gauche ou cœur artificiel total sont donc tous anti- coagulés efficacement, ce qui expose à des compli- cations hémorragiques. L’utilisation de matériaux hémocompatibles (comme pour le cœur artificiel Carmat) ou bien de pompes centrifuges à lévitation magnétique (comme pour le HeartMate® 3) devrait permettre de diminuer ce risque de thrombose et les complications du traitement anticoagulant.
Risque infectieux
Les infections des assistances cardiaques sont prin- cipalement liées au passage percutané des lignes d’activation et vont de l’inflammation localisée sous-cutanée au choc septique sur bactériémie. Elles sont un problème majeur et touchent 18 à 59 % des patients à 1 an. Les systèmes de tunnelisation du câble derrière l’oreille ou bien d’alimentation trans- dermique devraient permettre dans les années à venir de diminuer considérablement leur incidence, clé du pronostic à moyen et à long terme.
Autonomie des batteries et mode de recharge
Actuellement, l’autonomie des batteries varie de 2 heures pour le CardioWest™ à 6-10 heures pour le HeartMate® II selon les conditions d’utilisation.
L’amélioration de la durée de charge des batteries pourrait permettre une amélioration notable de la qualité de vie des patients.
Encombrement
Le cœur artificiel total CardioWest™ est relative- ment encombrant (comme le Carmat) et ne peut être implanté pour cette raison que chez 70 à 85 % des hommes et chez 25 à 65 % des femmes. La mise à disposition de modèles dont la taille est adaptée à la morphologie de chaque patient est indispensable
La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016 | 13 gauches sont nettement moins encombrantes et
peuvent à l’heure actuelle être implantées chez la plupart des patients.
Pulsatilité
Les assistances monoventriculaires gauches four- nissent un débit continu et aboutissent à une dimi- nution, voire à une perte, de la pulsatilité artérielle.
Même si aucun bénéfice clinique de la pression pulsée n’est actuellement démontré, il est possible que cette dernière améliore la fonction endothéliale et la perfusion tissulaire, et que des assistances à débit pulsé soient préférables. Des variations cycli- ques de la vitesse de rotation pourraient permettre aux pompes rotatives de générer un débit pulsé.
Adaptation à l’effort
Elle est permise sur le Carmat par des capteurs de pression et d’activité qui devraient également équiper les prochaines assistances.
Amélioration
lors de la sélection des patients
Gravité de l’état des patients
La sélection des candidats à l’implantation d’une assistance cardiaque repose actuellement sur la clas- sification INTERMACS. Les implantations étaient jusque-là effectuées chez les patients en choc car- diogénique (INTERMACS 1 ou 2). Depuis 5 ans, des patients de moins en moins sévèrement atteints ont été opérés, et les patients INTERMACS 3 et 4 (patients stables sous dobutamine ou sans amines mais symptomatiques au repos) représentent l’es- sentiel des indications.
Cœur artificiel total ou assistance monoventriculaire gauche ? Évaluation de la fonction ventriculaire droite
Dix à 40 % des patients implantés d’une assistance monoventriculaire gauche gardent ou développent après implantation des signes d’insuffisance car- diaque droite du fait d’une dysfonction ventricu-
patients ont un pronostic et une qualité de vie moins bons que les autres et doivent être identifiés en pré- opératoire. Cela repose sur des paramètres cliniques (type de cardiopathie, recours aux inotropes avant intervention, signes droits), échocardiographiques, hémodynamiques et biologiques (fonctions rénale et hépatique). La mise en évidence de facteurs de risque de défaillance droite post-implantation doit orienter vers la mise en place d’un cœur artificiel total. L’implantation de 2 pompes rotatives (type HeartWare®) pourrait être, dans certains cas, une alternative au cœur artificiel total.
Association de l’assistance à d’autres thérapies
➤ L’assistance monoventriculaire gauche permet d’augmenter le débit cardiaque, mais également de décharger le ventricule gauche, condition favo- rable au processus de remodelage inverse. L’ad- jonction de traitements médicamenteux utilisés dans l’insuffisance cardiaque chronique pourrait permettre une amélioration à moyen terme de la fonction ventriculaire gauche. En 2006, Birks décrivit 15 patients atteints de cardiopathies dila- tées non ischémiques implantés d’un HeartMate® II et traités par lisinopril, carvédilol, spironolactone, losartan et clenbutérol, dont 11 ont pu être sevrés de l’assistance en moyenne 320 ± 186 jours plus tard, avec une récupération quasi-complète de la FEVG (16). Au niveau histologique, une diminution du degré de fibrose et de l’hypertrophie myocytaire a pu être observée sous assistance. En pratique, 1 à 33 % de patients selon les études ont une amélio- ration de la FEVG, en particulier ceux atteints de cardiomyopathies dilatées non ischémiques, même si seulement 1 à 5 % des patients sont explantés dans les registres.
Une étude prospective multicentrique, RESTAGE-HF, également menée par Birks (17), est en cours avec un protocole similaire à celui de l’étude de 2006 : sur les 22 premiers patients implantés, 5 ont pu être sevrés après une amélioration sous traitement de la FEVG.
➤ L’implantation de cellules souches dans le myocarde lors de la mise en place d’une assis- tance monoventriculaire gauche est aussi une voie d’exploration. Elle pourrait en théorie participer à l’amélioration de la fonction cardiaque, mais cela reste à démontrer et fait l’objet d’une étude en cours.
Cœur artificiel total et assistance ventriculaire : état des lieux et perspectives futures
DOSSIER
La cardiologie du futur
Transplantation cardiaque versus assistance circulatoire
Le temps n’est peut-être plus très loin où la mise en place d’une assistance cardiaque en “destination therapy” sera discutée ou préférée à l’inscription sur une liste de transplantation cardiaque. Les améliorations techniques attendues pourraient en effet, à moyen terme, permettre que le pro- nostic des patients implantés rejoigne celui des patients transplantés. D’ores et déjà, chez les patients atteints d’une cardiopathie potentielle- ment réversible à long terme, les complications de la transplantation (rejet, immunosuppression, infections, cancer, toxicité rénale des anticalcineu- rines) doivent être évaluées face aux complications des assistances et à la possibilité d’une récupération de la fonction cardiaque sous assistance mono- ventriculaire gauche.
Conclusion
Les assistances cardiaques ont connu depuis leur création des progrès technologiques ayant permis leur utilisation chez un nombre croissant de patients.
Leurs limites actuelles sont liées au risque d’infec- tion du matériel, au manque d’hémocompatibilité exposant aux thromboses, aux accidents emboliques et hémorragiques des anticoagulants, et au manque d’autonomie, altérant la qualité de vie.
Des progrès significatifs sont attendus, comme leur miniaturisation, leur autonomie énergétique, per- mettant une assistance totalement implantable, et leur hémocompatibilité. Il semble probable que, dans un futur proche, ces problèmes techniques seront réglés, et que l’assistance cardiaque s’im- posera chez les insuffisants cardiaques les plus sévèrement atteints comme une alternative à la
transplantation. ■
Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts en relation avec cet article.
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La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016 | 41
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