Vivre avec un organe artificiel, par Ysengrain

Cuk.ch a des lecteurs formidables!

Certains d'entre eux le sont tellement qu'ils nous offrents leurs services, sur des sujets qui les passionnent. Ysengrain est l'un d'eux, qui, après nous avoir parlé en octobre de la Viole de Gambe, prend la plume pour vous parler d'un domaine que, visiblement, il connaît bien.

Qu'il soit remercié ici publiquement, devant des milliards de lecteurs, pour son travail.

François Cuneo

 

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Je vais essayer de vous faire approcher les éléments de l'équation du titre, en expliquant les difficultés techniques, les insuffisances de la méthode et comment y pallier.

Notre physiologie est faite de fonctions essentielles, indispensables à la vie.

Rapidement énoncées, la respiration, la digestion, la circulation sanguine, le foie qui à lui seul est une fonction essentielle, tant il est protée, l'élimination.

Elles sont pour la plupart, individuellement supportées par un organe à localisation définie.

La perte d'une de ces fonctions, engage le pronostic vital à plus ou moins long terme selon l'organe touché.

L'arrêt du cœur, l'arrêt respiratoire sont très rapidement mortels, la perte de la fonction digestive ou du foie, sont plus longues à être mortelles.

Un point très important noter dès maintenant: remplacer un organe défaillant quelques heures ne pose habituellement pas de problème. Le faire de manière durable et prolongé est un défi infiniment plus difficile à relever.

Un premier exemple de remplacement durable encore non résolu: le cœur.

Les premiers essais concernant le cœur datent de 1912.

La première mise en œuvre date de 1982, quand un patient du nom de Barney Clark, ici photographié avec De Vries qui l'avait opéré,

et dont la défaillance cardiaque lui laissait aucune chance de survie a "bénéficié" de la première implantation du "Jarvik 7" du nom de son inventeur.

M. Clark a survécu 112 jours. J'écris survécu, car il était en perte complète d'autonomie tant le "système d'assistance" auquel il était soumis, le privait d'autonomie; autonomie que confère un organe naturel.

 

Les remplacements d'autres organes sont beaucoup plus anecdotiques tant les problèmes techniques restent irrésolus.

Cependant, un organe a trouvé, et reste encore aujourd'hui le seul, un remplacement durable, il s'agit du rein. Vous verrez tous les ajouts nécessaires, pour rendre possible la vie et l'autonomie.

Voyons les fonctions essentielles du rein: contrairement à ce qu'on peut imaginer, le rein ne sert pas seulement qu'à produire de l'urine.

Un petit préalable avant d'aller plus loin: on sait depuis Claude Bernard que la vie n'est possible que par la constance du milieu intérieur.

Ce qui signifie qu'en faisant référence aux milieux liquidiens de l'organisme (nous sommes composés, en moyenne de 57 à 60 % d'eau), les proportions respectives d'eau et des différents composants doivent rester constantes, sous peine de graves dommages vitaux.

Le rein, dans sa fonction principale, assure la constance du milieu intérieur par ajustement des entrées et sorties d'eau, de déchets du métabolisme azoté, de sels minéraux: nous urinons.

Rapidement schématisé, nous filtrons 180 litres de sang par jour, en réabsorbons plus de 99 %, en concentrant activement 4 déchets dans les urines:

-  de l'urée métabolite ultime des protéines ingérées

-  de la créatinine composé azoté issu du métabolisme musculaire

-  des ions acides H+ issus de nos chaînes métaboliques

-  du phosphore

 

Le rein intervient majoritairement aussi dans

-  la régulation de la pression artérielle, improprement appelée la tension (TA).

-  la fabrication des globules rouges par le biais de la sécrétion d'érythropoïétine (EPO)

-  le métabolisme phospho-calcique

 

L'insuffisance rénale se définit par la perte de performance aisément calculable: il suffit

-  d'une prise de sang qui dose la créatinine sanguine,

-  du poids

-  de l'âge

-  du sexe

 

Il existe deux types d'insuffisance rénale:

-  celle où le rein cesse temporairement de fonctionner, on parle alors d'insuffisance rénale aiguë. L'origine en est multiple. Il s'agit aujourd'hui, d'un problème de réanimation; ce n'est pas le propos de cet article.

-  La cessation définitive, par perte d'unités de fonction du rein; on parle alors d'insuffisance rénale chronique terminale.

Ce long préambule a été fait pour poser la perspective du problème à résoudre.

Il faut pallier les déficits cités, un par un.

Techniquement, on met en jeu la propriété d'échange des solutés aqueux à travers une membrane, en fonction de leurs concentrations respectives. Il s'agit d'une dialyse.

Il s'agit de faire circuler le sang et un liquide épurateur appelé dialysat, séparés par cette membrane: on sait faire ça depuis à peu près un siècle.

Aujourd'hui, la très grande majorité des filtres ou dialyseurs utilisés sont des cylindres, de 25 cm de long sur 6 à 7 cm de diamètre contenant de 7000 à 13 000 fibres capillaires assurant selon le nombre de fibres une surface d'échange de 0,7 à 2 m2.

Il y a 4 connexions, 2 pour le sang, une entrée, une sortie, 2 pour le liquide d'épuration ou dialysat, une entrée , une sortie.

Le fonctionnement est obtenu par connexion de ce filtre au moyen de tubulures appropriées sur un générateur qui produit le dialysat, le contrôle dans sa température et sa composition et qui surveille les principaux paramètres vitaux du patient.

Le principe de fonctionnement est le suivant

Première étape - technique: Depuis les années 1910, on savait, avec des modalités techniques différentes des nôtres, mettre cette technique en œuvre, théoriquement. La très grosse difficulté résidait dans l'anticoagulation indispenasable - le sang en dehors des vaisseaux coagule. Un anticoagulant fiable et utilisable en routine n'est disponible que depuis les années 1950: il s'agit d'un médicament appelé héparine

Deuxième étape - technique: le problème d'accès aux vaisseaux: En 1961, le premier patient est pris en charge de façon itérative en dialyse. Comment? Pourquoi?

La dialyse ou hémodialyse, exige de pouvoir faire passer de 2 à 300 ml/mn de sang dans le dialyseur. Aucun vaisseau sanguin fournissant un tel débit n'est aisément accessible. Il a donc fallu le génie d'un médecin américain Belding Scribner

pour oser faire communiquer une artère et une veine au sein d'un shunt artério-veineux, nous avions le concept.

La mise en œuvre nécessitait l'implantation de tubes accédant aux vaisseaux et traversant la peau pour être accessibles; le shunt de Scribner.

L'accès au sang se faisait par ouverture du shunt et connexion au dialyseur.

La création de ces tubes est d'ordre industriel. Scribner exerçait à Seattle où sont implantées les usines Boeing. À la fin des années cinquante, Boeing construit le B 707 qui utilise des canalisations hydrauliques à basse pression dans une matière plastique nouvelle pour l'époque: Le Teflon. Scribner a eu l'idée d'essayer ce matériau.

Depuis 1968-69, le dispositif est abandonné. On crée chirurgicalement une communication artério-veineuse: la fistule et on pique dedans, en utilisant une anesthésie locale, les aiguilles mesurant 2 mm de diamètre.

Voici le dispositif au complet, en fonction:

3e étape - médicale: que doit-on gérer?

La perte de la fonction rénale au stade ultime s'exprime sous la forme d'une anurie: le patient n'urine plus de manière significative, soit moins de 300 cm3 par jour.

         A- Les apports liquidiens habituels liés aux boissons et à la nourriture sont de l'ordre, sans restriction au minimum de 2 à 3 litres par jour. Dans de telles conditions, le patient va prendre du poids sous forme d'accumulation d'eau.

• 1- L'idéal est de ne pas dépasser une prise de poids entre 2 séances (on en fait 3 par semaine) de 5 % du poids du corps. Dans ce domaine, on voit 2 catégories de patients: certains, disciplinés respectent par un régime approprié les entrées liquidiennes. D'autres n'y parviennent pas et augmentent leur poids corporel de 7 à 8 kg en 48 heures. Les conséquences cardio-vasculaires d'une telle attitude sont catastrophiques.
• 2- l'augmentation de la quantité d'eau corporelle va faire augmenter la TA. Au delà des limites de valeurs définies, il s'agit d'un facteur de très mauvais pronostic et délétère.

La séance de dialyse va faire perdre l'excès d'eau et ramener le patient au poids idéal, défini par le médecin et corrigera les chiffres de TA.

         B- L'accumulation de déchets azotés

Le dialysat ne contient pas d'urée ou de créatinine. La différence de concentration va créer une épuration maximale. L'urée et la créatinine vont baisser pendant la séance de dialyse.

         C- La correction ionique

L'anurie va créer 2 types de désordres, l'un extrêmement dangereux à court terme, l'autre influençant très sévèrement le "facteur de vieillissement".

- le potassium. L'anurie fait monter le potassium dans le sang: toxicité effroyable. Cette augmentation est potentialisée par l'accumulation des ions H+ issus de notre métabolisme.

4 types de solutions sont à mettre en œuvre

1. régime appauvri au maximum en potassium: pas de fruits secs, de chocolat, de café soluble, pas plus d'un fruit frais par jour.
2. ingestion d'une poudre au goût effroyablement mauvais - c'est du polystyrène - appelé Kayexalate qui diminue l'absorption digestive de potassium
3. dialysat appauvri en potassium: on fait perdre une quantité limitée de potassium par limitation de la différence de concentration, car il ne faut faire baisser trop le potassium
4. le dialysat contient du bicarbonate qui va "tamponner" les ions H+ et ainsi corriger l'acidose du sang favorisant l'excès sanguin de potassium qui s'ensuit.

Le patient arrive à la séance de dialyse en acidose relative et avec un potassium sanguin plutôt haut, il en ressort avec un équilibre acido-basique corrigé (temporairement, car dès la fin de la séance, l'acidose repart à la hausse) et un potassium, disons, normal bas.

- le phosphore c'est très compliqué.

Première cause d'augmentation du phosphore: La perte de la fonction rénale, nous l'avons vu s'accompagne de la perte de l'expulsion des ions H+ qui augmentent dans le sang. Ce mécanisme physiologique implique la perte de l'expulsion concomitante de phosphore urinaire.

Deuxième cause: les apports alimentaires; viandes, pissons, fromages, produits laitiers sont riches en phosphore

Troisième cause: Le calcium et le phosphore ont partie liée par une relation arithmétique: le produit arithmétique de leurs concentrations respectives est constant. Si l'un baisse, l'autre augmente.

Or, le rein a une fonction de glande endocrine, hormonale, sur le calcium. Il transforme la vitamine D que nous fabriquons dans la peau sous l'action des rayons UV du soleil en une substance active qui fait absorber le calcium digestif. Pas de fonction rénale conduit à une baisse sanguine du calcium et à une hausse du phosphore sanguins.

Il y a d'autres causes à l'augmentation du phosphore sanguin que je ne détaillerai pas ici. Il faut savoir que la dialyse épure imparfaitement le phosphore et que la prescription d'un régime alimentaire appauvri en phosphore - diminution des aliments concernés, à laquelle on adjoint la prescription d'un inhibiteur de l'absorption du phosphore.

Nous avons vu que la calcium était bas: en utilisant un gradient de concentration positif du dialysat vers le sang, en calcium, on apporte du calcium au patient par simple différence de concentration.

 

         D- les performances de la méthode

Les séances de dialyse durent en moyenne 4 heures assurant à 300 ml/mn de débit sanguin, un volume de sang échangé de 72 litres ce qui rapporté à la semaine à raison de 3 séances par semaine fait 216 litres. Un rein naturel fait 180l/24h soit 4320 litres par semaine. Notre dialyse est donc loin du compte, mais elle suffit.

 

Que reste-t-il à prendre en charge?

- L'anémie: L'insuffisance rénale s'accompagne de façon quasi constante d'une anémie (baisse du nombre de globules rouges). La cause en est rénale pure. La seconde fonction de glande endocrine du rein est la production d'érythropoïétine (L'EPO des vilains sportifs qui se dopent). Sans cette EPO, pas de fabrication de globules rouges. Jusqu'en 1982, où l'EPO a été commercialisée, il était assez fréquent de voir des patients avec un taux de globules rouges divisé par 3 ou 4. Inutile de vous dire que les performances physiques et la capacité d'effort étaient, dans ce cas, plus que réduites.

On administre donc maintenant de l'EPO à tous les patients. Le coût pour un centre de 85 patients est d'environ 500 000 € annuels.

- L'hypertension artérielle (HTA) Il est encore hélas trop souvent insuffisant de faire perdre du poids pour corriger l'HTA. Une prescription de 2, 3 ou 4 médicaments anti-hypertenseurs est nécessaire.

Tout ceci, techniques et prescriptions médicamenteuses sont accompagnés d'une foule d'examens de surveillance consommateurs de temps et coûteux.

Cette méthode permet d'allonger la durée de vie des patients, certains ont atteint et même dépassé les 30 ans de vie en dialyse, mais....

Le prix à payer est dans

• la restriction hydrique, la restriction alimentaire en protéines, en potassium, en phosphore
• le fait de soumettre sans arrêt possible
  • à 156 séances par an où 2 aiguilles sont plantées, sans anicroche dans le meilleur cas. Je ne l'ai pas détaillé, mais il arrive que la séance de dialyse soit émaillée de crampes, de chutes tensionnelles, de vomissements, de maux de tête, ...
  • à la prise interrompue de médicaments pour pallier aux insuffisances de la technique
  • à une surveillance médicale lourde et répétée

C'est pourtant aujourd'hui la seule solution permettant de prendre en charge la défaillance d'un organe majeur.

Vous avez pu observer qu'il ne s'agit pas que de la mise en œuvre d'une technique, mais d'une prise en charge globale.

Il existe une autre méthode d'épuration extra-rénale: la dialyse péritonéale. Elle pose d'autres problèmes et est tellement minoritaire dans son utilisation.

À la question posée, en titre, en forme d'équation, je ne crois pas qu'on puisse répondre affirmativement, encore aujourd'hui. Et c'est pourtant la technique "d'organe artificiel" (et on est loin du compte) qui fait vivre - avec toutes les contraintes citées - des centaines de milliers de femmes et d'hommes dans le monde. Certains travaillent, des femmes en dialyse mettent des enfants au monde, d'autres sont simplement autonomes.

Enfin, dernier aspect loin de la problématique du titre, mais non des moindres: l'aspect du coût, en terme de santé publique. On évalue en France à 45.000 le nombre de patients dialysés. En Europe - à la notable exception de la Grande Bretagne, aux USA et au Japon, le nombre de dialysés est étroitement proportionnel à la population. Un patient pris en charge en hémodialyse, revient en moyenne entre 75.000 et 100.000 € annuellement.

Ysengrain