10 | La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016

DOSSIERLa cardiologie

du futur

Cœur artificiel total et assistance ventriculaire : état des lieux et perspectives futuresTotal artif icial 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

0010_LAR 10 15/12/2016 15:27:07

La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016 | 11

RésuméL’assistance cardiaque a connu dans les 30 dernières années un essor important. Elle était jusqu’alors utilisée principalement en “bridge to transplantation” mais l’amélioration du pronostic des patients implantés permet de plus en plus de proposer ces assistances en “destination therapy”. Les principales complications infectieuses et thrombotiques devraient fortement diminuer avec l’apparition de cœurs artificiels totalement implantables et l’utilisation de matériaux hémocompatibles. Il est probable que ces assistances constituent dans un proche avenir une alternative à la transplantation.

Mots-clésAssistance circulatoire

Insuffisance cardiaque

Assistance monoventriculaire gauche

Cœur artificiel total

Transplantation cardiaque

SummaryLong 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.

KeywordsCirculatory 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 %

0011_LAR 11 15/12/2016 15:27:07

12 | La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016

Cœur artificiel total et assistance ventriculaire : état des lieux et perspectives futures

DOSSIERLa 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

0012_LAR 12 15/12/2016 15:27:07

La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016 | 13

DOSSIER

à moyen terme. Les assistances monoventriculaires 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-

laire droite le plus souvent préexistante (15). Ces 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.

0013_LAR 13 15/12/2016 15:27:08

Cœur artificiel total et assistance ventriculaire : état des lieux et perspectives futures

DOSSIERLa cardiologie

du futur

Transplantation cardiaque versus assistance circulatoireLe 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.

Observatoire français de l’insuffisance cardiaque et du sel OFICSel – Pr Thibaud Damy

OFICSel est le premier observatoire national dont l’objectif est de recueillir des données précises sur le régime hyposodé dans l’insuffisance cardiaque.

Nous sollicitons votre aide en tant que cardiologue pour recruter des patients insuffisants cardiaques (tout patient IC, de plus de 18 ans, ayant été hospitalisé pour une cause relative à l’insuffisance cardiaque ces 5 dernières années, indépendamment du stade de la NYHA et de la FEVG).

Cet observatoire comporte :• un questionnaire médecin de 1 page (3 à 5 min) • un questionnaire patient de plusieurs pages à compléter en salle d’attente ou lors de l’hospitalisation.

Nous comptons sur vous !Devenez investigateur sur

le site web : www.oficsel.org ou contactez : contact@oficsel.org ou

07 71 77 21 00 et recevez les questionnaires par voie postale.

Références bibliographiques

1. Lund LH, Edwards LB, Kuche-ryavaya AY et al.; International Society of Heart and Lung Transplantation. The registry of the International Society for Heart and Lung Transplanta-tion: thirty-first official adult heart transplant report--2014; focus theme: retransplanta-tion. J Heart Lung Transplant 2014;33(10):996-1008.2. Helman DN, Rose EA. History of mechanical circulatory support. Prog Cardiovasc Dis 2000;43(1):1-4.3. Torregrossa G, Morshuis M, Varghese R et al. Results with SynCardia total artificial heart beyond 1 year. ASAIO J 2014;60(6):626-34.4. Carpentier A, Latrémouille C, Cholley B et al. First clinical use of a bioprosthetic total artificial heart: report of two cases. Lancet 2015;386(10003):1556-63.

0014_LAR 14 15/12/2016 15:27:08

La Lettre du Cardiologue • N° 500 - décembre 2016 | 41

DOSSIER

5. Copeland JG 3rd, Smith RG, Arabia FA et al. Compa-rison of the CardioWest total artificial heart, the Novacor left ventricular assist system and the Thoratec ventricular assist system in bridge to transplantation. Ann Thorac Surg 2001;71(3 Suppl.):S92-7; discussion S114-5.6. DeVries WC, Anderson JL, Joyce LD et al. Clinical use of the total artificial heart. N Engl J Med 1984;310(5):273-8.7. Copeland JG, Copeland H, Gustafson M et al. Experience with more than 100 total artificial heart implants. J Thorac Cardiovasc Surg 2012;143(3):727-34.8. Rose EA, Gelijns AC, Moskowitz AJ et al.; Randomized Evaluation of Mechanical Assistance for the Treatment of Congestive Heart Failure (REMATCH) Study Group. Long-term use of a left ventricular assist device for end-stage heart failure. N Engl J Med 2001;345(20):1435-43.9. Slaughter MS, Rogers JG, Milano CA et al.; HeartMate II

Investigators. Advanced heart failure treated with conti-nuous-flow left ventricular assist device. N Engl J Med 2009;361(23):2241-51.10. Kirklin JK, Naftel DC, Pagani FD et al. Seventh INTER-MACS annual report: 15,000 patients and counting. J Heart Lung Transplant 2015;34(12):1495-504.11. Hasin T, Marmor Y, Kremers W et al. Readmissions after implantation of axial flow left ventricular assist device. J Am Coll Cardiol 2013;61(2):153-63.12. Boyle AJ, Jorde UP, Sun B et al.; HeartMate II Clinical Investigators. Pre-operative risk factors of bleeding and stroke during left ventricular assist device support: an ana-lysis of more than 900 HeartMate II outpatients. J Am Coll Cardiol 2014;63(9):880-8.13. Eckman PM, John R. Bleeding and thrombosis in patients with continuous-flow ventricular assist devices. Circulation

2012;125(24):3038-47.14. Starling RC, Moazami N, Silvestry SC et al. Unexpected abrupt increase in left ventricular assist device thrombosis. N Engl J Med 2014;370(1):33-40.15. Kormos RL, Teuteberg JJ, Pagani FD et al.; HeartMate II Clinical Investigators. Right ventricular failure in patients with the HeartMate II continuous-flow left ventricular assist device: incidence, risk factors, and effect on outcomes. J Thorac Cardiovasc Surg 2010;139(5):1316-24.16. Birks EJ, Tansley PD, Hardy J et al. Left ventricular assist device and drug therapy for the reversal of heart failure. N Engl J Med 2006;355(18):1873-84.17. Birks EJ, Drakos S, Selzman C et al. Remission From Stage D Heart Failure (RESTAGE-HF): Early results from a pros-pective multi-center study of myocardial recovery. J Heart Lung Transplant 2015;34(4):S40-1.

Références bibliographiques (suite de la page 14)

0041_LAR 41 15/12/2016 15:27:08