En ce qui concerne la chirurgie de transplantation d'organe, les médecins font la course contre la montre - et le temps n'est pas de leur côté.
Une équipe de cliniciens doit d'abord retirer l'organe de son donneur, des ensembles de mains gantées coordonnés pour cliver habilement le tissu du corps. Les médecins préparent ensuite l'organe prélevé pour le transport vers son destinataire, qui peut se trouver à des heures en avion. Une fois que l'organe atteint sa destination, l'opération de transplantation peut enfin commencer; encore une fois, les chirurgiens doivent travailler rapidement pour assurer à la fois la sécurité du patient et la viabilité de l'organe.
Cette description peut faire sonner une chirurgie de transplantation d'organe comme un drame télévisé, avec du personnel médical sprintant dans les couloirs de l'hôpital avec des glacières remplies de parties du corps. Mais toute cette précipitation soulève une question beaucoup plus importante qu'une émission de télévision: combien de temps un organe peut-il durer en dehors du corps et rester apte à la transplantation?
Cela dépend de l'organe. Pour l'instant, la fenêtre temporelle peut être comprise entre 4 et 36 heures. Mais un jour, les médecins espèrent pouvoir maintenir les organes pendant des semaines.
Organes sur glace
En 2018, plus de 36500 transplantations d'organes ont eu lieu aux États-Unis seulement, selon le United Network for Organ Sharing (UNOS). De loin, les reins étaient l'organe le plus souvent transplanté, avec plus de 21 000 transplantations ayant eu lieu l'année dernière. Les autres organes les plus fréquemment transplantés étaient le foie, le cœur et les poumons, dans cet ordre, suivis des transplantations du pancréas, de l'intestin et des organes multiples.
La plupart des organes sont placés en "chambre froide statique" après leur récolte, ce qui signifie que l'organe est déposé dans une glacière pleine de glace, selon un rapport de 2019 publié dans le Journal of International Medical Research.
"L'idée originale de conservation au froid ressemble beaucoup à celle de la mise au réfrigérateur de nos aliments", a expliqué le Dr Mingyao Liu, directeur de l'Institut des sciences médicales et professeur de chirurgie, de médecine et de physiologie à l'Université de Toronto.
Avant de placer un organe en chambre froide, les médecins doivent d'abord rincer le tissu avec une "solution de conservation" pour protéger l'organe contre les dommages causés par le froid extrême, a déclaré Liu à Live Science.
À la température corporelle, les cellules pompent des produits chimiques dans et hors de leurs membranes afin de maintenir de faibles concentrations de sodium et des concentrations élevées de potassium dans la cellule. Mais les cellules froides ne peuvent pas pomper efficacement. Les produits chimiques fuient à travers leurs membranes et, au fil du temps, les cellules qui fuient gonflent avec un excès de liquide, subissant de graves dommages. Les solutions de conservation aident à retarder ces dommages en contrôlant les niveaux de sodium et de potassium. Ces solutions peuvent également contenir des nutriments et des antioxydants pour soutenir les cellules et maîtriser l'inflammation, a déclaré Liu. En combinaison avec de la glace et un refroidisseur, les solutions de conservation peuvent maintenir les organes viables pendant des heures après la récolte.
À des températures comprises entre 32 et 39 degrés Fahrenheit (0 et 4 degrés Celsius), le métabolisme cellulaire tombe à environ 5% de son taux normal, de sorte que les tissus brûlent beaucoup plus lentement dans leurs réserves d'énergie et nécessitent moins d'oxygène pour maintenir leur activité. Pour cette raison, le refroidissement d'un organe aide à retarder le début de l'ischémie, une condition dans laquelle les tissus sont endommagés ou dysfonctionnels en raison d'un manque d'oxygène.
Mettre un organe sur la glace étire également les réserves d'énergie limitées de ses cellules, empêchant les métabolites nocifs de s'accumuler et de détruire les tissus de l'organe, selon un rapport de 2018 dans le Yale Journal of Biology and Medicine.
Parmi les organes couramment transplantés, les cœurs perdent leur viabilité le plus rapidement lorsqu'ils sont stockés dans une glacière, a déclaré le Dr Brian Lima, directeur de la chirurgie de transplantation cardiaque au North Shore University Hospital à Manhasset, New York. Idéalement, un cœur ne devrait pas être placé en chambre froide statique pendant plus de 4 à 6 heures, a-t-il déclaré. Au bout de 4 heures, la fonction des cellules cardiaques commence à échouer et la probabilité de dysfonctionnement de l'organe chez son receveur augmente considérablement. La défaillance d'organe de greffe, connue sous le nom de dysfonctionnement primaire de la greffe, est la "complication la plus redoutée" associée aux transplantations d'organes solides, a déclaré Lima.
"Le cœur ... est le plus sensible au manque de circulation sanguine", a déclaré Lima. "Les reins, en revanche, sont très résistants." Les reins récoltés peuvent rester viables pendant 24 à 36 heures en chambre froide, plus longtemps que n'importe lequel des quatre autres organes de transplantation. Les poumons peuvent rester viables pendant 6 à 8 heures, a déclaré Lima, et le foie peut rester en chambre froide pendant environ 12 heures, selon le Dr James Markmann, chef de la Division de transplantation au Massachusetts General Hospital de Boston.
Une méthode alternative
Bien que de faible technologie, la méthode du refroidisseur de glace "offre un moyen simple et efficace de conserver et de transporter les organes" et est largement utilisée depuis les années 1960, selon le rapport 2018 de Liu. Mais la technique n'est pas sans inconvénients. Non seulement les organes en chambre froide perdent leur viabilité en quelques heures, mais les médecins n'ont aucun moyen d'évaluer la qualité des organes réfrigérés, a déclaré Liu.
Fondamentalement, aucun test objectif ne peut dire aux cliniciens si un organe est toujours fonctionnel lorsque l'organe en question se trouve dans un refroidisseur glacial, son métabolisme cellulaire ralentissant au ralenti. Cependant, une alternative à l'entreposage au froid permet aux médecins de vérifier les organes avant leur transplantation, et cette option pourrait bientôt devenir plus courante, ont déclaré des experts à Live Science.
Cette méthode de conservation alternative, connue sous le nom de perfusion, consiste à raccorder un organe prélevé à une machine qui pompe des fluides riches en oxygène et en nutriments à travers les tissus de l'organe, comme le ferait le cœur dans le corps, selon le rapport 2018 du journal Yale. . Lorsqu'il est branché sur la machine, alors que l'organe métabolise l'énergie et produit des déchets, ses réserves de sucre sont reconstituées et ses métabolites toxiques éliminés.
Avant que les chirurgiens ne prélèvent un organe, le cœur du donneur cesse de pomper le sang oxygéné vers les tissus pendant un certain temps, ce qui cause des dommages. Placer un organe dans une machine à perfusion peut donner au tissu une chance de récupérer, a déclaré Markmann. En outre, les cliniciens peuvent vérifier l'organe en surveillant les niveaux de métabolite lactate circulant dans le système, a-t-il déclaré. Les cellules utilisent le lactate pendant les fonctions métaboliques normales, donc "si l'organe fonctionne bien, le lactate doit être éliminé" au fil du temps, a déclaré Markmann.
"Le lactate est au mieux une mesure métabolique brute de la perfusion à travers le corps", mais il sert toujours de mesure supérieure par rapport au globe oculaire d'un organe congelé avant la transplantation, a ajouté Lima. Selon l'organe, les médecins peuvent également évaluer la santé des tissus par d'autres mesures, telles que la production de bile par le foie.
La perfusion peut-elle maintenir les organes en bonne santé plus longtemps?
Certains systèmes de perfusion nécessitent toujours que l'organe soit refroidi dans le cadre du processus de conservation, mais au cours des 20 dernières années, plusieurs groupes de recherche ont choisi de maintenir l'organe au chaud et d'inonder les tissus de sang chaud. À des températures comprises entre 68 et 92 F (20 et 33 C), les organes isolés fonctionnent comme ils le font dans le corps humain. Les systèmes de perfusion à froid et à chaud sont maintenant largement utilisés en Australie et au Royaume-Uni, mais la plupart de ces dispositifs font encore l'objet d'essais cliniques aux États-Unis.
Cependant, un système de perfusion aux États-Unis a fait la une des journaux en décembre dans le cadre d'une première transplantation cardiaque du genre. Des médecins du Duke University Medical Center de Durham, en Caroline du Nord, ont prélevé le cœur d'un patient après qu'il eut cessé de battre; ils ont ensuite essentiellement "réanimé" l'organe à l'aide d'un système de perfusion chaud, a rapporté CNN. En règle générale, les cœurs sont prélevés sur les donneurs morts du cerveau avant que l'organe cesse de battre, pour éviter des dommages importants dus à l'ischémie. Les médecins avaient auparavant "réanimé" les cœurs pédiatriques aux États-Unis, mais ils n'avaient jamais utilisé le système sur un organe adulte. Dans les pays qui utilisent le système depuis des années, le bassin de donateurs de cœurs acceptables a augmenté d'environ 30% à 40%, a déclaré Lima.
"Si cela se traduit aux États-Unis, nous parlons de très gros chiffres", a-t-il ajouté.
Le Dr Jacob Schroder, professeur adjoint de chirurgie à l'Université Duke et l'un des chirurgiens qui ont aidé à effectuer la transplantation cardiaque historique, a déclaré à CNN que l'utilisation du système à l'échelle nationale pourrait "augmenter le bassin de donneurs et le nombre de greffes de 30%".
Bien que le bassin de donneurs puisse s'étendre, l'état des organes s'améliorerait-il? Pour l'instant, peu d'études ont directement comparé le stockage plus frais à la perfusion, mais de manière anecdotique, les organes perfusés semblent généralement mieux se porter.
Par exemple, dans un essai comparant un système de perfusion hépatique à une chambre froide standard, les médecins n'ont rejeté que 16 foies perfusés, contre 32 provenant de glacières, et les organes perfusés semblaient moins endommagés, selon Stat News. Liu a dit qu'il avait observé des tendances similaires dans son propre travail sur les transplantations pulmonaires. Liu et ses collègues ont développé un "système de perfusion ex vivo" pour les poumons; avant son introduction, moins de 20% des poumons des donneurs avaient été transplantés avec succès à l'hôpital de son université. Aujourd'hui, le programme a augmenté son activité de 70%, "avec d'excellents résultats", selon un rapport de 2018.
En règle générale, les poumons restent connectés au système de perfusion pendant 4 à 6 heures, mais des travaux expérimentaux avec des organes animaux suggèrent que les poumons perfusés pourraient rester viables pendant 12 à 18, et peut-être même jusqu'à 36 heures, a déclaré Liu. Il a ajouté qu'un jour, un organe pourrait être perfusé pendant des semaines. Plus les organes peuvent rester longtemps dans le système, plus les cliniciens ont de temps pour réparer les tissus endommagés. Liu et ses collègues étudient actuellement comment l'inflammation et la mort cellulaire peuvent être inhibées dans les poumons perfusés. Mais à l'avenir, les organes pourraient peut-être être traités par des thérapies géniques ou à base de cellules souches tout en étant connectés à une machine de perfusion, a-t-il déclaré.
Pour l'instant, cependant, la plupart des organes donnés voyagent toujours vers leurs receveurs nichés dans des glacières de glace fondante. Pourquoi?
"Honnêtement, l'obstacle est le coût", a déclaré Lima. Un système de perfusion pour un seul organe peut coûter plusieurs milliers de dollars, ce qui dépasse évidemment le prix d'un refroidisseur standard, a-t-il déclaré. Comme peu d'études ont comparé la perfusion à la chambre froide standard, il n'existe pas de "données bouleversantes" qui pourraient convaincre les hôpitaux de passer à l'échelle nationale.
Mais compte tenu du récent succès de la greffe cardiaque Duke, Lima a déclaré que la perfusion pourrait bientôt devenir la norme de soins.
