L sions d isch mie reperfusion le cauchemar du transplanteur
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Lésions d’ischémie reperfusion : le cauchemar du transplanteur. Principaux mécanismes lésionnels au cours de l’ischémie reperfusion. Ischémie froide. Reperfusion. Lésions d’hypoxie. Lésions chroniques. Réaction inflammatoire. Lésions liées à la réoxygénation. Lésions d’hypothermie.

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Lésions d’ischémie reperfusion : le cauchemar du transplanteur

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Presentation Transcript


L sions d isch mie reperfusion le cauchemar du transplanteur

Lésions d’ischémie reperfusion : le cauchemar du transplanteur


L sions d isch mie reperfusion le cauchemar du transplanteur

Principaux mécanismes lésionnels au cours de l’ischémie reperfusion

Ischémie froide

Reperfusion

Lésions

d’hypoxie

Lésions

chroniques

Réaction

inflammatoire

Lésions

liées à la réoxygénation

Lésions

d’hypothermie

Lésions

liées au réchauffement/

Apoptose induite

par la conservation

T Hauet


En cas de ddac des l sions en 3 temps

En cas de DDAC : des lésions en 3 temps…

Ischémie

Hypothermie

Revascularisation


L sions d isch mie reperfusion cons quences cliniques

Effet à long terme

Lésions d’ischémie reperfusion : Conséquences cliniques

Ni RRF ni RA

RA

RRF

RRF + RA

Effet respectif de la reprise retardée de fonction et du rejet aigu (Tx rénale)


R le central de la mitochondrie

Rôle central de la mitochondrie

  • Chaque jour un adulte utilise (et recycle) une quantité d'ATP équivalente à 75 % de son poids corporel !

  • Dans les conditions de repos, un tiers est utilisé pour le fonctionnement des pompes membranaires comme les ATPases


La phosphorylation oxydative

membrane

externe

espace intermembranaire

membrane

interne

Mitochondrie

matrice

H+

H+

H+

H+

H+

CoQH2

réactions

d ’oxydo-

réduction:

transfert

d ’e-

III

I

II

IV

F0

CoQ

ADP + Pi

F1

NaD+

FAD

NaDH,H+

FADH2

1/2 O2

ATP

H2O

La phosphorylation oxydative


Isch mie arr t de la phosphorylation oxydative

Acidose

lactate

pyruvate

glucose

acétyl CoA

cycle de

Krebs

Ischémie = arrêt de la phosphorylation oxydative

ATP

NADH, H+

glycolyse

- O2

+O2

NADH, H+

FADH2


Le bilan nerg tique n est pas brillant

Le bilan énergétique n’est pas brillant…

1 mole de glucose

Métabolisme

aérobie

Métabolisme

anaérobie

38 moles d’ATP

2 moles d’ATP

2 mol. d’a lactique


L sions d isch mie reperfusion le cauchemar du transplanteur

O2°-

H2O2

OH°

e-

e-

e-

Il existe une production radicalaire physiologique au niveau mitochondrial

3 à 5%

Monoréduction physiologique

O2

h

1O2

4 e-

Tetraréduction

H2O

95%

O2°- = anion superoxyde OH °= radical hydroxyle

H2O2= peroxyde d ’hydrogène 1O2= oxygène singulet


Qu est ce qu un radical libre

Un radical libre(RL)est constitué par tout atome, groupe d’atomes ou molécules où au moins un électron non apparié occupe une orbitale externe [•]

Le radical s’en trouve doté d’une réactivité particulière et peut ainsi réagir avec d’autres atomes ou molécules et se comporter, selon le cas, comme un oxydant ou comme un réducteur, afin d’apparier son électron célibataire

Radical libre… de nuire !

Bref, c’est la patate chaude…

Qu’est-ce qu’un radical libre ?

B Barrou, T Hauet EFPMO Juin 2009


Cons quences de l isch mie la lecture biochimique

Conséquences de l’ischémie : la lecture biochimique

Privation d’O² et nutriments

Accumulation de déchets

ischémie

Inhibition du métabolisme oxydatif

Déplétion

en ATP

Glycolyse

anaérobie

hypoxanthine

Inhibition

pompes Na/K

Instabilité

lysosomale

Acide

Lactique

Pertes électrolytes

Œdème intraCel.

Libération

Enzymes lytiques

Ph ↓

  • Activité protéases

    et phospholipases

    Ouv canaux Ca++

     Ca++ cytosol

Production radicaux libres

Altération cytosquelette, protéines

Peroxydation lipides membranaires


Le paradoxe de la reperfusion

Le paradoxe de la reperfusion

Ischémie

Reperfusion


Syndrome de reperfusion

Syndrome de reperfusion

X 100

Perico N, Lancet 2004, 364: 1814-1827


Cons quences immunologiques de l iri

Conséquences immunologiques de l’IRI


Cons quences de l isch mie la lecture immunologique

Conséquences de l’ischémie : la lecture immunologique

ischémie

lésions tissulaires

Ligands endogènes

des TLR

La costimulation indispensable provient de l’ischémie via la voie des TLR

  • Immunité innée

Engagement TLR sur DC

Maturation DC

  • CD80 CD86

    sur DC

Alloantigène

Migration DC vers OL II

Activation des LT naifs

Ag spécifique

 Alloreconnaissance

Evènements Ag dépendants, spécifiques

Evènements Ag indépendants, non spécifiques


Th orie du signal danger version chirurgicale

Théorie du signal dangerversion chirurgicale

Alloreconnaissance

+ inflammation

Alloreconnaissance


Ligands endog nes des tlr les damps damage associated molecular pattern molecules

Ligands endogènes des TLR : les «DAMPs»damage associated molecular pattern molecules

  • TLRs, including TLR2 and TLR4, could function as:

    • detectors of sterile (not pathogen-associated) injury upon binding to endogenous ligands released by damaged cells

    • damage-associated molecular patterns, (DAMPs).

  • Examples of putative endogenous ligands

    • heat-shock proteins,

    • high-mobility group box 1 (HMGB1),

    • heparan sulfate,

    • hyaluronan fragments,

    • fibronectin .

  • Is it true in the clinical setting ?


Tlr4 expression human kidney biopsy before reperfusion

TLR4 Expression Human kidney biopsy before reperfusion

Cold isch: 0.5 h (n=15)

Cold isch: 20 h (n=9)

  • TLR4 is expressed in normal human kidneys

  • TLR4 is significantly upregulated by ischemic injury

Krüger et al. Blood 2009


Hmgb1 expression in implantation biopsies

HMGB1 expression in implantation biopsies

Krüger et al. Blood 2009

LD = living donor, DD = deceased donor


Hmgb1 induced tlr4 mediated inflammation

HMGB1-induced TLR4-mediated inflammation

Krüger et al. Blood 2009

rHMGB1 stim

Proximal tubular cell line (HK-2) cultured without (Unstim) or with the TLR4-specific ligand LPS (1 μg/ml) or with rHMGB1 (5 μg/ml)


Tlr2 expression kidney leukocytes

TLR2 Expression: kidney >> Leukocytes

Kidney TLR-2-/-

Leukocytes TLR-2-/-

Leemans /Florquin et al. J Clin Invest. 2005


Tlr4 expression kidney leukocytes

TLR4 Expression: kidney >> Leukocytes

Kidney: WT, leuco: KO

Kidney: KO, leuco: WT

Huiling Wu et al. J Clin Invest. 2007


Differences between organs

Differences between organs

TLR4 dependent liver ischaemia reperfusion injury

Zhai et al. J. Immunol. 2004


Principes de conservation

Principes de conservation

  • Conserver en hypothermie :

    • Loi de Van’t Hoff :  activité enzymatique de 50% par pallier de 10°C

    • 10 à 12 % du métabolisme persiste à 4°C

  • Limiter l’œdème intracellulaire :

    • Imperméants : qui « imperméabilisent » la membrane

    • Colloïdes :  pression oncotique dans compartiment vasculaire

  • Limiter la perte énergétique (stock en ATP) :

    • Composition extracellulaire des solutions

  • Prévenir l’acidose intracellulaire… mais pas trop :

    • Sévère : activation phospholipases, protéases

    • Modérée (6.9 – 7) : inhibition fructokinase  glycolyse

  • Prévenir les lésions oxydatives des radicaux libres :

    • Chélation ? La plupart sont produits lors de la reperfusion…

  • Développer la préservation dynamique

  • Immunomasquage : Théorie du signal danger (Polly Matzinger)


Solution intra ou extra cellulaire

Solution intra ou extra cellulaire ?

Na+

Na+

K+

K+

Niveau ATP

En ischémie :  lésions des membranes

  •  02

  •  ATP

  de l’activité des pompes


L sions d isch mie reperfusion le cauchemar du transplanteur

Laboratoire de RMN - Physiologie - Cryobiologie- Michel EUGENE

31P Magnetic Resonance Spectroscopy of Isolated perfused rat kidney(37°C + continuous perfusion 95%O2 5% CO2)

Effect of depolarizing (high K+) solutions

ATP (%)

low K+

120

100

80

Krebs - PEG 30 g/L

high K+

60

40

Eurocollins

20

U W

0

C

1

2

3

4

5

6

7

8

time (h)

Bauza G, Hauet T, Eugene M


Comment limiter ces l sions les solutions de pr servation

Comment limiter ces lésions ?Les solutions de préservation

  • Composition extracellulaire : K+ bas

    • Lutter contre le spasme

Effects of elevation in external K+ concentration on contractile force and membrane potential in rabbit MCA

Gokina et al Am.J Physiol Heart Circ.Physiol 278:H2105-H2114, 2000

M Eugène


Activit na k atpase entr e passive na d me cellulaire

activité Na-K ATPase  entrée passive Na+  œdème cellulaire

Imperméants

Colloides

Agissent au niveau interstitium et mbe

Anions non saccharidiques

saccharides

  • Gluconate

  • Citrate

  • Lactobionate

  • tous chargés négativement

  • Agissent par propriétés électro-chimiques

  • Glucose (monoS de PM 180) : abandonné car produisant des lactates  Eurocollins

  • Mannitol (monoS de PM 182) : propriétés anti-oxydantes  Marshall’s, HTK, celsior

  • Sucrose (diS de PM 342)  PBS

  • Raffinose (triS de PM 504)  UW


Activit na k atpase entr e passive na d me cellulaire1

Imperméants

Colloides

Agissent au niveau du compartiment vasculaire

 activité Na-K ATPase  entrée passive Na+  œdème cellulaire

  • HES (amidon)  UW

  • PM > 106 daltons

  •  viscosité, agrégation GR

  • Dextran :

  • PEG : SCOT 15, IGL1

  • différentes longueurs de chaine

  • immunomasquage


L avenir la pr servation normothermique

L’avenir : la préservation normothermique ?

  • Eviter l’hypothermie, qui a des effets délétères en elle-même

  • Dissocier les paradoxes de la réadministration d’O2 de l’effet cataclysmique des leucocytes lors de la reperfusion

  • Par une solution acellulaire capable de transporter l’O2

    • Restauration de la phosphorylation oxydative

    • Induction de mécanismes de réparations des lésions d’ischémie

    • Avant la seconde claque de la reperfusion

    • En dehors de toute inflammation et de toute infiltration du greffon par les leucocytes

  • Induction de facteurs susceptibles d’induire des phénomènes de réparation cellulaire et de prévenir les lésions de reperfusion :

    • Hème Oxygénase I

    • HSP 70


Place respective des diff rentes modalit s

Place respective des différentes modalités…

Viaspan, statique, 4°

Mox 100, viaspan, 4°

Perfusion pulsatile

32°, EMS + Hb bov

+ 02

Modèle d’autotransplantation chez le chien, sans ischémie chaude initiale

Brasile L, AJT 2003, 3: 674-9


Conclusion

Conclusion

  • Une bonne greffe commence par une bonne préservation

  • L’ischémie froide doit rester la plus courte possible

  • Les chirurgiens doivent connaître les lésions d’IR et les différentes solutions de préservation

  • La préservation sur machine pour les reins va concerner 1/3 à la 1/2 des greffons

  • Nombreuses perspectives de réanimation ex vivo des greffons

  • Laboratoires de perfusion ?


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