ECMO : technique d'assistance respiratoire et/ou cardiaque

Technique de médecine contemporaine : depuis combien de temps l'ECMO est utilisée ?

Nous devons le développement de cette assistance au chirurgien américain John Heysham Gibbon (1903-1973) qui, en 1952, a réalisé la première opération sous cœur poumon artificiel. Initialement étudiée principalement dans le cadre du bloc opératoire, c’est en 1974 que la première implantation d’une ECMO veino-veineuse (ECMO VV) a été réalisé dans le traitement d’une insuffisance respiratoire aiguë chez un nouveau-né.

Bien qu’encourageantes, les études publiées au décours ne retrouvent pas d’efficacité à cette technique et conduiront à son abandon à la fin des années 1970 [1].

Près de 30 ans plus tard, un regain d’intérêt naît pour cette suppléance grâce à trois études successives [2, 3, 4] qui démontrent l’intérêt de cette thérapeutique dans la prise en charge des syndromes de détresse respiratoire aiguë sévère (SDRA), après échec des thérapeutiques habituelles.

Cette technique est maintenant accessible dans beaucoup de centres, et elle peut être implantée au lit du malade. A titre d’exemple, nous pouvons citer l’étude française EOLIA [4] diligentée par l’équipe des Hôpitaux Universitaires Pitié Salpêtrière, publiée dans le New England Journal of Medecine en 2018. Cet essai clinique retrouve une tendance pour une meilleure survie chez les patients atteints d’un SDRA sévère avec critères de gravité.

Il existe deux grands types d’ECMO : l’ECMO veino-veineuse (ECMO VV) lorsque le patient présente une défaillance respiratoire isolée et l’ECMO veino-artérielle (ECMO VA) lorsque l’atteinte est cardiaque.

Dans le cas d’une insuffisance respiratoire aiguë, le principe est simple. Grâce à l’ECMO, il existe une suppléance transitoire des poumons par la fonction d’échanges gazeux artificiels.

Procédure de l'ECMO : comment ça marche ?

Pour effectuer cette mission, la technique la plus répandue consiste en l’introduction d’une canule (cathéter de gros calibre) de drainage depuis la veine fémorale droite ou gauche jusqu’à l’abouchement de la veine cave inférieure.

En revanche, la canule de retour placée le plus souvent au niveau de la veine jugulaire interne droite ou plus rarement au niveau de la veine fémorale (opposée à la canule de drainage de préférence) est courte (15 à 20 cm) et non mobilisable. La technique à privilégier dans le cadre de l’ECMO veino-veineuse est bien l’abord fémoro-jugulaire qui présente une meilleure efficacité que l’abord fémoro-fémoral.

Ainsi le sang désoxygéné issu de la circulation sanguine du patient est aspiré par le biais d’une pompe centrifuge, passe à travers une membrane permettant à la fois l’oxygénation et la décarboxylation puis sera réadministré au patient via la canule de retour. La circulation sanguine du patient devient donc extra corporelle. La figure 1 issue d’un cas clinique publié dans le NEJM (The New England Journal of Medicine) permet une approche visuelle du montage de cette assistance.

Le principe de l'ECMO veino-artérielle est plus complexe. Lorsqu'un patient souffre d'une défaillance cardiaque aiguë, le stade ultime est le choc cardiogénique réfractaire. L'un des traitements qui peut être proposé dans ce contexte est l’ECMO veino-artérielle.

Tout comme dans le cas de l’ECMO veino-veineuse, il existe une canule de drainage positionnée dans la veine cave inférieure aspirant le sang désoxygéné grâce à une pompe centrifuge. Le sang est ensuite oxygéné et décarboxylé par la membrane puis est réinjecté au patient au niveau aortique à contre-courant par une canule de retour localisée au niveau de la grosse artère fémorale.

Ainsi nous comprenons bien que dans le cas d’une ECMO veino-artérielle appelée aussi ECLS (extra corporeal life support), la machine permet de suppléer une défaillance respiratoire (car réinjection de sang oxygéné) mais aussi cardiaque (car remplace la pompe cardiaque en irriguant les organes). Le flux sanguin n’est alors plus pulsatile mais continu. La figure 2 issue d’une société savante australienne schématise le montage de l’ECMO veino-artérielle.

Bien qu’extrêmement séduisante en termes de physiologie, l’ECMO est grevée d’une morbi-mortalité importante avec de nombreuses complications comme un risque hémorragique majeur (nécessité d’une anticoagulation curative associée à la consommation par le circuit des éléments de coagulation comme le fibrinogène), un risque infectieux important (avec des canules pouvant rester en place plusieurs semaines) et un risque ischémique (dans le cas de l’ECMO veino-artérielle avec occlusion de l’artère fémorale par la canule de retour nécessitant l’implantation d’une canule de revascularisation en aval).

ECMO et COVID-19

Comme explicité précédemment, la Covid-19 peut entrainer une insuffisance respiratoire dont le stade ultime est défini par le syndrome de détresse respiratoire aiguë. Tout comme pour l’indication de l’ECMO dans le SDRA non Covid-19, les études scientifiques sont contradictoires concernant le bénéfice apporté par cette technique de suppléance d’organe.

Les résultats disponibles sont principalement le fruit d’études observationnelles ou rétrospectives difficiles d’interprétation et sources de biais. Toutefois, les auteurs d’une étude observationnelle multicentrique (plus de 30 pays ont participé) récemment publiée dans le British Medical Journal se sont intéressés de près à cette problématique [7].

Pour démontrer le gain de survie apporté par l’ECMO chez les patients atteints d’une infection à Covid-19 grave, les auteurs ont inclus 7345 patients dont 844 avec ECMO. Les résultats de cette étude de grande envergure, bien conduite, retrouvent une baisse de mortalité de 7,1% chez les patients atteints d’un SDRA dû à la Covid-19 grâce à l’ECMO (intervalle de confiance : -8,2% -6,1%).

L’ECMO est une technique de suppléance cardio-pulmonaire ancienne, robuste, fiable mais risquée qui nécessite des centres spécialisés pour sa mise en place et sa surveillance. Le Covid-19 a entrainé un afflux sans précédent de patients potentiellement éligibles à cette suppléance. L’indication doit être discutée de manière collégiale devant le caractère invasif de cette technique, la durée prolongée d’hospitalisation prévue (supérieure à 15 jours en moyenne), le coût (plusieurs dizaines de milliers d’euros [8]) et l’aspect éthique.