Impact d'une résection pulmonaire majeure sur l'hémodynamique pulmonaire : mécanismes et options thérapeutiques

par Jean philippe Berthet

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Sylvain Richard.

Thèses en préparation à Montpellier 1 , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec Physiologie et Médecine Expérimentale du Coeur et des Muscles (laboratoire) .


  • Résumé

    RESUME La ventilation unipulmonaire (OLV) (Jordan, Gajic), le remplissage systémique (Zeldin), les lésions lymphatiques et parenchymateuses (Miserocchi,Tang), la cascade inflammatoire (Cerfolio) ont été variablement incriminés comme responsable d'œdème pulmonaire post pneumonectomie (OPP) dont la difficulté de diagnostic/traitement précoce rends compte d'une mortalité élevée (53-100% - Parquin). Le lien existant entre ces mécanismes, le délai et la variabilité d'apparition de l'OPP (Kim), est parfois obscur et évoque une "multiple-hit" étiologie . Un œdème pulmonaire étant lié à l'augmentation de la pression transcapillaire e/o à une lésion de la BAC (West, Chu), nous avons émis l'hypothèse que la limite de compliance du réseau vasculaire pulmonaire était un facteur central dans la survenue d'un OPP (Etudes 1,2). Secondairement, dans la mesure où cette hypothèse était confirmée par une approche hémodynamique, elle impliquait "per se" la nécessité d'un traitement préventif (Okada,Slinger). Ainsi, nous avons évalué la fiabilité oncologique et technique d'une politique chirurgicale préventive de l'OPP par épargne vasculaire pulmonaire selon des techniques (Etudes 3,4) plus agressives que celles couramment décrites face à un CBNCP central (Tang). Méthode Etude 1- Evaluation des résistances vasculaires pulmonaires (RVP), pression moyenne dans l'artère pulmonaire (MPAP), taux d'albumine extravasculaire, et score de lésion pulmonaire chez 15 porcs ayant subit une pneumonectomie gauche sous OLV protectrice (Vt<7ml/kg, PEEP=4cmH2O, FiO2=50%). Les mesures étaient réalisées avant manipulation, T0, après OLV, T1, après pneumonectomie, T2, et 48h ou 168h après, T3H48, T3H168. - Etude 2 - (en cours) - Evaluation prospective invasive et non invasive du lit vasculaire pulmonaire et de la fonction cardiaque droite après résection pulmonaire dans la population à risque d'OPP. - Etude 3 - Les paramètres techniques, oncologiques et fonctionnels des patients ayant subit une « extended sleeve resection » ont été prospectivement étudiés. Pour éviter une pneumonectomie, une anastomose bronchique atypique était réalisée après une sleeve-lobectomie associant la résection d'un lobe ou d'un segment additionnel. - Etude 4 - Les paramètres techniques, oncologiques et fonctionnels des patients ayant subit une sleeve artérielle (sutures directes exclues) pour un CBNCP central ont été revues. L'étude est focalisée sur les remplacements de l'AP par allogreffe artérielle cryopréservée (11%) réalisés lorsque une anastomose termino-terminale était impossible. Résultats Etude 1- La pneumonectomie induit une HTAP à T3H48 (36.2±3.7mmHg), temporaire (p<0.001), et corrélée aux RVP (r=0.93, p<0.05). L'œdème interstitiel (r=0.76,p<0.001) et le taux d'albumine extravasculaire (r=0.55, p<0.05) variaient avec MPAP. Le débit cardiaque étant maintenu, les variations de la MPAP sont le témoin des limites d'adaptation du réseau vasculaire pulmonaire après pneumonectomie.- Etude 2 - Les premiers résultats confirment l'augmentation retardée de la MPAP à laquelle s'ajoute une part de dysfonction cardiaque droite. L'attente des données d'une cohorte de 86 patients est nécessaire pour connaitre la fiabilité statistique de l'évaluation préopératoire du lit capillaire pulmonaire.- Etudes 3 - 27 patients, âgés de 62.7±8.2[49-83]ans, VEMS de 2.27±0.6[1.6-2.7] étaient inclus. Selon Okada, 16 résections étaient de type A, 7 de type B, 2 de type C, et nous avons défini un type D(n=2). On rapportait 100% de résection R0 et 0% de mortalité opératoire. Le nombre de segments réimplantés fonctionnels était 4.5±0.84[3-6], permettant d'épargner 0.620±0.16(droite) et 0.393±0.21(gauche) de VEMS. A 6 mois, le VEMS moyen était 1.5±0.4(droite) et 1.4±0.3(gauche). Le suivi moyen était de 28±19[7-72] et la survie actuarielle de 62%. - Etude 4 - Une résection R0 était obtenue chez tous les patients, la mortalité opératoire était nulle. Le réseau vasculaire pulmonaire était épargné dans 90% des cas. Le suivi moyen était 25±14[8-47] mois. La survie actuarielle à 5 ans était 66.7%. Conclusions Une RPM induit "per se" la sollicitation de la compliance du réseau capillaire pulmonaire dont la limite est signée par l'augmentation différée des RVP. Cette limite est l'un des facteurs centraux menant à l'OPP. Parmi les options thérapeutiques actuellement accessibles, une politique chirurgicale agressive d'épargne parenchymateuse réponds de manière techniquement et oncologiquement fiable à l'impératif de préservation du réseau vasculaire pulmonaire.

  • Titre traduit

    Impact of a major pulmonary resection on pulmonary hemodynamics : mechanisms and therapeutic options


  • Résumé

    ABSTRACT One-lung ventilation (OLV) (Jordan, Gajic), perioperative fluid overload (Zeldin), lymphatic and parenchymatous injury (Miserocchi,Tang), inflammation (Cerfolio), have been considered as postpneumonectomy pulmonary edema (PPE) causes. The difficulty of prompt diagnostic and treatment of PPE are responsible for high mortality rate (53-100% - Parquin). The direct link between previous mechanisms and clinical presentation (delay, variability) of PPE is not well established and lead to a multiple-hit etiology (Evans). As pulmonary edema, defined as an increase in extravascular water content of the lungs, depends on the transvascular hydrostatic pressures differences, and the leakiness of the endothelial barrier to fluid and protein, we hypothesized an unavoidable second hit related to limits of pulmonary vascular expansion after pneumonectomy (Studies 1,2). The validation of this hypothesis imply per se that PPE treatment should be preventive (Okada,Slinger). Thus, we assess the oncological and technical reliability of surgical prevention of PPE by implementing a ground-breaking aggressive lung sparring policy in the management of centrally located NSCLC (extended sleeve resection and pulmonary artery replacement by cryopreserved allograft). Method Study 1: Pulmonary hemodynamics in relation to lung injury parameters (histological, bronchoalveolar albumin level (BAL)) in a large animal model, in which many issues were controlled (using protective OLV(Vt<7ml/kg, PEEP=4cmH2O, FiO2=50%), avoiding lymphatic interruption and limiting intraoperative fluid load), was studied to address pulmonary vasculature capacitance limit at different key time-points after pneumonectomy (H48,H168). Study 2: processing - Assessment of invasive and non-invasive pulmonary capillary network and right cardiac quantification method in patient-at risk-of-PPE undergoing major lung resection for centrally located NSCLC, in order to define cutoff values. Study 3: Patients who underwent ESL between January 2006 and January 2013 were prospectively included. To avoid pneumonectomy, an atypical bronchial anastomosis was used for sleeve lobectomy involving an additional lobe or segment(s). Study 4: Clinical and pathologic records were reviewed for all sleeve lobectomies with PA replacement using cryopreserved allograft performed in a single institution since 2007 to 2012. Results Study 1: We observed a delayed (both after OLV and after pneumonectomy) and transient precapillary pulmonary arterial hypertension (36±3.6 mmHg, p<0.0001) measured at T3H48 related to rise in PVR (476.0±100.5 dynes/s/cm-2/m-5; r=0.81, p<0.0001), and correlated with interstitial edema (r=0.74,p<0.0001) and bronchoalveolar albumin level (r=0.69,p<0.0001). Study 2: Processing - Study 3: We included 27 patients(24 males), aged 62.7±8.2[49-83]years, mean FEV1 of 2.27±0.6[1.6-2.7]. There were no operative deaths. According to Okada classification, 16 were type A(RUL + ML±S6), 7 type B(LUL+ S6), 2 type C(LLL+S4-5), and we added a type D(RLL+ML) classification for 2 patients with tumor originating in inferior right lobe and involving right main bronchi; bronchial anastomosis was performed between right superior and right main bronchus stumps. Combined pulmonary angioplasty was performed in 11(42%) patients. Complete resection(R0) was achieved in all cases. Mean segment reimplantation was 4.5±0.84[3-6], saving a mean FEV1 of 0.620±0.16(right side) and 0.393±0.21(left side). Complications rate was 25% (4 pneumonia; no immediate anastomosis complications); one patient had delayed bronchial stenosis (7%) requiring bronchoscopic management. No local recurrence was reported. At 6 months, FEV1(L) was 1.5±0.4(right side) and 1.4±0.3(left side). Mean follow-up was 28±19[7-72] months. Overall five-year survival was 62%. Study 4 - Of 178 central NSCLC, sleeve resection was performed in 92(51%) and 33(18%) pneumonectomies. 32(36%) PA reconstruction (tangential resections not included), 2(2%) pericardial patch reconstruction 20(21%) sleeve resections and 10(10.8%) PA replacement for centrally located NSCLC. Preoperative clinical T staging was cT2a (n=4), cT2b(n=3), cT3(n=2), cT4(n=1). Mean pT size was 49.8±12.9 [30.5-75]mm. Four patients had induction chemoradiation concurrent. Three patients had double sleeve lobectomy. CAAs used were descending thoracic aorta (3) and pulmonary artery (7). Complete resection (R0) was achieved in all cases. Final staging was pN0(n=4), pN1(n=5), pN2(n=1). There were no mortality and morbidity was 40% , 1 technical complication (early conduit thrombosis treated by pneumonectomy completion) and 3 major complications(pneumonia). Pulmonary artery replacement was successful, with 90% allograft patency on contrast-enhanced CT-scan. Mean follow-up was 25±14[8-47] months, 30% more than 3 years. Overall 5-years was 66.7% and median disease-free survival estimated was 42 months. Conclusion A major pulmonary resection induce per se pulmonary vascular network expansion, which limit is identified by pulmonary vascular resistance increase. This limit is one of the main hit leading to PPE. Among the available preventive therapeutic options, implementation of an innovative lung-sparring policy is technically and oncologically reliable.