Hémodialyse pédiatrique

L’HEMODIALYSE

 Définition de l’hémodialyse (HD) 

L’hémodialyse est une technique d’épuration sanguine extracorporelle de suppléance qui permet de purifier le sang pour éliminer les déchets et la surcharge hydrique, grâce à un rein artificiel constitué d’un circuit extracorporel et d’un filtre appelé « dialyseur ». Cette méthode permet de remplacer la fonction rénale déficiente, soit de manière transitoire dans l’attente d’une récupération de la fonction rénale (hémodialyse aigue), soit de manière définitive (hémodialyse chronique). L’hémodialyse est le traitement de suppléance le plus fréquent chez les patients insuffisants rénaux à côté de la dialyse péritonéale et la transplantation rénale 

Epidémiologie 

En France, au premier janvier 2009, le registre REIN estimait que 68 000 personnes bénéficiaient d’un traitement de suppléance par dialyse (HD ou DP) ou par transplantation rénale [3], l’HD concernant 93% des patients en dialyse [2]. Au Sénégal, les maladies rénales sont très répandues avec une prévalence de 12.7% dans la région de Saint-Louis [4], évoluant dans la majorité des cas vers l’insuffisance rénale chronique. Le nombre de patients dialysés est de 592 patients au Sénégal soit 42/Million d’habitants, dont 10% sont traités par la dialyse péritonéale . 

 Principe de l’hémodialyse

 L’hémodialyse correspond à des échanges entre deux milieux aqueux, et en l’occurrence entre le plasma et un liquide de dialyse appelé dialysat, au travers d’une membrane semiperméable. En pratique, ces échanges ont lieu au sein d’un système appelé dialyseur, comportant 2 chambres, l’une pour le sang et l’autre pour le dialysat, séparées par une membrane semiperméable. Le dialysat plus ou moins iso-osmotique avec le plasma, est composé de différents ions (Na+, K+, PO4, Ca²+, Hco3-) présents en concentration variable, selon l’effet désiré sur le plasma [6]. Dans l’hémodialyse, le transfert de la plupart des substances de déchets est diffusif, tandis que le transfert du sodium et de l’eau est principalement convectif. L’ultrafiltration est le principal mécanisme par lequel l’eau et le sodium accumulés entre deux séances de dialyse sont soustraits de l’organisme.

La diffusion

 C’est un transfert passif des molécules mais pas d’eau entre le plasma et le dialysat, selon un gradient de concentration du milieu le plus concentré vers le moins concentré. – Qdx= débit diffusif d’une substance – S= surface d’échange – Δ[x]= différence de concentration d’une substance entre plasma et dialysat. – Rx= nature de la membrane L’augmentation du débit diffusif d’une substance dépend de plusieurs paramètres [6]: o Les Paramètres de la membrane : – La surface (habituellement exprimée en mètres carrés) – La résistance membranaire (géométrie, épaisseur, pores). o Le sang : l’Augmentation du débit sanguin entraine l’augmentation du Qdx o Le liquide de dialysat avec : – Le débit dialysat, – La faible concentration de la substance x o La substance à filtrer : – Forte concentration plasmatique de la substance x – Faible poids moléculaire – Faible fixation protéique 

 L’ultrafiltration ou convection

 Elle correspond à un passage de masse hydrique, isotonique du plasma au travers de la membrane, grâce à l’application d’une pression hydrostatique positive au travers de la même membrane semi-perméable. Ceci permet d’obtenir une soustraction nette de liquide, nécessaire chez les patients anuriques et l’élimination concomitante par convection des substances dissoutes. L’importance de cette ultrafiltration est en fait dépendante de 3 paramètres variables [6] pour une même membrane : – La pression du compartiment sanguin estimée par la pression veineuse (PV) sur la voie de retour. – La pression osmotique de rappel du plasma – La dépression du dialysat (DPD) L’addition de ces pressions forme la pression transmembranaire (PTM) : 6 Lorsqu’on connait l’indice d’ultrafiltration (I) de la membrane utilisée [6], il est facile de calculer le débit d’ultrafiltration (DUF) 

 L’osmose 

Il s’agit d’un transfert de solvant sous l’effet d’une différence de pression osmotique. Au cours de la traversée du dialyseur, la concentration en protéines du plasma augmente du fait de la perte d’eau par ultrafiltration, augmentant ainsi la pression osmotique du plasma à la sortie du dialyseur. Il en résulte un appel par osmose d’eau et de solutés du secteur intracellulaire au secteur interstitiel et au plasma, qui restaure le volume sanguin circulant (refilling plasmatique). Dans le dialyseur, l’osmose s’oppose à l’ultrafiltration, mais ce phénomène est aisément compensé par une augmentation de la pression hydrostatique appliquée au compartiment sanguin.

L’adsorption 

L’adsorption des protéines est une propriété exclusive des membranes hydrophobes. Les protéines telles que l’albumine, la fibrine, la β2 microglobuline, les fragments de complément activés et des cytokines telles que l’IL-1 et le TNF-α peuvent être adsorbés sur la membrane de dialyse. Il en est de même pour des substances fortement liées aux protéines telles que l’homocystéine. Ce mécanisme contribue, en partie, à leur extraction du sang

Technique de l’hémodialyse

Il s’agit d’un système d’épuration sanguine extracorporelle, qui fait donc intervenir un dialyseur au sein duquel le sang entre en contact avec le dialysat, au travers de la membrane semi-perméable. Le liquide de dialyse y est amené grâce à un circuit dialysat. Ces circuits sont maintenus en mouvement grâce à un système de pompe. Les différents composants de ce système d’épuration sanguine vont être décrits ci-dessous (cf. Figure 1). 

 La voie d’abord 

Afin que la dialyse soit performante et qu’elle se déroule sur une durée tolérable, il est important de maintenir un débit sanguin moyen extracorporel satisfaisant (minimum 200ml/min). Deux sites sont utilisés : – Veine centrale, – Veine périphérique dilatée, à débit élevé, grâce à la confection d’une fistule artérioveineuse (FAV). a/Veine centrale Fréquemment, en cas d’urgence un cathéter central simple de diamètre suffisant (1.78 à 2.67 mm) est placé, par abord jugulaire, ou par abord fémoral, rarement par abord sous-clavier. Les cathéters jugulaires peuvent être tunnélisés, soit chirurgicalement (cathéter de Hickmann), soit à l’aiguille (cathéter de Tésio) [6]. Ces cathéters tunnélisés, généralement plus souples (silicone) doivent impérativement être implantés lorsque le cathéter doit servir de voie d’abord sur une période longue. b/Fistules artério-veineuse Elle consiste en une anastomose termino-latérale ou latéro-latérale entre une veine et une artère, qui a pour but d’accroitre le débit sanguin dans la veine (Figure 2). 8 Celle-ci se dilate ainsi progressivement et devient généralement utilisable après un délai de 1 à 4mois. Ce système n’est donc d’application que pour les patients dialysés chroniques. Il a trois avantages : – Longue durée de vie. – Prévention d’infection – Possibilité de placer 2 aiguilles à chaque séance et donc de dialyser en bi-ponction. Les fistules sont d’abord confectionnées à l’avant-bras non dominant (gauche pour les droitiers et inversement), le plus distalement possible (poignet) [6]. Lorsque le réseau veineux distal est médiocre, un système de prothèse vasculaire en goretex ou une auto ou homogreffe de saphène (Varivas E), peut être implanté afin de réaliser une anastomose entre une artère distale (poignet) et une veine plus proximale (céphalique) [6]. Figure 2 : Schéma d’une fistule artérioveineuse [8] I-4-2- Le dialysat a/ Le traitement de l’eau Intégré dans la machine de dialyse, le circuit du dialysat a d’abord pour fonction de créer le dialysat, à partir d’une eau préalablement épurée qui se rapproche d’une eau distillée stérile, et de concentrats ioniques (Na+, K+, Cl-, Ca++, Mg++ et Acétate). L’eau épurée est obtenue grâce au traitement de l’eau courante par un système d’osmose inverse, après un adoucissement lorsque la dureté de l’eau courante est élevée. Puis une décontamination en chlore sur cartouche de charbon est faite lorsque l’eau courante est riche en chlore et généralement une décontamination des grosses particules en suspension sur un filtre à particules. Avant que le mélange proportionnel ne se fasse, l’eau épurée est amenée à température corporelle, ce qui facilite le mélange. 9 b/ La solution tampon Lorsque le tampon souhaité est le bicarbonate, plutôt que l’acétate, deux concentrés séparés sont utilisés puisque le bicarbonate n’étant pas soluble en présence de calcium. Le concentré d’ions qui contient alors de petites doses d’acide acétique ce qui évite la précipitation de carbonate calcique et de carbonate de magnésium lors du mélange avec le bicarbonate, est appelé concentrat acide [6]. c/ La composition du dialysat Le mélange proportionnel d’eau traitée et de concentrés ioniques se fait selon certaines données imposées à la machine, afin d’obtenir : – un liquide isotonique en Na+ et Cl- par rapport au plasma, – un liquide hypertonique en Ca++, – et hypotonique en K+ et Mg++. La composition du dialysat est en fonction des paramètres des patients. d/ Le circuit du dialysat Une fois le mélange est effectué, le dialysat passe par une pompe de dégazage (pour enlever les micro-bulles d’air) puis par la chambre de balance, avant d’être injecté dans le compartiment dialysat du dialyseur. Un contrôle de la qualité du dialysat est effectué par une mesure de la conductivité et de la température avant d’être injecté vers le dialyseur. La mesure de la conductivité du dialysat est une manière électrochimique d’évaluer sa composition chimique. Lorsque la conductivité et/ou la température du dialysat s’écarte de certaines limites imposées (fourchettes de conductivité (13,0-13,5 mS/cm) et de température (36°-40°)), une alarme sonore est automatiquement activée et le dialyseur court-circuité par un système de « by-pass », qui envoie directement le dialysat à l’égout [6]. Sur le circuit de sortie du dialysat sur le dialyseur, il existe un détecteur de sang, qui témoigne d’une rupture de la membrane du dialyseur lorsqu’il est activé. Dans ce cas, une alarme sonore ainsi que le by-pass du dialysat et l’arrêt des pompes du circuit sanguin, sont stimulés (Figure 3). La circulation continue du dialysat est assurée par un corps de pompe situé sur le circuit après le dialyseur. Le débit du dialysat est généralement affiché et doit se situer entre 300 et 600 ml/min. lorsque le débit chute, une alarme est activée mais la séance se poursuit. 10 Figure 3 : Différents médiateurs du circuit du dialysat et du circuit sanguin [7] 

 Les dialyseurs 

La membrane semi-perméable des dialyseurs est une membrane autorisant le passage d’eau, d’électrolytes et de solutés de petits poids moléculaires sans le passage de protéines et des éléments figurés du sang [6]. Elle est caractérisée par plusieurs aspects : a/ Construction générale Il existe des dialyseurs capillaires et des dialyseurs en plaque ; Les dialyseurs capillaires sont habituellement les plus préférés car le rapport volume du compartiment sanguin/surface de la membrane étant plus faible, ce qui correspond à un plus faible volume d’amorçage sanguin pour une même efficacité [6]. Les dialyseurs à plaques ont cependant l’avantage de coaguler un peu moins vite. 1 b/ Nature des membranes de dialyse : Les membranes de dialyse se composent soit :  De polymères d’origine naturelle comme la cellulose régénérée.  De polymères d’origines naturelles modifiées chimiquement ou synthétiquement.  De polymères et de co-polymères synthétiques obtenus à partir de produits dérivés de l’industrie pétrochimique. b.1.MD de cellulose non substituée (cuprophane) – Polysaccharide composant des végétaux – Avantages :  Paroi fine (5-10 μm)  Faible coût – Inconvénients : . Contient un groupement hydroxyle OH => Activation du complément => Faible biocompatibilité  Pores de petit diamètre = Élimination de substances de petit poids moléculaire.  Le flux convectif est plus faible que les membranes synthétiques.  Faible perméabilité hydraulique. b.2.MD de cellulose modifiée – Membranes semi-synthétiques faites de polymères naturels modifiés chimiquement ou synthétiquement aboutissant à la neutralisation des groupements radicaux OH. – On distingue 4 types : . Acétate de cellulose : . Substitution des groupes OH par acétate . Diacétate de cellulose : substitution de 2 –OH . Triacétate de cellulose : substitution des 3 –OH . Hémophane : substitution OH par diethylaminoethyl (DEAE) . Excebrane : modification par vitamine E – Avantages : . Meilleure biocompatibilité : Hémophane < diacétate < triacétate . Augmentation de la taille des pores : élimination de substances de plus grand poids moléculaire. 12 . Augmentation de la perméabilité hydraulique : . Hémophane : KUF < 10 . Diacétate de cellulose : KUF 10-20 . Triacétate de cellulose : KUF > 20 b.3.Membrane synthétique : – Faites de polymères et de co-polymères synthétiques obtenus à partir de produits dérivés de l’industrie pétrochimique – Caractéristiques : . Réactivité chimique faible (pas de groupes -OH) = Bonne biocompatibilité . Paroi épaisse (40 à 50 μm) . Taille des pores élevée : Elimination de substances de gros PM . Perméabilité hydraulique élevée : Kuf 20-50 . Utilisables en hémofiltration et en HDF . Coût élevé b.4.Autres caractéristiques physico-chimiques : – Hydrophilie . Capacité que présente une membrane à retenir l’eau mise à son contact : Fort pouvoir diffusif . Ex : Cellulose régénérée, Hémophan… – Hydrophobie . Membrane sans aptitude à retenir l’eau : Fort pouvoir convectif et forte proportion à adsorber les protéines . Ex : Polyamide, Polysulfone… . Ex : Polyacrylonitrile (AN69), Polyméthylméthacrylate… c/ Surface d’une membrane Celle-ci se situe habituellement entre 0.8 – 2 m². L’utilisation de dialyseur à grande surface membranaire améliore la dialysance de tous les éléments qui filtrent à travers la membrane et donc en particulier des petites molécules. d/ Le coefficient d’ultrafiltration Habituellement il est de l’ordre de 4 à 12 ml/H.mmHg. Ce coefficient, qui reflète la taille des « mailles » constituant la membrane semi perméable, peut-être porté jusqu’à 60 ml/h.mmHg .