D É V E L O P P E M E N T, R E C H E R C H E E T S U C C È S D U R E I N A R T I F I C I E L

COMPRENDRE L’HÉMODIALYSE

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L’hémodialyse – de ses débuts à nos jours

Les bases historiques de l’hémodialyse

L’hémodialyse

Les débuts de la dialyse

Le premier traitement par dialyse réussi

Le rein artificiel à tambour rotatif

Dialyse et ultrafiltration

Autres développements

L’abord vasculaire et la dialyse chronique

L’hémodialyse moderne

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L’ H É M O D I A LY S E – D E S E S D É B U T S À N O S J O U R S

Lorsque l’organisme humain présente des symptômes d’urémie (em-poisonnement par excès d’urée), c’est le signe d’une baisse voire d’une défaillance totale de la fonction des reins. L’ étymologie grecque de ce mot suggère que cette affection est connue depuis beaucoup plus long-temps que les moyens de soigner efficacement les personnes atteintes de ce trouble, qui peut être mortel.

Ce n’est que dans les années 1940 que des chercheurs ont établi des bases scientifiques solides qui permettront de procéder aux premières expérimentations thérapeutiques. Ce progrès est le fruit du travail acharné de médecins et de biologistes persévérants qui, avec leurs découvertes et leurs inventions, ont ouvert la voie à cette technique qui fera l’objet de nombreux perfectionnements au fil des décennies.

Cette brochure explique le développement de l’ hémo-dialyse et du rein artificiel (dialyseur) – des inventions qui contribuent à la vie et à la qualité de vie de millions de patients traités par hémo-dialyse dans le monde.

A U C O U R S D E L’ H É M O D I A -LY S E , L E P R O C E S S U S D ’ É P U -R A T I O N E S T C O N T R Ô L É PA R D E S M A C H I N E S D E D I A LY S E U LT R A M O D E R N E S .

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L E S B A S E S H I S T O R I Q U E S D E L’ H É M O D I A LY S E

L’insuffisance rénale aigüe et chronique, qui, si elle n’est pas traitée, peut conduire

au décès du patient en quelques jours ou semaines, est une maladie aussi vieille

que l’humanité. Dans la Rome antique, puis au Moyen-Âge, on soignait l’urémie

avec des bains chauds, des cures de sudation, des saignées et des lavements. Les

méthodes actuelles de traitement de l’insuffisance rénale utilisent des processus

physiques tels que l’osmose et la diffusion qui se produisent universellement dans la

nature lors du transport de l’eau et des substances en solution.

La première description scientifique de ces phé-

nomènes naturels provient du célèbre chimiste

écossais Thomas Graham, considéré comme le « père

fondateur de la dialyse ». L’osmose et la dialyse ont

tout d’abord été des méthodes d’intérêt en chimie

pour la séparation de substances en solution ainsi

que l’élimination de l’eau dans les solutions à l’aide

de membranes semi-perméables (qui ne laissent

passer que certaines substances). Avec un grand

sens de l’anticipation, Graham avait indiqué dans ses

travaux que ces processus pourraient être appliqués

en médecine.

Le mot « hémodialyse » désigne aujourd’hui une

technique extracorporelle au cours de laquelle le

sang des malades rénaux est débarrassé des subs-

tances urémiques en dehors du corps. Le processus

d’épuration lui-même, qui repose sur l’utilisation

d’une membrane semi-perméable, est fondé sur

les grands travaux de recherche de Graham, Fick et

d’autres chercheurs.

Manuscrit de « Bakerian Lecture »de Thomas Graham, de la Royal Society of London (1854), sur le « pouvoir osmotique ».

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L ’ H É M O D I A LY S E

Lors de l’hémodialyse, le sang est épuré à l’extérieur du corps. Du sang prélevé dans

un vaisseau sanguin circule dans un filtre synthétique, le « dialyseur ». Dans le dialy-

seur, qui est aussi appelé « rein artificiel », le sang est épuré avant d’être redirigé vers

le corps. Le sang débarrassé de ses déchets est ensuite restitué au patient. Le proces-

sus est commandé par une machine de dialyse, qui a pour fonction, entre autres, de

pomper le sang, d’ajouter un anticoagulant et de réguler le processus d’épuration.

L’hémodialyse est généralement pratiquée au moins trois fois par semaine, à raison

d’environ trois à six heures par séance, généralement dans un centre d’hémodialyse.

Il peut aussi être envisagé de pratiquer l’hémodialyse à domicile, au lieu d’un centre

d’hémodialyse. Plusieurs types de dialyse à domicile existent et permettent au patient

d’intégrer le traitement dans son quotidien.

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Pompe

Sang du patient

Sang vers le patient

Dialysat saturé

Dialysat frais

Anticoagulant

Dialyseur (filtre)

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La première description historique d’une telle technique date de 1913. Abel,

Rowntree et Turner ont réalisé une « dialyse » sur des animaux anesthésiés dont le

sang circulait dans des tubes membranaires semi-perméables en collodion, un ma-

tériau membranaire à base de cellulose. On ne saurait dire aujourd’hui si Abel et ses

collaborateurs cherchaient dès le départ à appliquer cette technique au traitement

de l’insuffisance rénale. Il ne fait cependant aucun doute que la dialyse telle qu’elle

est connue aujourd’hui, repose toujours sur les principaux éléments qui composaient

le dispositif de « vivi-diffusion » développé par Abel..

Pour faire circuler le sang à travers le «

dialyseur », il fallait inhiber la coagulation

sanguine, au moins temporairement.

Pour cela, Abel et ses collaborateurs ont

employé une substance appelée « hirudine

». Identifiée en 1880 dans la salive de

la sangsue, elle présente des propriétés

anticoagulantes.

Le premier traitement par dialyse chez

l’Homme a été entrepris par un médecin

allemand originaire de Gießen, Georg

Haas. Haas aurait dialysé le premier

patient insuffisant rénal à l’été de l’année

1924 à la clinique universitaire de Gießen, après des expérimentations préliminaires.

Dans les années suivantes et jusqu’en 1928, Haas a dialysé six autres patients,

dont aucun n’a toutefois survécu, probablement en raison de leur état de santé

très critique et de l’efficacité insuffisante de la dialyse. Le dialyseur de Haas, dont

la membrane était elle aussi en collodion, a été produit dans différents modèles et

différentes dimensions.

Dispositif de vivi-diffusion d’Abel et de ses collaborateurs, 1913

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Comme Abel, Haas utilisait de l’hirudine comme anticoa-

gulant lors de ses premières dialyses. Comme cette subs-

tance provenait d’une espèce très éloignée de l’Homme

et était insuffisamment purifiée, elle était fréquemment

à l’origine de complications graves dues à des réactions

allergiques. À l’occasion de sa septième et dernière

expérimentation, Haas a utilisé de l’héparine. L’héparine

est un anticoagulant universel naturellement présent chez

tous les mammifères. Malgré la purification insuffisante

de ces préparations, elles entraînaient des complications

moins graves que l’hirudine et, surtout, elles pouvaient

être produites en plus grandes quantités. Après le déve-

loppement de techniques de purification plus efficaces, en

1937, l’héparine est toujours utilisée aujourd’hui comme

anticoagulant.

Le Dr. Georg Haas, lors de la dialyse d’un patient à l’université de Gießen, en Allemagne

L’ H É PA R I N E est un anticoagu-lant universel qui est administré au cours de l’hé-modialyse pour ralentir la coagu-lation sanguine.

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L E P R E M I E R T R A I T E M E N T PA R D I A LY S E R É U S S I

À l’automne 1945, le Néerlan-

dais Willem Kolff a réussi à

accomplir ce qui avait tenu Haas

en échec. Kolff a utilisé un rein

artificiel à tambour rotatif pour

dialyser une patiente de 67 ans

qui avait été admise à l’hôpital

pour une insuffisance rénale

aiguë. Après une semaine de

traitement, la patiente a pu quit-

ter l’hôpital avec une fonction

rénale normale. Cette réussite a démontré la faisabilité du concept élaboré par Abel

et Haas et est devenue la première avancée majeure dans le traitement de patients

souffrant de maladie rénale.

Le succès de Kolff était dû notamment aux perfectionnements techniques de

l’équipement utilisé dans le traitement. Le rein artificiel « à tambour rotatif » de

Kolff utilisait des tubes membranaires en

cellophane - un nouveau matériau à base de

cellulose conçu initialement pour l’embal-

lage alimentaire. Pendant le traitement, ces

tubes remplis de sang étaient enroulés au-

tour du tambour en bois, qui tournait dans

une solution d’électrolytes appelée « dialysat

». Lorsque les tubes membranaires passaient

dans la solution, les toxines urémiques

passaient dans ce « liquide de lavage » selon

certaines lois physiques.

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Willem Kolff

Rein artificiel à tambour rotatif de Kolff (1943)

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L E R E I N A R T I F I C I E L À T A M B O U R R O T A T I F

Plusieurs exemplaires du rein artificiel à tambour rotatif

de Kolff ont traversé l’Atlantique pour rejoindre l’hôpi-

tal Peter Brent Brigham de Boston, où ils ont fait l’objet

d’importants perfectionnements techniques. Les machines

modifiées ont été baptisées « rein de Kolff-Brigham » et

ont été expédiées de Boston vers 22 hôpitaux dans le

monde, entre 1954 et 1962.

Le rein de Kolff-Brigham a passé l’épreuve du feu dans

les conditions extrêmes de la Guerre de Corée. Le recours

à la dialyse a permis d’augmenter le taux de survie moyen

des soldats qui souffraient d’insuffisance rénale post-trau-

matique et donc de gagner du temps pour d’autres

interventions médicales.

Dialyse aigüe pendant la Guerre de Corée (1952)

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Une des principales fonctions du rein naturel, en plus de l’élimi-

nation des toxines urémiques, est l’élimination de l’eau en excès

de l’organisme. En cas de défaillance du rein, le rein artificiel

(dialyseur) prend le relais et supplée cette fonction.

Le processus au cours duquel l’eau du plasma du patient est « exprimée » au travers

de la membrane du dialyseur par différence de pression, est appelé « ultrafiltration ».

En 1947, le Suédois Nils Alwall a publié des travaux scientifiques sur un dialyseur

modifié, qui permettait de façon plus perfectionnée de combiner les processus né-

cessaires de dialyse et d’ultrafiltration par rapport au rein artificiel de Kolff classique.

Les membranes de cellophane

(tubes en cellophane) utilisées

dans ce dialyseur pouvaient

être exposées à une pression

supérieure car elles étaient

placées entre deux grilles pro-

tectrices en métal. Toutes les

membranes se trouvaient dans

un cylindre hermétiquement

fermé, si bien que différents

rapports de pression pouvaient

être utilisés.

Nils Alwall en 1946, avec un premier modèle de machine de dialyse.

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Après que Kolff a démontré que des

patients urémiques pouvaient être traités

avec succès par des reins artificiels, de

nombreuses activités ont été initiées

dans le monde entier dans les années

suivantes, dans le but de développer

des dialyseurs plus perfectionnés et plus

efficaces. Les « dialyseurs à flux paral-

lèles » ont constitué un développement

majeur au cours de cette période : au lieu

de faire circuler le sang dans des tubes

membranaires, ces machines dirigeaient

le sang au travers de poches membra-

naires agencées sur plusieurs niveaux.

Ce développement a commencé avec le

dialyseur original de Skegg-Leonards en

1948, avant d’atteindre son apogée technique en 1960, avec le dialyseur de Kiil

présenté par le Norvégien Fredrik Kiil. Ces dialyseurs sont les prédécesseurs des

dialyseurs à plaques actuels.

Parallèlement au perfectionnement technique des dialyseurs, les bases scienti-

fiques sur le transport des substances au travers de membranes ont été élargies et

appliquées spécifiquement à la dialyse. Ces travaux ont conduit à une description

quantitative du processus de dialyse et ont permis le développement de dialyseurs

présentant des caractéristiques bien définies.

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Premier modèle du dialyseur de Kiil.

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L A D I A LY S E C H R O N I Q U E

Malgré les vastes avancées techniques, dans les premières années de la dialyse, il était

encore difficile d’obtenir l’accès à la quantité nécessaire de sang du patient pour le

traitement. Habituellement, pour assurer un accès vasculaire, une canule en verre était

placée chirurgicalement dans un vaisseau sanguin. Mais compte tenu de la complexité

de la chirurgie et sachant que la canule ne pouvait pas rester longtemps en place dans

le vaisseau, il était impossible de soigner et maintenir en vie les patients souffrant

d’insuffisance rénale chronique, qui nécessitaient une dialyse continue.

Une première avancée dans ce domaine est intervenue en 1960 aux États-Unis, avec

les travaux de Belding Scribner. L’abord vasculaire plus tard appelé « shunt de Scrib-

ner », assurait durant plusieurs mois un accès relativement simple aux vaisseaux san-

guins du patient, ouvrant ainsi pour la première fois la possibilité de traiter les patients

atteints d’insuffisance rénale chronique par la dialyse. Ce shunt se trouvait sur une

plaque qui était fixée par exemple au bras du patient. Deux canules en téflon étaient

placées chirurgicalement dans des vaisseaux sanguins adéquats

du patient. Les extrémités des deux canules étaient connectées

ensemble à l’extérieur du corps en court-circuit – d’où le nom de

« shunt ». Pour la dialyse, on ouvrait le shunt et on le branchait

au dialyseur. Au cours de travaux de perfectionnement, des

shunts optimisés, entièrement en matériaux souples, ont été mis

au point à partir de 1962.

Mais l’avancée la plus déterminante dans le domaine de l’accès

vasculaire s’est produite en 1966 avec Michael Brescia et James Cimino. Leurs tra-

vaux restent d’une importance majeure pour la dialyse aujourd’hui. Au cours d’une

intervention chirurgicale, ils ont joint une artère du bras avec une veine. Cette veine

n’étant pas habituellement exposée à la pression artérielle élevée, elle s’est fortement

dilatée. Des aiguilles pouvaient ensuite être placées plus facilement dans cette veine,

qui se trouvait sous la peau, ce qui permettait un accès répété. Cette technique a

réduit le risque d’infection et permis de prolonger un traitement par dialyse pendant

Une séance de dialyse durait

environ

12 hau début des années 1970

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plusieurs années. Aujourd’hui, la « fistule artérioveineuse » (AV) est toujours l’abord

vasculaire de prédilection pour les patients dialysés. Certaines fistules AV ont été réali-

sées il y a plus de 30 ans et sont toujours utilisées.

Ce développement a permis le traitement de longue durée des patients souffrant

d’insuffisance rénale chronique. Au printemps 1960, un shunt a été posé à l’Amé-

ricain Clyde Shields par Scribner, à Seattle : il a été le premier patient hémodialysé

chronique. Shields a survécu pendant onze ans à son insuffisance rénale chronique,

avant de décéder en 1971 des suites d’une maladie cardiaque.

À la suite de ce succès, le premier programme d’hémodialyse chronique au monde

a été mis en place à Seattle au cours des années suivantes. Durant ces années,

Scribner et son équipe se sont abstenus de faire breveter nombre de leurs inventions

et développements, car ils voulaient assurer la diffusion rapide de leurs techniques de

maintien en vie.

Avec le développement de meilleurs abords vasculaires, les malades rénaux chro-

niques pouvaient, pour la première fois, obtenir un traitement efficace. Néanmoins,

au début des années 1970, une séance de dialyse durait douze heures et était très

chère, en raison du coût élevé du matériel et des traitements. Tous les malades rénaux

n’avaient donc pas accès à ce traitement vital : aux États-Unis, par exemple, des co-

mités étaient chargés d’attribuer les rares places de traitement disponibles et donc de

prendre la difficile décision entre la vie et la mort.

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Clyde Shields (1921–1971) Belding H. Scribner (1921–2003)

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NE L ’ H E M O D I A LY S E M O D E R N E

Après les premiers succès obtenus à Seattle, l’hémodialyse s’est établie dans le

monde entier comme traitement de prédilection pour les malades atteints d’insuffi-

sance rénale chronique et aiguë. Les matériaux des membranes, les dialyseurs et les

générateurs de dialyse ont été constamment perfectionnés et fabriqués industrielle-

ment en nombre croissant. Le développement du dialyseur à fibres creuses en 1964

a constitué une étape majeure. Le dialyseur à fibres creuses a remplacé les grands

tubes membranaires et les membranes plates des dialyseurs habituels par de nom-

breuses membranes creuses aussi fines que des capillaires. Cette technique a permis

de produire des dialyseurs offrant une grande surface pour assurer une efficacité

suffisante du traitement par dialyse. Le développement des techniques de fabrica-

tion industrielle nécessaires dans les années suivantes a permis la production d’un

grand nombre de dialyseurs à usage unique à prix raisonnables. Aujourd’hui, les

dialyseurs sont en polysulfone entièrement synthétique, une matière plastique qui

* Les parois des fibres creuses d’un dialyseur ont une épaisseur d’à peine 0,035 mm.

* Un dialyseur peut contenir jusqu’à 20 000 fibres creuses.

Dialyseurs de dernière génération – produits par Fresenius Medical Care

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présente de bonnes propriétés d’épuration et une bonne

tolérance pour les patients. Ils reposent aujourd’hui en-

core, sur ces mêmes techniques. Par ailleurs, des généra-

teurs de dialyse modernes surveillent les patients pour

identifier et traiter rapidement les situations critiques au

cours du traitement. Elles sont dotées de systèmes effi-

caces de monitoring et de gestion des données, et leur

convivialité n’a fait que s’améliorer ces dernières années.

Les générateurs de dialyse de toute dernière génération

utilisent de plus en plus des appareils à commande nu-

mérique, des technologies en ligne modernes ainsi que

des logiciels spéciaux.

Le recours toujours plus répandu à

l’hémodialyse dans la pratique cli-

nique a permis aux sciences médicales

de mieux comprendre les particulari-

tés des malades rénaux chroniques.

Les défis que pose actuellement le

traitement des patients atteints d’une maladie rénale,

contrairement à ceux présentés ici aux débuts de la

dialyse, ne découlent plus de l’absence de possibilités

thérapeutiques ou organisationnelles. Bien plus, ils sont

soulevés par le grand nombre de patients nécessitant

une dialyse, les complications résultant de longues an-

nées de traitement, et la complexité démographique et

médicale croissante de la population de patients, dont le

traitement aurait été inimaginable sans les travaux des

grands pionniers présentés ici.

de tous les patients dialysés sont traités par

hémodialyse.

Machine d’hémodialyse 6008 de Fresenius Medical Care

Jusqu’à

120 Ide sang circulent dans les tubulures au cours d’un trai-tement par dialyse.

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Fresenius Medical Care est un leader mondial en matière de produits et de services pour les personnes atteintes de maladies rénales, dont plusieurs millions bénéficient d’un traitement par dialyse. Dans notre réseau international de centres de dialyse, nous prenons en charge des centaines de milliers de patients dialysés. Fresenius Medical Care est aussi un leader dans le domaine des produits de dialyse, comme les appareils et filtres de dialyse. De plus, dans le domaine de la gestion des soins, l’entreprise élargit son portefeuille de services médicaux complémentaires pour la dialyse.Retrouvez de plus amples informations sur notre entreprise ainsi que sur l’histoire de la dialyse, sur notre site Internet :

www.freseniusmedicalcare.com

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