Bien que la transplantation cardiaque soit la modalité thérapeutique la plus efficace pour l’insuffisance cardiaque en phase terminale, moins de 50 % des donneurs potentiels deviennent de véritables donneurs de cœur. La principale cause de sous-utilisation du cœur du donneur est le temps ischémique maximal de 4 h autorisé lors d’un arrêt mécanique avec stockage frigorifique, ce qui limite la distribution géographique des cœurs en raison des limites de temps de transport. Il est important de noter que la durée ischémique prolongée est un facteur de risque important de dysfonctionnement primaire du greffon (DPI), lorsque le débit cardiaque du donneur est insuffisant pour la perfusion d’organes. Le DPI est un défi important qui survient dans 10 à 20 % des transplantations cardiaques. Alors que le taux de mortalité par transplantation cardiaque à 1 mois est d’environ 8 %, le DPI représente 39 % de ces décès.
L’utilisation clinique récente de dispositifs de perfusion ex situ normothermiques disponibles dans le commerce a prolongé le temps de sortie du corps des cœurs de donneurs tout en réduisant le temps d’ischémie froide. Cette technologie a apporté des avantages considérables en ce sens qu’elle permet aux donneurs d’être jumelés avec des receveurs sur de longues distances géographiques. La perfusion ex situ a également facilité l’utilisation de cœurs de donneurs « marginaux » présentant des caractéristiques telles que l’hypertrophie ventriculaire, des temps ischémiques plus longs et un âge plus avancé du donneur. Dans un essai clinique récent d’un système de perfusion cardiaque ex vivo , les taux de DPI sévère du ventricule gauche (VG) ou du ventricule droit (VD) sont restés élevés à 10,7 % pour les cœurs de donneurs décédés en cas de mort cérébrale (DBD) malgré une perfusion cardiaque normothermique pendant le transport de l’organe vers l’hôpital receveur1. En effet, les taux de DPI sévère nécessitant une assistance circulatoire mécanique sont encore plus élevés pour les cœurs de donneurs décédés de mort cardiaque (DCD). De plus, une perfusion hypothermique continue du cœur du donneur avec une solution de conservation à froid a été utilisée pour le transport. Ces approches novatrices s’articulent autour de la perfusion dans plusieurs conditions : perfusion avec du sang autologue ou une solution de conservation, perfusion à des températures normothermiques (37 °C) ou froides (4-10 °C), et perfusion ex situ à l’aide d’un appareil de pompe ou in vivo à l’aide de la perfusion régionale normothermique (NRP). Les avantages cliniques précis de certaines approches par rapport à d’autres ne sont pas clairement définis, mais les modèles de recherche permettront l’étude systématique de chaque combinaison d’approches.
L’utilisation de modèles murins d’évaluation cardiaque présente l’avantage de disposer d’un large éventail de modèles de souris transgéniques pour l’étude détaillée des mécanismes moléculaires du DPI et d’autres affections impliquant une altération de la fonction cardiaque (par exemple, l’infarctus du myocarde). Li et al.2 décrivent une technique élégante de transplantation de cœurs de donneurs murins à l’aide d’une technique de « brassard » dans la région cervicale des souris receveuses. Cela présente des avantages significatifs en termes de facilité technique de performance, d’accessibilité pour l’évaluation des greffons et de possibilité d’effectuer une imagerie intravitale à deux photons (par exemple, pour le suivi des leucocytes). Noly et al.3 rapportent également l’utilisation de souris dans des études ex situ de la fonction cardiaque, avec l’avantage similaire de l’accès à un large éventail de modèles transgéniques. La perfusion ex situ avec le tampon de Krebs permet d’étudier la biologie de conservation des cellules cardiaques natives sans réponses cellulaires réceptrices. Cela permettra aux chercheurs d’examiner plus en détail la biologie de préservation du cœur natif sans infiltrer les leucocytes, ce qui ajoutera de la complexité à l’événement de reperfusion. De plus, Noly et al.3 illustrent une méthode d’évaluation de la fonction cardiaque du cœur gauche et du cœur droit à l’aide d’un petit ballon dans ce modèle ex situ . Compte tenu de la fréquence de l’insuffisance cardiaque droite isolée dans les transplantations cardiaques cliniques, il s’agit d’une technique très pertinente pour évaluer l’insuffisance univentriculaire par rapport à l’insuffisance biventriculaire.
Le don de cœur DCD prend de l’ampleur en tant que source importante de cœurs de donneurs pour la transplantation. Le modèle de transplantation cardiaque de DCD de rat présenté par Quader et al.4 fournit une plate-forme animale importante de taille moyenne pour l’étude des cœurs de donneurs de DCD et permet de tester une variété d’agents susceptibles d’atténuer les lésions cardiaques lors du don de DCD. Le protocole de don de DDC chez les rongeurs reflète celui des procédures de prélèvement d’organes cliniques. Les modèles d’évaluation cardiaque chez les rongeurs sont essentiels pour l’étude des mécanismes moléculaires et le dépistage de traitements potentiellement efficaces, et ils ont l’avantage de l’échelle en ce sens qu’ils permettent l’utilisation de groupes expérimentaux relativement importants. Cependant, la question de savoir si les informations obtenues sur les rongeurs sont pertinentes pour les patients humains est une préoccupation légitime. Ainsi, les plateformes de grands animaux (y compris les cœurs humains utilisés pour la recherche) servent à valider les connaissances acquises à partir de modèles d’animaux plus petits. Khalil et al.5 décrivent un modèle porcin de PNR avec des cœurs de porc utilisant l’oxygénation par membrane extracorporelle. Leur groupe met également en évidence des différences importantes par rapport aux réponses cardiaques humaines en ce qui concerne l’arythmogénicité cardiaque. Ce système permet de mettre à l’essai diverses stratégies pharmacologiques et non pharmacologiques pour réhabiliter les cœurs atteints de TDC en vue d’une transplantation dans ce contexte. Dang Van et al.6 ajoutent encore à la sophistication de l’évaluation hémodynamique des cœurs de grands animaux en incorporant des boucles pression-volume à l’aide de cathéters de conductance et d’échocardiographie de surface. La NRP présente l’avantage distinct de permettre l’évaluation des cœurs dans des conditions de travail « chargées » par rapport aux configurations de Langendorff « non fonctionnelles » utilisant la perfusion ex situ conventionnelle.
Outre l’étude du cœur entier, la fonction contractile peut être évaluée au niveau de la cellule unique, comme l’illustrent Lavey et al.7. Le raccourcissement du sarcomère et les flux de calcium peuvent être mesurés avec une grande précision dans les myocytes uniques. L’édition moléculaire au niveau cellulaire peut être réalisée efficacement à l’aide de diverses techniques de transfert de gènes (par exemple, la transfection virale), et les effets peuvent être évalués au niveau cellulaire. Il s’agit d’un outil de dépistage important pour de nouvelles thérapies et pour comprendre les mécanismes sous-jacents de la dysfonction cardiaque. Bermea et al.8 fournissent une méthode fiable pour étudier les composants immunitaires et leur rôle dans la médiation des lésions cardiaques. La capacité de capturer toutes les cellules immunitaires d’intérêt dans le cœur est une condition préalable au développement d’une compréhension précise des réponses immunitaires aux lésions cardiaques. Les techniques décrites peuvent être combinées avec les plateformes cardiaques ex situ et NRP susmentionnées pour l’étude de l’immunité dans la préservation, les lésions et la réparation cardiaques.
Cette collection de méthodes rassemble certaines des techniques de pointe pour l’évaluation des lésions cardiaques et de la fonction. Bien que de nombreux modèles soient conçus pour l’étude du DPI après préservation cardiaque, cette collection reste pertinente pour l’étude de la fonction cardiaque dans d’autres contextes (par exemple, l’ischémie chaude globale ou régionale, les cardiomyopathies génétiques). Nous sommes optimistes que ces outils de recherche amélioreront la compréhension du DPI et faciliteront la découverte de nouvelles thérapies pour préserver la fonction cardiaque après une blessure.