Comment le rein artificiel a-t-il été créé?

Base historique de l'hémodialyse

L'insuffisance rénale aiguë et chronique peut conduire à la mort si elle n'est pas traitée. La maladie est aussi ancienne que l'humanité. Dans la Rome antique, puis au Moyen Âge, l'urémie était traitée par des bains chauds, la stimulation de la transpiration, des saignées et des lavements. Aujourd'hui, la procédure repose sur les processus physiques de l'osmose et de la diffusion.

Les premières descriptions scientifiques de l'hémodialyse sont apparues au XIXe siècle et sont dues au chimiste écossais Thomas Graham, surnommé le «père de la dialyse». L'osmose et la diffusion sont des phénomènes naturels courants qui sont devenus des techniques populaires dans les laboratoires de chimie. Elles étaient utilisées pour isoler des substances dissoutes, pour éliminer l'eau des solutions à travers des membranes semi-perméables. Très en avance sur son temps, Graham a souligné dans un article l'utilisation potentielle de ces phénomènes en médecine. Aujourd'hui, l'hémodialyse est une procédure extracorporelle dont l'action est de filtrer les substances urémiques du sang.

Les débuts de la dialyse

Une description historique de la dialyse a été publiée pour la première fois en 1913. D. Abel, L. Rowntree et B. Turner ont pratiqué la dialyse sur des animaux sous anesthésie. Le sang était canalisé à l'extérieur du corps à travers des tubes de membranes de collodion semi-perméables. On ne sait pas exactement si les scientifiques avaient prévu dès le départ d'utiliser cette procédure pour traiter l'insuffisance rénale. Cependant, la médecine moderne utilise toujours les éléments de base de la machine d'Abel pour la dialyse. Avant que le sang ne soit envoyé dans l'appareil de dialyse, la capacité de coagulation doit être temporairement inhibée. Abel et ses collègues ont utilisé l'hirudine, une substance identifiée comme un élément anticoagulant dans la salive des sangsues.

Georg Haas — un médecin allemand de la ville de Giessen a réalisé les premiers traitements de dialyse sur des êtres humains. Jusqu'en 1928, il a mené des expériences sur des patients, mais ceux-ci n'ont pas survécu. Cela était probablement dû à l'état critique et au manque d'efficacité de la procédure. Le dialyseur de Haas était également équipé d'une membrane au collodion. Comme Abel, le médecin a utilisé l'hirudine lors des premières séances de dialyse. Mais cette substance a posé des problèmes car elle provoquait des réactions allergiques. Au fil du temps, Georg a utilisé l'héparine, l'anticoagulant universel des mammifères. Après avoir mis au point des méthodes efficaces pour purifier la substance, celle-ci a été approuvée en tant qu'anticoagulant essentiel et est utilisée aujourd'hui.

Faits historiques sur l'utilisation réussie du rein artificiel

Le 17 mars 1943, l'interniste néerlandais Willem Kolf a réalisé la première hémodialyse réussie au monde à l'aide d'un rein artificiel. Le patient était Janne Skreiver, âgé de 29 ans. En 22 minutes, le médecin a débarrassé l'urée de 200 millilitres de sang. L'état du patient s'en est trouvé considérablement amélioré.

Willem a créé l'appareil en 1942. La fabrication a été commandée à l'usine de plats émaillés. Le premier appareil a été fabriqué sous la forme d'un réservoir et d'un tambour léger en acier inoxydable à partir d'une épave d'aluminium d'un bombardier allemand abattu. Un tube de cellophane est rempli de sang et enroulé sur le tambour, qui tourne dans un bain rempli de solution. La rotation a été obtenue grâce au moteur d'une machine à coudre Singer, qui est tombé en panne pendant la procédure. La femme de l'inventeur a dû le faire tourner à la main pendant 15 minutes.

Pour former une membrane destinée à la purification du sang, le médecin a choisi de la cellophane américaine, utilisée dans la production de saucisses. Ce matériau est peu coûteux mais résistant. Le thérapeute remplit le tube de sang et d'urée et le rince dans une solution physiologique. Une purification complète du sang d'un adulte nécessitait 10 mètres de cellophane. Pour cette invention, Kolf a acheté tous les stocks de ruban de cellophane de la capitale.

Le rein à tambour

Le rein à tambour rotatif de Willem Kolfe a traversé l'Atlantique et est arrivé dans un hôpital de Boston appartenant à Peter Brent Brigham. L'appareil d'hémodialyse subit d'importantes améliorations techniques. L'appareil est ensuite connu sous le nom de rein artificiel Colf-Brigham. Entre 1954 et 1962, les appareils ont été livrés à 22 hôpitaux dans le monde.

Auparavant, le rein à tambour rotatif avait été testé sur le terrain dans des conditions extrêmes. Il a été utile pendant la guerre de Corée. Grâce au traitement par dialyse, le taux de survie des soldats souffrant d'insuffisance rénale post-traumatique s'est considérablement amélioré. Cela a permis de gagner du temps pour les procédures médicales.

Dialyse et ultrafiltration

En plus de filtrer les toxines urémiques, le rein naturel a une autre fonction importante : l'élimination de l'eau en excès. Lorsque l'organe est défaillant, sa fonction est remplacée par un rein artificiel, appelé appareil de dialyse. Le processus au cours duquel l'eau plasmatique sous pression est expulsée du patient à travers la membrane du dialyseur est appelé ultrafiltration.

En 1947, Neils Alwall a publié un article scientifique décrivant un dialyseur modifié. L'appareil serait capable de réaliser la dialyse et l'ultrafiltration mieux que le rein de Kolf. Les membranes de cellophane utilisées dans l'appareil pouvaient résister à une plus grande pression en étant placées entre deux grilles métalliques de protection. Toutes les membranes ont été placées dans un cylindre scellé pour créer différents rapports de pression.

Création d'un accès vasculaire

Belding Scribner a réalisé une percée dans le domaine de la dialyse aux États-Unis en 1960, que l'on appellera plus tard la dérivation de Scribner. Cette méthode constituait un moyen simple d'accéder au système circulatoire, dont l'utilisation a été encouragée en l'espace de quelques mois. La dérivation était placée sur une plaque fixée au corps du patient. Une canule était implantée chirurgicalement dans une veine et l'autre dans une artère. Les canules étaient connectées pour former un circuit de circulation, appelé plus tard «shunt». Ce circuit était ouvert et relié à un appareil de dialyse pendant la procédure de traitement.

En 1962, les shunts étaient fabriqués en matériaux souples. En 1966, Michael Brescia et James Cimino ont réalisé une percée importante et désormais significative dans le domaine de l'accès vasculaire. Ils ont établi une connexion entre une artère et une veine du bras au cours d'une intervention chirurgicale. La veine n'était pas soumise à une pression artérielle importante ni à un gonflement. Ainsi, l'aiguille a pu être placée plus facilement lors d'un accès répété. Cette technique réduisait le risque d'infection et permettait l'hémodialyse pendant de nombreuses années. La fistule artérioveineuse est encore utilisée aujourd'hui pour les patients dialysés.

La dialyse moderne

Les appareils de dialyse sont désormais fabriqués dans un matériau synthétique, le polysulfone, qui est bien toléré par les patients et offre une grande efficacité de filtration. Les appareils d'hémodialyse les plus récents surveillent l'état des patients afin de détecter les situations critiques à un stade précoce. Les avantages des équipements modernes sont les suivants:

• des systèmes de surveillance efficaces;

• la gestion informatisée des données;

• facilité d'utilisation;

• technologies en ligne;

• réseaux et logiciels spécialisés; 

• la recherche sur les caractéristiques uniques des patients souffrant d'insuffisance rénale chronique.

Le traitement des maladies rénales est aujourd'hui technologiquement avancé et très efficace. Les défis d'aujourd'hui sont liés au grand nombre de patients, aux complications causées par des années d'utilisation de la dialyse.

Types de dialyse

Qu'est-ce que la dialyse? Il s'agit d'une procédure qui permet l'excrétion artificielle des produits métaboliques et de l'eau de l'organisme. Il existe deux principaux types de dialyse:

1. L'hémodialyse est la méthode de traitement la plus courante. Elle est utilisée au stade terminal de la maladie rénale. Le processus est accompagné grâce à l'appareil de rein artificiel.

2. Ladialyse péritonéale est une méthode de traitement efficace, dans laquelle l'échange de substances entre le sang et la solution de dialyse se fait à travers le péritoine.

Après avoir évalué les avantages et les inconvénients de chaque méthode, le choix du type de traitement est effectué par le patient, les membres de sa famille et un néphrologue. Les principaux facteurs de sélection sont : le coût du traitement, l'âge, la fonction rénale résiduelle, les comorbidités, l'éloignement du domicile et la mobilité du patient.

L'hémodialyse présente certaines contre-indications : baisse importante de la pression artérielle, pathologies cardiovasculaires décompensées, faible coagulation sanguine, cancer avec métastases, inflammation aiguë des organes internes, troubles psycho-émotionnels.

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