Séances ordinaires

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Objectifs. La transplantation trachéale soulève deux problèmes : l’absence de pédicule vasculaire individualisé, qui autoriserait une revascularisation immédiate du greffon et le rejet immunologique rendant nécessaire une immunosuppression, contre-indiquée en cancérologie. Pour résoudre ces problèmes, et compte tenu du rôle essentiel joué par l’épithélium respiratoire dans le rejet, nous avons expérimenté l’allogreffe trachéale dénudée d’épithélium et cryopréservée.
Méthodes. Onze lapins New Zealand femelles furent donneurs de trachée laquelle fut dénudée de son épithélium et cryopréservée. Lors de la première phase (transplantation hétérotopique), 13 lapins mâles ont reçu des segments longs de trachée (10/12 anneaux), avec ou sans tuteur interne, enveloppés dans un lambeau de fascia latéro-thoracique. Puis, 14 transplantations orthotopiques ont été effectuées : 3 avec des segments longs, après revascularisation fasciale hétérotopique et 11 en un temps, de segments moyens (6/8 anneaux) ou courts (4/5 anneaux), revascularisés in situ par les muscles sous hyoïdiens. Un suivi bronchoscopique a été effectué. Aucun traitement immunosuppresseur n’a été administré.
Résultats. Après transplantation hétérotopique, les greffons avec tuteur ont gardé une morphologie satisfaisante, jusqu’à J91. Après transplantation orthotopique, quatre animaux ont été sacrifiés de J33 à J220. La survie des autres a varié de zéro à 47 jours (moyenne 19,6 ± 16,7). En dehors des trois animaux décédés de complications lors de la deuxième phase, les greffons avaient une rigidité satisfaisante et étaient revascularisés. Microscopiquement, la néo angiogenèse était présente et l’inflammation variable, mais dépourvue de lymphocytes. Les événements apoptotiques évoquaient un rejet a minima. Les anneaux cartilagineux se calcifiaient progressivement, assurant la rigidité des greffons. Après transplantation orthotopique, des degrés variables de prolifération endoluminale fibroblastique provenant de la lamina propria étaient observés, s’organisant en fibrose collagène après 45 jours. La régénération épithéliale était constante. Finalement, la fibrose de la lamina propria a entraîné une sténose critique, essentiellement chez les animaux ayant reçus des greffons longs et moyens.
Conclusion. Nous avons démontré la revascularisation, la tolérance immunitaire et la conservation des qualités biomécaniques de l’allogreffe trachéale dénudée d’épithélium et cryopréservée en hétérotopie, ainsi que la faisabilité de la transplantation trachéale orthotopique sans immunosuppression avec ce greffon. Des investigations dans une espèce de grande taille sont nécessaires avant d’envisager des applications cliniques.

Tracheal transplantation without immunosuppressive therapy in a rabbit model

Objectives: Tracheal transplantation raises 2 major issues: the lack of an individualized vascular pedicle, which impedes immediate revascularization of the graft, as in solid organ transplantation, and immune rejection with the need for immunosuppressive therapy, strictly contraindicated in malignancies. Given that respiratory epithelium plays an essential role in the immune response of tracheal allografts, we have investigated the epithelium-denuded-cryopreserved tracheal allograft in a rabbit model.
Methods: Eleven adult female New Zealand rabbits served as donors of tracheas that were denuded of their epithelium and then cryopreserved. During the first phase of the study, 13 males were used as recipients. Following graft wrap using a lateral thoracic fascial flap, long allograft segments (10/12 tracheal rings) were implanted under the skin. During the second phase of the study, tracheal transplantation was performed in 14 male recipients receiving: (i) long allograft segment with prior heterotopic revascularization; (ii) average allograft segment (6-8 tracheal rings) or (iii) short allograft segment (4-5 tracheal rings), with single-stage orthotopic revascularization by graft wrap with the strap muscles. Bronchoscopic follow-up was performed. No immunosuppressive therapy was administered.
Results: After heterotopic transplantation allografts displayed satisfactory tubular morphology up to Day 91 provided that an endoluminal tube was inserted. After orthotopic transplantation, four animals were sacrificed from Day 33 to Day 220. The survival time of other recipients was 0 to 47 days (mean 19.6±16.7.3 days). Aside from 3 animals that died from complications, all allograft segments had satisfactory stiffness, were well vascularized, showed varying levels of neoangiogenesis and inflammatory infiltration devoid of lymphocytes, and showed evidence of only low levels of apoptosis suggestive of minimal rejection. Cartilage rings exhibited calcification deposits increasing over time, ensuring graft stiffness. After orthotopic transplantation, varying degrees of fibroblastic proliferation originating from the lamina propria was observed in the lumen of allografs and evolved over time into collagenized fibrosis in animals surviving over 45 days. Epithelial regeneration was constantly observed. Intense fibroblastic proliferation led to stenosis mainly in animals receiving long and average allograft segments.
Conclusion: We have demonstrated satisfactory neoangiogenesis, immune tolerance and strain abilities of the epithelium-denuded-cryopreserved tracheal allograft in heterotopy despite the absence of immunosuppressive drugs, and then the feasibility of orthotopic transplantation with such allografts. Similar studies need, however, to be conducted in bigger mammals before considering clinical applications.

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Objectifs : Le remplacement trachéal circonférentiel étendu (RTC) est une intervention majeure. Le but de notre étude est d’en apprécier le rapport bénéfice/risque.
Méthode : Recherches à partir d’une base de données bibliographiques électroniques. Sélection des cas de RTC, incluant éventuellement la carène. Estimation, selon Kaplan-Meier, de la survie des patients opérés de carcinomes.
Résultats : Nous avons colligé 74 cas, dont 35 documentés : 15 cas cliniques et 4 séries représentant 20 patients. Les indications étaient : carcinomes adénoïdes kystiques (n=18) ; autres carcinomes (n=4) ; sténoses bénignes (n=9) ; déhiscences anastomotiques après résection trachéale (n =3) ; lymphome trachéal (n=1). Les RTC étaient cervicaux (n=10) ; médiastinaux (n= 17) ; et/ou incluant la carène (n=8). Les substituts trachéaux étaient : tissus autologues (n=12) ; segment aortique (n=9) ; prothèse en Marlex mesh (n=6) ; matrice trachéale ou nano composite, ensemencées de cellules souches (n=5) ; allogreffe trachéale (n=3).
La mortalité hospitalière globale était de 8/35 (23 %). Elle était de 1/10 (10 %) après RTC cervical ; de 4/17 (24 %) après RTC médiastinal ; et de 3/8 (37, 5 %) après RTC avec reconstruction de carène. Chez les opérés pour carcinome, elle était de 6/22 (27 %) ; et la survie estimée de 48 % à 5 ans et de 39 % à 10 ans.
En terme de qualité de survie à long terme, moins d’un patient sur deux avait une voie aérienne perméable sans stent ni trachéotomie.
Conclusion : Les RTC cervicaux semblent légitimes. Compte tenu du risque, les indications à l’étage médiastinal devraient être discutées au cas par cas. L’atteinte carinaire devrait contre indiquer l’intervention. En présence d’un carcinome adénoïde kystique, il faudrait privilégier la chimio-radiothérapie, qui assure un contrôle local dans la majorité des cas.
Nous poursuivons des expérimentations animales pour mettre au point un substitut fiable, susceptible de réduire la morbi-mortalité du RTC.

Extended Circumferential Tracheal Replacement: Balance the Risks with the Benefits

Objective: Extended circumferential tracheal replacement (CTR) is a major challenge. Our study aims at balancing the risks against benefits of the procedure.
Methods: Publication searches through electronic bibliographic database. Case reports and case series were collected. The Kaplan-Meier analysis assessed probability of survival in cancer patients.
Results: Of 74 collected cases 35 well-documented were selected: 15 case reports and four case series including a total of 20 patients. Procedures were carried out for large carcinomas (n=22), mainly of adenoid cystic feature (n=18); benign stenosis (n=9); dehiscence after tracheal resection and reconstruction (n=3); non-Hodgkin lymphoma (n=1). CTR involved the cervical (n=10) or mediastinal (n=17) trachea. In eight cases, an additional carinal resection and reconstruction was performed. Tracheas were reconstructed by means of autologous tissues (n=12), mainly the radial forearm free flap, aortic segment (n=9), Marlex mesh prosthesis (n=6); stem-cell-seeded tracheal matrix or bioartificial nanocomposite (n=5). Finally, three tracheal transplantations were performed.
Overall, the in hospital mortality rate was 23% (8/35 patients). In the case of cervical or mediastinal CTR, it was 10% and 27%, respectively, with mortality increase in the case of carinal reconstruction (3/8 patients, 37.5%). The mortality rate in cancer patients was 27% (6/22 patients), and the 5-year and 10-year estimate survival was 48% and 39%, respectively.
In the long term, less than one in two alive patients present with a patent airway with no stent or tracheostomy.
Conclusion: Cervical CTR are valuable indications and mediastinal CTR might be discussed on a case-by-case basis. In contrast, CRT associated with carinal reconstruction should be discarded. In the case of adenoid cystic carcinoma, risks of the surgery balanced with benefits advocate for definitive chemoradiotherapy which has been demonstrated effective in tracheal/carinal tumour location.
Investigations are ongoing in our lab to develop a reliable tracheal substitute capable of decreasing the morbimortality of CRT.