La chirurgie cardiaque n’a pu apparaître qu’avec l’aide des nombreux travaux sur le plan anatomopathologique, physiologique et clinique.Elle a une dette particulière de reconnaissance envers les techniques d’exploration hémodynamiques et angiocardiographiques modernes : le développement de ces techniques a permis la connaissance des vices hémodynamiques intracardiaques et l’étude de leurs conséquences ainsi que la visualisation des anomalies

DiapositivePour le cathétérisme cardiaque les physiologistes ont joué le rôle de précurseurs et ont précédé les cliniciens de plus de 50 ans : Chaveau et Marey firent le premier cathétérisme des cavités droites chez le cheval dès 1861. Claude Bernard fit aussi de nombreuses études des pressions intra-cardiaques. A la fin du 19è siècle, Fick établissait les principes de la mesure du débit cardiaque tel qu’on la pratique encore aujourd’hui. C’est Forssmann qui en 1929 sur lui-même, alors qu’il cherchait à mettre au point une méthode pour injecter dans la circulation des agents anti-bactériens, grâce à une sonde urétérale enfoncée dans une veine de l’avant bras, pratiqua le premier cathétérisme des cavités cardiaques droites chez l’homme. La première fois qu’il fit un essai assisté de l’un de ses collègues, il enfonça la sonde de 35 cm mais son aide refusa de continuer et il dut abandonner. Une semaine plus tard, il recommençait seul cette fois : sous anesthésie locale de l’avant bras pratiquée par lui-même, il disséqua une veine superficielle et introduisit le cathéter.

Il se plaça ensuite derrière l’écran de radioscopie, pour suivre par l’intermédiaire d’un miroir, la progression du cathéter. Il s’arrêta quand il pensa avoir cathétérisé sa propre oreillette droite. Pour être sûr il lui faillait faire une radiographie. Avec son cathéter en place il dut se rendre au laboratoire de radiologie par lui-même, ce qui l’obligea à gravir quelques escaliers et fit tirer une radiographie. Les années suivantes il essaya l’injection de produits opaques dans les cavités cardiaques droites grâce au cathétérisme,

C’est avec Cournand et Richards à partir de 1937, que s’est véritablement développé le cathérérisme chez l’homme. A ces auteurs, cette méthode valut le prix Nobel en 1956.

Pour que puisse se développer la chirurgie cardiaque, il a fallu que, peu après la première guerre mondiale s’établissent les bases techniques de la chirurgie thoracique : rigueur de l’asepsie, intubation trachéale, ventilation artificielle, méthodes de sutures vasculaires, découverte des groupes sanguins, réalisation des transfusions sanguines etc.

Au début du siècle, Carrel et Guthrie grâce à leurs travaux sur les sutures vasculaires sur les transplantations d’organe et les cutures de tissus , bénéficièrent d’un prix Nobel en 1912. Au 19è siècle la découverte de l’anesthésie générale stimule le développement de l’intubation trachéale : Avant l’apparition de l’insufflation des poumons par l’intermédiaire de l’intubation trachéale, (Barthelemy et Dufour 1907, Meltzer et Haueur 1909) Sauerbruch et d’autres avaient développé des chambres à dépression pour éviter le collapsus pulmonaire au cours des thoracotomies.

Des tentatives de transfusions sanguines avaient été faites dès l’antiquité : au moyen-âge, Libavius (1615) pouvait décrire clairement une transfusion de sang chez l’homme. De nombreux essais de transfusion de sang animal à l’homme eurent lieu : les accidents souvent mortels démontrèrent le danger de cette méthode. Au début du 19è siècle James Blundell, après avoir démontré les dangers des transfusions hétérologues fit plusieurs tentatives de transfusions d’homme à homme. Mais il se heurta à des réactions sévères souvent mortelles qu’il décrivit. On ne commença à entrevoir l’explication du mécanisme de ces accidents qu’à la fin du 19è siècle.

C’est à cette époque d’ailleurs que l’on développa cliniquement la perfusion de sérum salé physiologique. Bien que les groupes sanguins n’aient pas encore été identifiés, Georges Crilé tentait d’utiliser in vitro un test d’hémolyse entre les hématies du donneurs et le sérum du futur receveur. Mais les résultats de ces tests étaient loin d’être fidèles. Finalement Karl Landsteiner, dès les débuts du 20è siècle pu mettre en évidence 3 groupes sanguince qui lui valut en 1930, le prix Nobel

Ensuite furent mis au point les tests in vitro de compatibilité.

Simultanément un obstacle à la transfusion sanguine allait être franchi ; il s’agissait de la coagulation du sang extra-vasé du donneur.

Crile se heurta comme d’autres chirurgiens à cet obstacle qui arrête rapidement l’écoulement du sang. Alexis Carrel, en 1902, grâce à sa technique du suture vasculaire donna à Crile la possibilité de raccorder une artère périphérique du donneur à une veine périphérique du receveur : c’est ainsi que bon nombre de transfusions furent pratiquées outre-atlantique, en salle d’opération.

Hustin démontra peu avant la première guerre mondiale qu’une petite quantité de citrate de soude ajoutée au sang était dénuée de toxicité pour l’homme. Les physiologistes utilisaient expérimentalement ce procédé pour anticoaguler le sang, mais jusqu’alors on avait cru à sa toxicité. Ce fut le point de départ du développement des banques de sang, si indispensables à la chirurgie cardiaque .

La découverte d’une autre substance anticoagulante au début du 20è siècle devait plus tard permettre la réalisation des circulations extra-corporelles : il s’agit de l’héparine qui fut isolée en 1916 par Mc Lean,. En 1937, Chargaff et Olson firent la découverte importante de la protamine antidote de l’héparine utilisée quotidiennement en chirurgie cardiaque.

Les premières interventions en chirurgie cardiaque

La chirurgie des plaies du cœur

A travers toute l’histoire depuis l’antiquité, les écrits abondent en description de traumatismes du cœur et insistent sur leur caractère fatal. C’est un problème qui semble avoir fasciné les auteurs, accompagné du dogme de l’intouchabilité du cœur centre vital et spirituel de l’individu. C’est ainsi que Fabricius écrivait que lorsque le cœur est blessé, la situation est désespérée. Aussi est-il inutile de faire un essai thérapeutique. Pour Fallot les blessures du cœur sont toujours suivies de mort brutale ; il serait inutile d’essayer de les réparer. Au 19è siècle, ce concept fut combattu : en effet on fit des descriptions anatomopathologiques de cœurs qui avaient spontanément cicatrisé diverses blessures. En 1882, la première suture expérimentale du cœur fut pratiquée par Block chez le lapin. Pourtant il n’y eut pas beaucoup d’enthousiasme de la part des chirurgiens cliniciens pour l’imiter : on prête à Billroth d’avoir dit : « un chirurgien qui essaye de suturer une plaie du cœur doit perdre l’estime de ses collègues ».

H. Dalton (1891), fut le premier à suturer un péricarde après plaie ouverte du thorax. En 1896, le livre de Stefen Paget sur la chirurgie thoracique était publié et l’on pouvait y lire « aucune découverte ne peut surmonter les difficultés qu’entraînent les plaies du cœur ». Quelques mois plus tard, Ludwig Rehn réussit la première suture d’une plaie du cœur chez l’homme. Ce fut le début de la chirurgie cardiaque.

Les interventions sur les plaies du cœur se multiplièrent plus tard, ainsi que l’extraction de projectiles des cavités cardiaques : Harken Cutler, et beaucoup d’autres chirurgiens s’illustrèrent par leur succès dans ce domaine durant la 2è guerre mondiale.

La chirurgie de la péricardite constrictive

Avec les premiers succès du traitement des plaies du cœur, l’attention fut à nouveau attirée au début du siècle sur les possibilités chirurgicales au niveau de cet organe. C’est ainsi que Weill, Delorme, puis Beck proposèrent une intervention pour la péricardite constrictive. Ce fut encore Rehn qui en 1913 fit avec succès la première résection du péricarde ainsi que Sauerbruch la même année.

L’embolectomie pulmonaire

Les 1re descriptions anatomopathologiques de l’embolie pulmonaire datent de la première moitié du 19è siècle (Virchow 1846). L’histoire de la chirurgie de l’embolie pulmonaire a commencé en avril 1908, avec F. Trendelenburg, célèbre chirurgien allemand qui expérimenta sur le cadavre une technique pour extraire un embol de l’artère pulmonaire. Il avait étudié cette opération expérimentalement sur le veau. Peu après, pour la 1ère fois il pratiqua son opération sur un malade de 70 ans, mais celui-ci décédait sur la table d’opération. L’intervention était apparemment simple, mais il fallait faire vite : après avoir ouvert le péricarde, il passait un lac dans le sinus transverse de Theile pour soulever l’aorte et l’artère pulmonaire afin de les clamper : il incisait alors rapidement l’artère pulmonaire et tentait d’en extraire les caillots, puis effectuait un clampage latéral de cette artère et relâchait les gros vaisseaux de la base du cœur. L’incision dans l’artère pulmonaire était ensuite réparée avec des fils de soie. Durant les années suivantes, Trendelenburg et ses associés pratiquèrent successivement 12 interventions de ce type sans aucun succès mais D’autres chirurgiens pratiquèrent son opération. En 1913, Schumacker en rapporta 4 succès temporaires, puisque les opérés survécurent à l’intervention pour décéder quelques jours plus tard, d’hémorragie, d’infection ou de pneumothorax. Ce n’est qu’en 1924, que Kirschner réussit la première embolectomie pulmonaire selon la technique de Trendelenburg, donc 16 ans après sa description. C’est ainsi que fut ouverte avec succès la voie pour une 3è intervention en chirurgie cardiaque. Cette technique donna lieu à de nombreux échecs.

La revascularisation myocardique

Claude Beck (1930) fut à l’origine des premières méthodes chirurgicales imaginées pour lutter contre l’angine de poitrine . Sa technique reposait sur l’observation de la circulation collatérale développée entre les coronaires et les petits vaisseaux des tissus extra-cardiaques à la partie postérieure du cœur, ainsi qu’avec les adhérences anormales qui peuvent se développer entre le cœur et le péricarde.

C’est pourquoi, il proposa de revasculariser le myocarde en favorisant le développement de cette circulation collatérale par divers procédés : excision du péricarde, et apposition sur le cœur de tissus vasculaires (graisse péricardique, muscle pectoral, ou grand épiploon). En février 1935, il opérait pour la 1re fois un malade de 48 ans ancien atteint d’une angine de poitrine sévère. Après lui avoir expliqué qu’il serait le premier à subir une telle intervention, il sutura sur la paroi latérale du ventricule gauche avivée un pédicule musculaire du grand pectoral. Le patient fut apparemment soulagé de son angor et survécut. Beck répéta son opération dans une vingtaine de cas, avec une mortalité lourde de 50% et des résultats inconstants.

De nombreux procédés chirurgicaux furent ensuite imaginés, expérimentés et essayés chez l’homme, ouvrant donc la voie à la chirurgie coronarienne.

Les premières interventions sur les valves intra-cardiaques

Dès le début du 20è siècle, après les 1re sutures des plaies du cœur, Brunton proposait un traitement chirurgical du rétrécissement mitral à cœur fermé, ce qui souleva une controverse .

En 1920, Cutler, Beck, Levine reprirent les recherches cliniques et expérimentales sur ce sujet et mirent au point un valvulotome destiné à sectionner l’appareil mitral sténosé, appareil introduit par le pointe du ventricule gauche. En mai 1923, ils opéraient pour la 1re fois, par cette méthode un rétrécissement mitral chez une enfant de 11 ans. Simultanément, Duff Allan et Grahan développaient au laboratoire un cardioscope introduit par l’auricule gauche, qui leur permettait de sectionner l’appareil mitral après un contrôle visuel : malheureusement leur premier opéré en 1923, une jeune femme de 32 ans devait décéder sur la table d’opération ; ils ne recommencèrent pas. 2 ans plus tard, à Londres Henri Souttar dilatait une sténose mitrale à l’aide de son index, introduit par l’auricule gauche. L’intervention fut suivie de succès. Pourtant en 1929, Cutler et Beck faisant le point sur cette chirurgie constataient que sur les 12 cas rapportés par divers chirurgiens dans la littérature, 2 seulement avaient survécu à l’intervention. Il fallut attendre 1948, pour que cette chirurgie prit finalement son essor grâce à Charles Bailey, Lord Brock, Harken et Gordon Muray

A la même époque, obéissant aux mêmes principes Sellors et Brock pratiquèrent les premières valvulotomies pulmonaires par l’infundibulum pulmonaire pour traiter les sténoses pulmonaires valvulaires. Ils avaient été précédés par Tuffier qui en 1912 avait osé dilater au doigt en invaginant la paroi aortique une sténose valvulaire aortique.

Cet exploit ne devait pas se renouveler. C’est en 1950 que Bailey faisait un nouvel essai de valvulotomie aortique. L’intervention sur les valves aortiques posait beaucoup de problèmes : seule la circulation extra-corporelle allait permettre de réels progrès .

Cependant, Hufnagel avant même l’apparition de la circulation extra-corporelle, est apparu comme un véritable pionnier du remplacement valvulaire aortique : il travaillait expérimentalement sur les homogreffes de segments artériels et fut amené à penser au remplacement valvulaire aortique. Il fit de nombreuses implantations chez le chien d’homogreffe de valve aortique dans l’aorte thoracique descendante, mais les remaniements importants ultérieurs de cet appareil valvulaire greffé, l’obligèrent à abandonner ses expériences. Il fut alors conduit à imaginer les premières prothèses artificielles pour remplacer la valve aortique : de multiples modèles rudimentaires furent essayés sur l’animal. Finalement, il mit au point une prothèse en méthyl méthacrylate, avec une cage et une bille de forme ovoïde qui lui donna satisfaction chez le chien. Le 11 septembre 1952, pour la 1re fois, une prothèse artificielle fut implantée par lui dans l’aorte thoracique descendante, donc sous simple clampage aortique, sans circulation extra-corporelle, sur une femme atteinte d’insuffisance aortique sévère. La malade fut améliorée pendant plusieurs années.

Hufnagel eut ensuite l’occasion d’opérer de nombreux malades par ce procédé palliatif , évidemment incomplet. Seul le développement de la circulation extra-corporelle devait permettre l’implantation des prothèses valvulaires aortiques en position anatomique, .

Les 1re interventions extra-cardiaques pour cardiopathies congénitales

La cure chirurgicale du canal artériel fut une étape importante dans le développement de la chirurgie cardiaque, car ce fut la 1re cardiopathie congénitale opérée.

J. Munro avait proposé cette correction dès 1907, mais on manquait alors de moyen diagnostique. En 1936 Maud Abott donnait une description précise du canal artériel, à partir d’études anatomo-pathologiques effectuées sur 92 patients décédés, à un âge moyen de 24 ans par défaillance cardiaque ou par endocardite infectieuse . Son travail permit le diagnostic clinique du canal artériel. John Strleder put opérer le 1er cas de canal artériel en mars 1937 : il s’agissait d’une jeune femme qui mourut 4 jours plus tard ( elle présentait également une endocardite infectieuse). A partir de 1938 Robert Gross développait la ligature du canal artériel et en 1944 la technique de section suture du canal artériel.

Simultanément, Gross, Blalock firent un travail expérimental sur le traitement chirurgical de la coarctation aortique mais le risque de paraplégie secondaire au clampage de l’aorte thoracique observé chez le chien ne les encouragea pas à l’application humaine. En 1940, Craford opérant un canal artériel eut une déchirure malencontreuse de l’aorte thoracique. Il put réparer cette brèche après avoir clampé l’aorte thoracique de son malade pendant près de 30 mn sans voir apparaître de troubles neurologiques post-opératoires. Ce fait accidentel lui fit proposer la résection de la coarctation aortique qu’il réalisa sur un garçon de 12 ans en octobre 1944 : cette technique devait connaître un développement rapide.

Les 1re interventions pour tétralogie de Fallot virent le jour pendant cette même période aux Etats-Unis. La maladie bleue était connue depuis longtemps. En 1888, Fallot avait décrit avec précision les 4 anomalies anatomiques associées à cette malformation qui porte son nom. On doit à Helene Taussig le concept qui permit les 1re interventions pour tétralogie de Fallot : ses observations cliniques anatomiques la persuadèrent que le débit dans l’artère pulmonaire de ces malades était le facteur pronostique essentiel de leur survie spontanée. Elle rechercha alors par quel moyen elle pourrait augmenter le flux pulmonaire. Après avoir essayé sans succès d’empêcher la fermeture du canal artériel, elle conçut l’idée de construire un canal artificiel entre une artère systémique et l’artère pulmonaire pour augmenter le débit artériel pulmonaire. Sous son impulsion, Blalock commença une étude expérimentale chez le chien de l’anastomose entre l’artère sous-clavière et l’artère pulmonaire gauche. Il opéra en novembre 1944 le 1er cas de tétralogie de Fallot , une petite fille de 15 mois en mauvaise condition, réalisant l’intervention qui porte son nom.

Il ouvrait ainsi la voie au traitement des cardiopathies congénitales cyanogènes.

Le développement de la chirurgie à cœur ouvert

Etape de transition préalable à la circulation extra-corporelle

Les 1er succès de la chirurgie extra-cardiaque et des cardiopathies congénitales suscitèrent l’intérêt des chirurgiens pour corriger la communication inter-auriculaire malformation fréquente qui semblait être la malformation intra-cardiaque la plus facile à aborder : en réalité, en l’absence de circulation extra-corporelle, la fermeture de la communication inter-auriculaire devait s’avérer difficile et de multiples techniques furent tour à tour proposées entre 1947 et 1952 par Cohn, Gordon Murray, Dodrill, Swan, Hufnagel, Bailey, Gross et d’autres . La multiplicité des méthodes proposées suffit à démontrer l’insatisfaction des chirurgiens car aucune technique ne permettait de visualiser convenablement la malformation.

Deux techniques retinrent l’attention des chirurgiens, car elles permettaient de voir l’anomalie intra-cardiaque : la technique d’exclusion des veines caves et l’arrêt cardiaque sous hypothermie.

Le clampage des veines caves et des gros vaisseaux de la base du cœur

C’était une technique utilisée par les physiologistes et les chirurgiens expérimentaux depuis plus de 50 ans avec succès : elle permettait de supprimer tout retour veineux au cœur et d’effectuer une rapide intervention intra-cardiaque, puisque les animaux ne pouvaient tolérer plus de 2 mn de clampage des veines caves du fait de l’anoxie cérébrale. Richard Varco fut le premier à utiliser cette technique chez l’homme en 1940, pour ouvrir l’artère pulmonaire et sous vision directe réaliser rapidement une valvulotomie pulmonaire puis refermer cette artère sur un clampage latéral.. Mais elle n’autorisait qu’un temps intra-cardiaque très court, inférieur à 2 mn.

Or, à la même époque, les neurochirurgiens avaient utilisé l’hypothermie chez l’homme. Bigelow démontra l’intérêt que pouvait avoir cette technique pour allonger la tolérance au temps de clampage des veines caves par l’expérimentation animale. En 1952, Lewis et Varco appliquèrent cette technique sur une petite fille de 5 ans atteinte de communication inter-auriculaire. Après réfrigération par bain externe à 28°C et thoracotomie droite, ils clampèrent les veines caves, ouvrirent l’oreillette droite et fermèrent en 5 mn et demi cette communication sous vision directe. Ce fut la première intervention à cœur ouvert sous vision directe, avec un champ opératoire exsangue réalisée avec succès

Simultanément, Swan développa une technique de réfrigération par immersion complète du malade anesthésié dans une baignoire d’eau glacée et pu opérer plusieurs sténoses pulmonaires valvulaires et communications inter-auriculaires avec succès. A la même époque en Europe, Boerema et Delorme refroidissaient expérimentalement le sang dérivé extérieurement par un shunt artério-veineux. Cette technique fut utilisée chez l’homme par Brock et Ross en dérivant le sang veineux cave, refroidi puis réinjecté dans l’oreillette droite par une pompe.

Toutes ces techniques ne permettaient qu’une dizaine de minutes au maximum de clampage cave et donc de temps intra-cardiaque. Elles ont constitué une étape de transition qui a conduit aux techniques de circulation extra-corporelle.

L’avènement de la circulation extra-corporelle

Le développement de cette technique a permis l’essor que connaît aujourd’hui la chirurgie cardiaque. La circulation extra-corporelle a permis de multiples interventions intra-cardiaques, longues dans un champ opératoire exsangue, sans compromettre les fonctions de l’organisme. Il fallut attendre 1953, pour que ce rêve, qui a paru chimérique a beaucoup se concrétise

Or depuis le 19è siècle, les physiologistes s’étaient intéressés à la fonction des organes isolés, artificiellement maintenus en survie. Ils avaient développé des techniques de défibrination du sang pour le rendre incoagulable, d’oxygénation du sang, et diverses pompes artificielles. On peut ainsi citer le premier cœur poumon de Frey et Gruber (1885), la technique d’oxygénation par un poumon animal de Jacobi (1895) la machine cœur poumon de Brukahonenko (1926) ou la pompe de Dale Shuster (1920)

En 1931, John Gibbon, alors jeune chirurgien à Boston conçut le projet d’assister la circulation par un circuit extra-corporel oxygénateur : en effet, il avait été frappé par l’agonie d’une femme opérée d’une simple cholécystectomie et qui fit 15 jours plus tard une embolie pulmonaire dramatique et mortelle. Durant la nuit, qu’il passa auprès de cette patiente il se convainquit qu’une circulation artificielle avec un système oxygénateur aurait transformé la situation et permis une embolectomie pulmonaire. Il savait que seulement 9 malades sur 142 interventions d’embolectomie pulmonaire rapportées selon la technique de Trendelenburg dans la littérature mondiale avaient survécu. Il fit part de son idée autour de lui, mais son entourage tenta de le dissuader de poursuivre dans cette voie.

Persévérant pourtant dans sa conviction, il put en 1934, commencer à Boston un travail expérimental avec des moyens de fortune et l’aide de sa femme. Il expérimenta sur le chat plusieurs modèles d’oxygénateur, plusieurs types de pompes, et put démontrer qu’il était possible d’obtenir une survie animale après 40 mn de circulation extra-corporelle complète.

Ses travaux furent interrompus par la 2è guerre mondiale. Il reprit ensuite avec des moyens matériels plus importants, nommé à Philadelphie Professeur de chirurgie : il construisit ainsi avec l’aide d’IBM, le premier cœur poumon artificiel utilisable chez l’homme après de multiples expériences chez le chien . Finalement en mai 1953, Gibbon lui-même, récompensé par près de 20 ans de travail expérimental, opérait avec succès pour la 1ère fois sous circulation extra-corporelle, une communication inter-auriculaire chez une jeune fille de 18 ans. Malheureusement, quelques mois plus tard, il perdit 2 malades opérés avec la même technique, ce qui le découragea.

Simultanément , d’autres chirurgiens avaient travaillé au laboratoire divers circuits extra-corporels :: Craaford et Anderson, Bjork, Jongbloed, Dodrill, Dogliotti, Dennis et Carlson, etc.

Par une autre voie, Walton Lillehei donna aussi un essor à la chirurgie intra-cardiaque : dans son laboratoire Cohen et Warden proposèrent à Lillehei de développer une technique de circulation croisée en raccordant les vaisseaux fémoraux d’un donneur à ceux de l’opéré, utilisant des pompes sigmanotor. Ils pensaient supprimer ainsi les difficultés qu’apportaient les divers systèmes d’oxygénation artificielle utilisés jusqu’alors . Après une mise au point expérimentale, Lillehei opéra en mars 1954 une communication interventriculaire chez un nourrisson de un an, en état de défaillance cardiaque avancée. Il perdit son premier opéré de pneumonie. Le 2è opéré un enfant de 4 ans, fut la première communication interventriculaire réparée avec succès ( avril 1954). Il utilisa avec son équipe une circulation croisée avec celle du père de l’enfant. D’autres cas furent opérés à la même époque. En août 1954, il pratiqua avec cette technique la première correction complète de tétralogie de Fallot (résection de la sténose infundibulaire du ventricule droit et fermeture de la communication interventriculaire).

En une année il opéra 45 enfants avec plus de 70% de survie sans complication pour le donneur.

John Kirklin à la Mayo Clinic reprit la machine de Gibbon modifiée et put réaliser dans l’année 1955, 38 corrections de cardiopathies congénitales à cœur ouvert sur des enfants en mauvais état avec 17 survivants.

Il démontra donc l’utilité du cœur poumon artificiel.et Lillehei se tourna également vers cette méthode qui supplanta complètement la circulation croisée.

C’est donc à partir de 1954 que sont établies les bases de la chirurgie intra cardiaque : les 40 années qui suivent, reposent sur ces techniques. De multiples progrès ont vu le jour durant cette période : la plupart des cardiopathies acquises et congénitales ont pu être traitées chirurgicalement. Avec de plus en plus de sécurité