Les travaux antérieurs de l’équipe ERI 22 Lyon (Pr. G Bricca) sous la direction du Pr. Jean- Paul Viale (Université Claude Bernard Lyon 1) ont montré que l’augmentation de la PIA, situation fréquente en service de réanimation, était susceptible de modifier l’état circulatoire dans des conditions de normovolémie et d’hypovolémie [50], et d’augmenter les index dynamiques de précharge dépendance[210, 324]. Ils suggéraient par ailleurs une modification des conditions de RV cave inférieur en relation avec une modification du gradient de pression motrice de ce retour [49].
Comme nous l’avons déjà évoqué, classiquement le RVen cave inférieur vers le cœur droit est dépendant d’un gradient entre la PMS périphérique d’une part, et la PVC [66]. Ce gradient de pression, et donc le débit veineux cave inférieur qui lui est lié, sont modifiés par toute variation de la PMS (remplissage volémique, veinoconstriction) et de la PVC (cycle ventilatoire, volémie) [66]. Cette dépendance explique par exemple la diminution de débit cave inférieur lors de l’insufflation mécanique au cours de la ventilation artificielle [178, 325, 326].
Dans certaines situations pathologiques, très fréquemment observées chez les patients de soins intensifs, la PIA est élevée, jusqu’à dépasser la valeur de la pression auriculaire droite [327-329]. Il a été suggéré que dans ces circonstances, le débit veineux cave inférieur pouvait ne plus être dépendant d’un gradient de pression intravasculaire entre les secteurs systémiques périphériques et auriculaire droit, mais d’un gradient entre le secteur veineux systémique périphérique et la pression extravasculaire intra-abdominale [49, 50]. Il se constituerait un système de résistance de Starling entre la VCI et l’oreillette droite, la pression auriculaire droite devenant incapable d’influencer le débit cave inférieur [49]. Ce phénomène expliquerait, en situation d’augmentation de la PIA, la perte de l’oscillation de débit cave inférieure induite normalement par la ventilation mécanique [49, 50]. Les conséquences cliniques potentielles de la mise en place d’un tel phénomène de résistance de Starling en cas de PIA élevée sont doubles :
- La perte de l’oscillation du débit cave inférieure induite par la ventilation mécanique qui est par ailleurs utilisée comme indice dynamique de précharge dépendance en clinique, et cet indice pourrait perdre en pertinence en cas d’HIA.
- La diminution du débit cave inférieur en cas d’HIA. Ce débit pourrait être rétabli si des manœuvres destinées à lever cet effet résistance de Starling sont entreprises, comme l’augmentation de la pression auriculaire droite au-dessus de la valeur de la PIA, ou la diminution par manœuvre médicale ou chirurgicale de la PIA [133].
Dans ce travail nous avons comme but de vérifier par la mesure du débit cave inférieur l’hypothèse initiale de constitution d’un phénomène de résistance de Starling dès que la PIA devient supérieure à la pression auriculaire droite sur un modèle porcin d’augmentation de PIA tout en vérifiant par imagerie échocardiographique si la réalité anatomique de cette observation fonctionnelle existe ?; comme cela a été visualisé par des radiologues dans leurs pratiques cliniques courantes [76, 330]. De plus nous pourrons vérifier l’effet de la ventilation par pression positive sur le RVen dans cette condition particulière et son impact sur les indices dynamiques de précharge dépendance. .
L’implication clinique est donc double :
Préciser les conditions de l’interprétation de l’amplitude de l’oscillation du diamètre de la VCI comme index dynamique de précharge dépendance. Cet index de précharge dépendance est souvent recherché en clinique comme indicateur de la nécessité de conduire un remplissage volumique pour augmenter un débit cardiaque, dans des conditions d’hypovolémie. En effet, ce diamètre de VCI ne peut varier au cours de la ventilation mécanique que si les variations de PVC sont des déterminants du débit cave inférieure et donc de la courbe pression volume de ce vaisseau [52]. Se basant sur un concept rationnel, en condition de PIA élevée, ces conditions n’étant pas remplies, l’interprétation des variations de diamètre de la VCI pourrait perdre de sa pertinence.
Dans un deuxième temps, nous pourrons documenter le rôle physiopathologique des pressions intra-abdominales et auriculaires droites comme déterminant du RVen cave inférieur, et les possibilités thérapeutique qui en découlent. En toute logique, si l’hypothèse de
la constitution d’un phénomène de résistance de Starling est vérifiée, une augmentation du débit cave inférieur devrait être obtenue par diminution de la PIA, ou, de façon apparemment paradoxale, par une augmentation de la PVC devenant supérieure à la PIA. Les résultats de ces investigations ne sont pas présentés dans l’actuel manuscrit soumis pour cette thèse qui se focalise dans ce modèle porcin sur l’impact de la pression abdominale sur le comportement des indices dynamiques et de la variation respiratoire de la surface de la VCI dans ce contexte physiopathologique bien précis.
B.1 Matériel et méthodes
Préparation animale :
Neuf porcs (25-30kgs) ont été étudiés. Après prémédication (Kétamine 15 mg.kg-1), les animaux ont été anesthésiés par injection dans une veine marginale de l’oreille de Propofol 2mg.kg-1. Ils étaient ventilés après trachéotomie en ventilation contrôlée (Servo Siemens), le VT et la fréquence étaient choisis de façon à obtenir une normocapnie. L’anesthésie générale
a été entretenue par une perfusion continue de Propofol et de sufentanil (morphinomimétique). Une voie veineuse jugulaire externe à double courant a permis l’administration des agents anesthésiques intraveineux et la soustraction volumique. L’expérimentation est réalisée en aigu et l’animal n’était pas réveillé mais euthanasié en fin d’expérimentation (Figure 34).
Les paramètres mesurés
- Les pressions
o Pression veineuse centrale (PVC) o Pression artérielle (PA) carotidienne
o Pression artérielle pulmonaire (PAP) et pression artérielle pulmonaire d’occlusion (Papo) au moyen d’un cathéter artériel pulmonaire (Edwards LifesciencesTM, Irvine, Ca).
o Pression fémorale (PF)
o Pression intrabdominale (IAP) au moyen d’un ballon intra-abdominal mis chirurgicalement.
o Pression pleurale (Ppl) au moyen d’un cathéter à ballonnet oeuso-gastrique mis en position intrapleurale.
o Pression voies aériennes supérieures (Paw) - les débits
o Débit aortique au moyen d’un capteur débitmètre par temps de transit (Transonic systems, Ithaca, NY, USA).
o Débit cave inférieur au moyen d’un capteur débitmètre par temps de transit (Transonic systems, Ithaca, NY, USA).
- Images échocardiographiques au moyen d’une sonde transœsophagienne (Sonos 1500, Philips Medical System, Eindhoven, NL)
o Images bidimensionnelle VCI (VCI) mesure d’une variation respiratoire de surface (Surface inspiratoire et expiratoire).
- Gazométrie artérielle
Les méthodes de mesure
Les pressions intravasculaires, pleurale et intrabdominale ont été mesurées par des capteurs de pression externes. Les débits vasculaires étaient mesurés par des capteurs de type Transit Time, les capteurs étaient mis en place après sternotomie. L’échographie était réalisée par un appareil Philips Sonos 1500 (Philips, Eindhoven, NL). Tous les signaux analogiques étaient enregistrés sous forme digitale après conversion analogique digitale par un enregistreur Biopac- 16- voies (Biopac®, Santa Barbara, Ca, USA). L’utilisation du logiciel Aknowledge® à permis le traitement des données sur un portable et les mesures et intégrales ont réalisées « off line ».
Protocole (Figure 35)
Après anesthésie générale et mise en place des capteurs de pression et de débit, une période de stabilisation était observée, pendant laquelle un éventuel remplissage volumique était effectué pour obtenir une POD supérieure à 5 mmHg. La normocapnie était vérifiée par mesure de la pression partielle de fin d’expiration de CO2 (PETCO2) avec un objectif de
mesure de 35 à 40 mmHg (Moniteur de capnométrie – Draeger). Après réalisation d’un enregistrement à pression intrabdominale de zéro, la pression intrabdominale était augmentée par serrage d’une bande périabdominale inextensible jusqu’à l’obtention d’une pression de 15 mmHg (Figure 34). Après une série de nouveaux enregistrements, une nouvelle augmentation
de pression intrabdominale était réalisée à 30 mmHg. A ce niveau de pression, un remplissage volumique (Ringer lactate, 500 ml) permettait de tester la réponse du débit cardiaque à une expansion volumique.
Figure 34 : Photo objectivant l’experimentation avec l’animal équipé.
La même série de mesure aux mêmes niveaux de pression intrabdominale était réalisée après soustraction sanguine permettant d’obtenir une pression artérielle moyenne de 60mmHg. Les expérimentations antérieures ont montré qu’une soustraction volémique d’environ 30% de la volémie estimée du porc était nécessaire pour obtenir une pression artérielle moyenne stable de 60 mmHg [324].
Une série de mesure comportait les éléments suivants
- Enregistrement des débits, pression, et images échographiques au cours de la ventilation mécanique.
- Enregistrements des mêmes données au cours d’une pause télé expiratoire. - Enregistrement au cours d’une pause téléinspiratoire avec le VT initial.
- Enregistrement au cours d’une pause téléinspiratoire avec un VT permettant d’obtenir une
pression plateau inférieure de 10 cmH2O à la précédente.
Analyse des données
Les données sont présentées en moyenne ± SD. Les comparaisons entre moyenne sont faites par analyse de variance à deux facteurs (Facteur IAP et Volémie) suivie d’un post-hoc test
(Test de Newmann-Keuls) quand l’analyse de variance indique une significativité. L’effet du remplissage volumique est analysé par un test non paramétrique de Mann et Whitney.
Figure 35: objectivant le schéma expérimental. Chaque acquisition comporte une période d’enregistrement en ventilation mécanique (cinq cycles au minimum) avec une période en pause télé expiratoire et une période en pause télé inspiratoire à plateau décroissant de 10 cmH2O jusqu’à la
INVESTIGATIONS PERSONNELLES
B.2 Discussion des résultats (article 9) / En cours de soumission
Les résultats de ce travail nous ont permis de documenter le rôle physiopathologique de la PIA et de la PVC comme déterminants du RVen cave inférieur. En toute logique, le phénomène de résistance de Starling a été vérifié au moyen du capteur de débit cave inférieure avec la perte de l’oscillation respiratoire du RVen à ce niveau à PIA 15 mmHg pour les cochons hypovolémiques et à PIA 30mmHg pour les normovolémiques (Figures 36, 37 et
38) validant l’installation d’un régime de circulation de type « vascular Waterfall ».
Néanmoins, nous n’avons jamais pu objectiver par l’échocardiographie de résisteur de Starling dynamique pendant les temps inspiratoires et/ou expiratoires même en présence d’une variation respiratoire du débit cave (Figures 39 et 40). De même, que nous n’avons pas révélé d’augmentation du débit cave inférieur de façon paradoxale lorsqu’une augmentation de la pression auriculaire droite (induite par une pause inspiratoire) devenait supérieure à la PIA (croisements des valeurs de PVC et de PIA); cela du fait que la PVC remplaçait la PIA comme barrage au RVen.
Dans ce modèle porcin de choc hémorragique, nous avons évalué l’impact de la pression abdominale sur le comportement des indices dynamiques et de la variation respiratoire de la VCI avec des résultats qui mettent en doute l’intérêt de ∆VCI comme indice de RRV. En effet, nos résultats, précisent que l’oscillation des diamètres et surfaces de la VCI sont inutilisable comme indices dynamiques de précharge dépendance que ce soit en présence ou en l’absence de PIA élevée car à aucun moment de nos expérimentations, nous n’avons objectivé de variations respiratoires de surfaces de VCI. La présence d’une modulation respiratoire du débit cave inferieure à PIA basse en l’absence de variations respiratoires de surface cave inferieure pourraient s’expliquer par une compliance veineuse basse de l’animal étudiée dans le contexte d’un choc hémorragique ou d’une modulation respiratoire du débit cave secondaire à la variation du débit splanchnique transhépatique. Ce phénomène peut aussi s’expliquer par le fait que la configuration de la VCI rétro-hépatique est dépendante du tissus de soutien qu’est le foie et que l’approche échocardiographique transœsophagienne est différente de l’abord transthoracique sous xiphoïdien. A l’opposé, dans ce travail, le ∆SAP et ∆PP étaient des indices fiables de la RRV bien que leurs valeurs seuils discriminants R et NR étaient très élevées. De même, dans ce travail, des indices statiques comme la PVC étaient de bon prédicteurs de la RRV (Voir manuscrit en soumission).
Figure 36 : objectivant à gauche de haut en bas, une ultrasonographie de veine cave inférieure en petit axe à PIA0, 15 et 30mmHg et à droite un débit cave inférieure à PIA0 et PIA30 mmHg. Nous constatons que les variations respiratoires du débit cave moyen en hypertension abdominale disparaissent de même qu’à l’image la veine cave inférieure est aplatie PIA 15mmHg et complètement virtuelle (collabée) à PIA 30mmHg. Ces résultats caractérisent bien la schématisation de la jugulaire de chien (Figure 5, Page 39) ou c’est la pression transmurale qui détermine la forme de la veine. A PIA30 la pression transmurale cave inférieure est nulle.
Figure 37 : objectivant les débits caves inférieurs pour les 9 porcs au cours de l’expérimentation durant les 3 phases de pressions abdominales (à gauche porcs hypovolémiques et à droite porcs normovolémiques).
Figure 38 : objectivant le gradient PVC-PIA moyen et le débit cave inferieure pour les 9 porcs. (N: Normovolémie ; H: hémorragie ; R: remplissage ou transfusion ; P : Plat : pression plateau -10 cmH2O et -20 cmH2O). Notez que la variation respiratoire du débit cave inferieure disparaît quand le
Figure 39 : objectivant les débits et le delta-surface échographique cave inférieure pour les 9 porcs au cours de l’expérimentation (N: Normovolémie ; H: hémorragie ; R: remplissage ou transfusion). Notez l’absence de variations de surfaces de la veine cave inférieure en présence de variations respiratoires de débits à ce niveau.
Surface Cave et Gradient POD-PIA
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 -30 -20 -10 0 10 20 POD - PIA (mmHg) Su rf. cave ( cm 2)Figure 40 : objectivant la corrélation entre surface (maximale) cave inférieure en fin d’expiration (statique) et gradient PVC-PIA. Notez que la veine cave inférieure a tendance à se fermer lorsque la PIA s’éleve au dessus de la PVC.