1° Définition
Chez l’adulte, l’apnée est l’arrêt complet de la respiration durant plus de 10
secondes. L’hypopnée réfère à une diminution, mais pas un arrêt complet, de la
respiration (ventilation) associée à une diminution plus importante que 3% de la
saturation en oxygène (O2) artériel ou à un éveil. Cette diminution de la ventilation
doit être supérieure, selon les études, à 30% (Parish et Somers, 2004) ou 50% (Roux et al., 2000).
Les apnées et les hypopnées peuvent être obstructives, centrales ou mixtes.
L’adjectif « obstructif » est utilisé lorsque des efforts respiratoires sont présents en
dépit d’une obstruction des voies aériennes oropharyngées, alors que le terme « central » est utilisé en cas d’absence d’efforts respiratoires. L’apnée ou hypopnée est « mixte » lorsqu’elle comporte à la fois une composante obstructive et centrale (Roux et al., 2000).
En l’absence de définition quantitative rapportée par la classification internationale des troubles du sommeil (American Sleep Disorders Association, 2005),
différents consensus d’experts ont décidé de définir le syndrome
d’apnées-hypopnées du sommeil (SAHS) comme étant: « une plainte excessive de somnolence ou insomnie associée à un index d’apnées-hypopnées (IAH) supérieur à 5 événements par heure (évts/h) ».
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Il sera caractérisé de léger, modéré ou sévère si l’IAH est respectivement compris
entre 5 et 15, 15 et 30 ou supérieur à 30 évts/h (Parish et Somers, 2004; Roux et al.,
2000; Young et al., 2002).
2° Epidémiologie
Le syndrome d’apnées-hypopnées du sommeil affecte entre 5 et 15% de la population adulte générale. Néanmoins, certains pourcentages moins élevés ont été avancés mais ceux-ci présentent souvent des biais de recrutement (indice de masse corporelle -IMC- bas, sélection valide uniquement si présence de somnolence…) (Young et al., 2002).
Les hommes souffrent deux à trois fois plus souvent d’apnées que les femmes jusque ± 65 ans, âge auquel la différence tend à disparaître (Strohl and Redline, 1996; Ancoli-Israel et al., 1995; Young et al., 2002).
L’incidence augmente avec l’âge, ainsi 80% des hommes et 81% des femmes,
âgés entre 71 et 100 ans, présentent un IAH ≥ 5 évts/h dont 49% des femmes et 57%
des hommes avec un index ≥ 15 évts/h (Durán et al., 2001).
Le poids a également un impact négatif. Un adulte sur cinq ayant un IMC compris entre 25 et 28 (kg/m²) souffre d’un SAHS modéré au moins (Young et al., 2002).
L’origine ethnique semble aussi jouer un rôle: les afro-américains souffriraient 2,5 fois plus souvent d’un SAHS sévère que les sujets caucasiens contrôles (Ancoli-Israel et al., 1995).
Parmi les autres facteurs de risque aggravant ou favorisant le SAHS, il faut
retenir les rôles potentiels du tabac (Ekici et al., 2008; Huang et al., 2008), du status
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3° Anatomie et Physiopathologie
Les parties suivantes sont essentiellement tirées d’un traité de physiologie médicale (Medical Physiology, Guyton, 8° éd., 1991) et complétées d’informations en provenance d’un ouvrage spécialisé d’anatomie (Anatomie Humaine, Rouvière et Delmas, tomes 3, 12° éd., 1990) sauf s’il en est mentionné autrement.
Anatomie
D’une façon résumée, la respiration est sous le contrôle de trois entités distinctes: le centre respiratoire, un contrôle chimique (composé des chémorécepteurs centraux) et un système de chémorécepteurs périphériques.
• Le centre respiratoire
Il est composé de plusieurs groupes de neurones dispersés bilatéralement dans les olives bulbaires et la protubérance.
Pratiquement, il est divisé en trois groupes de neurones:
Les neurones du groupe respiratoire dorsal qui sont localisés dans la partie dorsale du bulbe, dont la plupart dans le noyau du faisceau solitaire, bien que d’autres sont adjacents à la formation réticulée bulbaire.
Pour rappel, le noyau du faisceau solitaire est aussi la terminaison sensorielle des nerfs vague et glossopharyngien, qui transmettent les signaux sensoriels au centre respiratoire à partir des chémorécepteurs périphériques, des baro-récepteurs, et de différents types de récepteurs localisés dans les poumons.
Notons que le rythme respiratoire de base est principalement généré par les neurones de ce groupe, lui-même principalement impliqué dans les mécanismes inspiratoires.
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Les neurones du groupe respiratoire ventral sont distribués dans la partie antéro-latérale du bulbe, dans les noyaux ambigus et rétroambigus, et sont impliqués tant dans les mécanismes inspiratoires qu’expiratoires.
Ils sont presque totalement inactifs durant une respiration calme normale mais sont sollicités lors d’efforts respiratoires.
Le centre pneumotaxique est situé dorsalement, dans la partie supérieure de la protubérance, dans le noyau parabrachial, et transmet continuellement des impulsions aux aires inspiratoires. L’effet premier de ces décharges est le contrôle du point d’arrêt de la pente inspiratoire, contrôlant ainsi la durée de la phase de remplissage du cycle pulmonaire. Quand les signaux sont forts, l’inspiration est de courte durée, alors que lorsque le signal est faible, la durée de l’inspiration augmente entraînant un excès d’air dans les poumons.
La fonction primaire du centre pneumotaxique est donc de limiter l’inspiration. Cependant, ceci a un effet secondaire qui est l’augmentation de la fréquence respiratoire parce que la limitation de l’inspiration diminue aussi l’expiration et donc, la période entière d’une respiration.
Une autre structure dont la fonction n’est pas clarifiée doit être citée: le centre
apneustique. Localisé dans la partie inférieure de la protubérance, il évite le mécanisme d’arrêt inspiratoire par l’envoi de signaux aux neurones du groupe respiratoire dorsal si les nerfs X et IX étaient sectionnés au niveau de la protubérance. Les poumons se remplissent alors presque complètement d’air et de courts halètements expiratoires n’apparaissent qu’occasionnellement. Sa fonction n’est pas connue actuellement mais il est probable qu’il contrôle, avec le centre pneumotaxique, la profondeur de la respiration.
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L’inspiration est également limitée par le réflexe d’inflation d’Héring-Breuer.
Des récepteurs sensibles à l’étirement (mécanorécepteurs), essentiellement localisés dans les parois des bronches et des bronchioles, transmettent leur information par le nerf vague aux neurones du groupe respiratoire dorsal. Lorsque les poumons sont excessivement gonflés, l’étirement des récepteurs active une boucle réflexe réponse qui induit l’arrêt de la pente inspiratoire provoquant ainsi l’arrêt de l’inspiration. Il augmente dès lors la fréquence respiratoire, comme le fait aussi le centre pneumotaxique. Ce réflexe est actif dans des situations pathologiques et ne participe que très peu dans la respiration normale saine.
• L’aire chémosensible du centre respiratoire
Elle est située bilatéralement à moins d’1 mm en-dessous de la surface bulbaire. Sensible aux concentrations sanguines d’ions hydrogène et de molécules de dioxyde de carbone, elle stimule les autres parties du centre respiratoire afin de rétablir l’équilibre ionique.
Soulignons le fait que cette aire et le centre respiratoire ne sont pas directement sensibles aux changements de concentration artérielle en oxygène qui agit sur les chémorécepteurs périphériques. Grâce à l’intervention du système sympathique, les chémorécepteurs centraux qui se retrouvent dans cette aire chémosensible stimulent plus fortement la ventilation que ces derniers.
• Le système de chémorécepteurs périphériques
Essentiellement localisés dans les corps carotidiens et aortiques, les chémorécepteurs détectent les changements de concentration sanguins en oxygène, bien qu’ils répondent aussi aux changements de concentrations d’hydrogène et de dioxyde de carbone. Leur description et leur fonctionnement ont été décrits dans le point 2.2.
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Durant le processus de veille, les centres respiratoires peuvent, en plus, être
stimulés par la partie descendante de la formation réticulée ou directement par
d’autres structures cérébrales impliquées dans des processus non respiratoires comme la vue ou l’audition.
Durant le sommeil, ces stimulations comportementales disparaissent. La régulation de la fonction respiratoire est alors essentiellement sous le contrôle des stimuli afférents des chémorécepteurs périphériques et des récepteurs intrapulmonaires vagaux (surtout durant les stades de SNP).
Physiopathologie
Durant le sommeil, la stimulation environnementale (comportementale neurologique), qui active les centres respiratoires cérébraux durant l’éveil, fait place au système périphérique et central des chémorecepteurs ainsi qu’aux mécanorécepteurs situés dans les poumons et la paroi thoracique pour conduire la ventilation (Randerath et al., 2006).
Ainsi, la réduction de la ventilation durant le sommeil semble être multifactorielle. Le SNP est associé à une augmentation de la résistance des voies aériennes supérieures. Elle peut provoquer une hypoventilation qui favorise une légère diminution de la saturation de l’oxyhémoglobine et une augmentation partielle de la
Pco2 (3 à 6 mm Hg). Une diminution supplémentaire de la réponse ventilatoire
continue durant le SP malgré le retour de l’éveil cortical qui est caractérisé par une respiration irrégulière.
Il semble que le déterminant le plus sensible pour la respiration est le niveau de
Pco2 durant l’éveil et le sommeil, qui est lui-même linéairement associé à la
ventilation-minute (= volume courant x fréquence respiratoire): de petits changements
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Po2 joue également un rôle dans la respiration mais il faut d’importantes chutes de la
Po2 (Po2< 60 mm Hg) pour observer une augmentation de la ventilation-minute.
L’hypoxie favorise donc indirectement l’apparition d’apnées centrales par la stimulation de la ventilation qui provoque une hypocapnie capable de passer le seuil
apnéique qui correspond au niveau de Pco2 en-dessous duquel il est habituel
d’observer des apnées (Randerath et al., 2006).
• L’apnée ou l’hypopnée centrale
Elles semblent être provoquées par deux différents mécanismes potentiels: la
diminution progressive de la Pco2 , hypocapnie (induite ou non par l’hypoxie), au-delà
du seuil d’apnées, ou l’augmentation du volume courant, qui correspond au volume d’air inspiré et expiré lors d’une respiration normale au repos. Le premier mécanisme évoqué fait intervenir les chémorécepteurs tandis que le second mécanisme impliquerait les récepteurs vagaux intrapulmonaires (Kryger et al., 2000).
Les mécanismes impliqués dans l’apnée centrale de sommeil restent encore mal expliqués. Néanmoins, certains processus sont régulièrement retrouvés chez les patients souffrant d’apnées centrales de sommeil. Ces patients présentent une
exagération de la réponse ventilatoire aux modifications de la Pco2, entraînant une
instabilité du contrôle respiratoire. Cette augmentation de la sensibilité aboutit au fait
que la ligne de base de la Pco2 est toute proche du seuil apnéique, alors qu’elle devrait
être supérieure d’au moins 5 à 6 mm Hg comme chez le sujet sain (35 mm Hg chez le patient au lieu de 40 mm Hg chez l’individu sain). La proximité de la ligne de base de
la Pco2 et du seuil apnéique explique donc la prédisposition aux apnées. Les éveils
associés aux apnées se manifestent avec la brusque hyperventilation et favorisent ainsi l’instabilité respiratoire. Les éveils et l’évolution des cycles respiratoires ne sont absolument pas cycliques. Les apnées centrales de sommeil sont typiquement observées durant le SNP, probablement parce que la diminution de la sensibilité au
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CO2 durant le SP diminue la capacité de la réponse ventilatoire à franchir le seuil
apnéique (Randerath et al., 2006).
Toutefois, il faut noter que l’apparition d’apnées centrales lors de l’endormissement peut être un phénomène tout à fait naturel (Randerath et al., 2006).
D’autres pathologies que le syndrome d’apnées centrales de sommeil dit primaire (ou idiopathique) décrit ci-haut sont associées à des apnées centrales.
Elles sont caractérisées par une atteinte spécifique d’un des éléments du circuit homéostatique du contrôle respiratoire, souvent rapporté comme la boucle-gain de la respiration (Khoo et al., 1982). Il s’agit par exemple de l’atteinte (diminution ou absence) de la sensibilité des chémorécepteurs comme dans le syndrome d’hypoventilation alvéolaire centrale (syndrome d’Ondine) ou du syndrome d’obésité-hypoventilation (syndrome pickwickien). A la différence de l’apparition et de la disparition brutales des apnées centrales, la respiration de Cheyne-Stoke, qui est à associée à la décompensation cardiaque congestive, et qui est caractérisée par une respiration crescendo et decrescendo avec une apnée ou hypopnée centrale au nadir, est probablement due à l’instabilité du système de contrôle respiratoire résultant d’un délai de circulation allongé et d’une réponse ventilatoire accrue à l’augmentation de la
Pco2. L’apnée centrale peut également être induite par des réflexes provenant du
pharynx (stimulation de l’oropharynx par de petits bolus d’eau, collapsus du pharynx…). Elle est aussi provoquée par diverses pathologies neurologiques qui touchent soit le contrôle de la chémosensibilité comme les pathologies dysautonomiques (la maladie de Shy-Drager, la dysautonomie familiale, le diabète mellitus) ou soit les centres respiratoires médullaires comme la poliomyélite, les tumeurs, les infarctus cérébraux, les hémorragies cérébrales ou l’encéphalite. L’interruption des voies neurologiques entre les neurones médullaires respiratoires et les motoneurones des muscles respiratoires (cordotomie cervicale) provoquent également des apnées centrales. Finalement, l’atteinte des muscles respiratoires par des
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maladies neuromusculaires comme la dystrophie musculaire ou la myasthénie grave peut conduire à une hypoventilation alvéolaire durant l’éveil, aggraver celle-ci durant le sommeil et provoquer ainsi des apnées centrales.
• Les apnées ou hypopnées obstructives
Elles sont dues à l’obstruction du pharynx. L’obstruction du vélopharynx représente 81% des formes sévères d’obstruction du pharynx (> à 75% de la lumière du pharynx).
La taille de la lumière du pharynx durant l’inspiration dépend de l’équilibre entre les forces de succion intrapharyngées provoquant le rétrécissement du pharynx et les forces générées principalement par les muscles pharyngés provoquant la dilatation du pharynx.
Un certain nombre d’éléments mécaniques, statiques ou dynamiques,
influencent le degré d’ouverture ou de fermeture du pharynx: les forces adhésives de surface, la position de la mâchoire et du cou, le retrait de la trachée induit par l’augmentation du volume pulmonaire, la gravité, l’augmentation des résistances aériennes nasales ou pharyngées, l’effet Bernoulli et la compliance dynamique de la trachée. Le mucus recouvrant les parois internes du pharynx diminue le diamètre de ce dernier, favorise son collapsus et augmente l’importance des forces nécessaires pour son ouverture. L’extension du cou et l’ouverture prudente de la mâchoire augmente le diamètre de l’oropharynx. L’augmentation du volume pulmonaire, par l’action de forces axiales, augmente le diamètre du pharynx à cause du déplacement caudal de la trachée intrathoracique. En position couchée, l’action de la gravité sur la graisse sous-mandibulaire rétrécit la lumière du pharynx en augmentant la pression tissulaire, écrasant la lumière trachéale. Lors d’une obstruction nasale, l’augmentation de la résistance nasale implique une augmentation des forces d’inspiration déprimant encore plus les pressions intraluminales pharyngées lors de l’inspiration et favorise ainsi le
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collapsus pharyngé. Suite au passage de l’air dans une partie rétrécie de la trachée, la vélocité de l’air augmente et accroît les turbulences, diminuant de ce fait les pressions intraluminales qui s’opposent au rétrécissement de la trachée. Dès lors, lors de l’inspiration, un effet cumulatif s’observe: diminution du diamètre de la trachée, augmentation de la vélocité de l’air, diminution des pressions intraluminales, rétrécissement de la trachée, augmentation de la vélocité… Ce phénomène s’observe lorsque les muscles pharyngés sont particulièrement hypotoniques.
L’activité des muscles pharyngés qui permet l’ouverture de la trachée lors de l’inspiration peut être compromise par la consommation d’alcool, d’hypnotiques ou de sédatifs, la privation de sommeil et l’anesthésie. Les motoneurones du tronc qui commandent ces muscles reçoivent leur information prémotrice depuis les noyaux du centre respiratoire. Des facteurs complémentaires peuvent moduler l’activité des motoneurones des voies aériennes pharyngées comme la boucle réflexe proprioceptive, la conduction chimique et les changements de stades de sommeil. Des récepteurs localisés dans le thorax et les parois internes des voies aériennes hautes (trachée haute et larynx) modulent l’activité motrice descendante des muscles pharyngés. Les fibres venant des récepteurs passent par la branche interne du nerf laryngé supérieur mais aussi par les nerfs glosso-pharyngiens et trijumeaux. Ce réflexe diminue la stimulation des muscles inspiratoires thoraciques et augmente par ce fait la pression intraluminale en-dessous du site d’obstruction, permettant ainsi de lever l’obstruction.
L’activité des muscles pharyngés impliqués dans la respiration, qui peut être absente lors d’une respiration calme, apparaît habituellement suite à l’hypercapnie ou l’hypoxie. Ces deux dernières stimulent de façon phasique tous les muscles inspiratoires pharyngés en plus de muscles antagonistes linguaux (protusor et retractor) et provoquent une contraction empêchant la diminution du diamètre pharyngé. La diminution de l’activité musculaire pharyngée observée lors de l’endormissement et
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surtout lors du stade de sommeil paradoxal entraîne une diminution de calibre des voies aériennes supérieures et l’augmentation des pressions intraluminales du pharynx. Durant le sommeil, le tonus musculaire pharyngé est diminué et l’interaction avec les différents processus décrits plus haut favorisent l’apparition d’apnées obstructives. Ces dernières sont donc essentiellement présentent durant le SP à la différence des apnées du sommeil d’origine centrale qui apparaissent surtout durant le SNP (Renderath et al., 2006)
Il semble donc que l’origine des apnées ou hypopnées obstructives est multifactorielle. Néanmoins, les causes les plus fréquentes semblent associées à des perturbations anatomiques plutôt que neuromusculaires.
4° Complications
Les complications induites par le SAHS sont nombreuses et le risque de décès accru. Par exemple, l’apnée obstructive de sommeil peut être considérée comme un facteur de risque indépendant pour l’hypertension artérielle (HTA). Les patients
présentant un index d’apnées-hypopnées du sommeil supérieur à IAH > 15 évts/h ont
un risque de développer de l’HTA presque trois fois supérieur aux sujets sains contrôles. Le risque d’accident vasculaire cérébral est quant à lui multiplié par huit par comparaison aux sujets contrôles. Cinquante pourcents des patients souffrant d’une
pathologie des artères coronaires présentent un SAHS de type obstructif. Quarante
pourcents des patients souffrant d’un SAHS sévère décèdent dans les huit ans (Narkiewicz et al., 1998; Roux et al., 2000; Parish and Somers, 2004).
En plus de l’augmentation des morbidité et mortalité cérébro- et cardio-vasculaires comme les maladies coronaires dont l’infarctus du myocarde, les cardiomyopathies congestives, les arythmies cardiaques et les décompensations cardiaques (Narkiewicz et al., 1998; Roux et al., 2000; Parish and Somers, 2004), le
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SAHS provoque une altération des fonctions cognitives comme l’efficience psychomotrice (facteur reflétant la coordination du contrôle moteur fin avec une attention et concentration soutenue), de la somnolence et des troubles de la mémorisation (Kim et al., 1997; Young et al., 2002).
Chez le patient apnéique, la qualité de vie est considérablement dégradée et les risques d’accident de roulage et de travail sont, respectivement et indépendamment de
la somnolence, multiplié par 7 et entre 2 et 3 par rapport au sujet sain contrôle (Young
et al., 1997, 2002).
5° Traitements
Les traitements du SAHS vont de simples recommandations hygiéno-diététiques à la chirurgie maxillo-faciale, en passant par l’essai d’agents pharmacologiques et le traitement par pression positive continue (PPC).
Les recommandations médicales
Elles comprennent essentiellement une diminution du poids, l’arrêt du tabac, de l’alcool et des substances à action myorelaxantes comme les benzodiazépines ou équivalents et les barbituriques, l’amélioration de l’hygiène veille-sommeil en évitant l’insuffisance de sommeil et la modification de la position corporelle durant le sommeil afin de libérer au maximum les voies aériennes supérieures ou éviter les pressions sur la trachée (Young et al., 2002).
Les agents pharmacologiques
Aucun agent pharmacologique n’a fait actuellement ses preuves de façon évidente.
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Divers essais ont été réalisés avec la protriptyline (antidépresseur tricycle), les antidépresseurs inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine dont la buspirone, les stimulants centraux, le L-tryptophane. En plus d’un effet peu marqué sur la diminution de l’index d’apnées-hypopnées à l’exception du L-tryptophane, les effets secondaires produits par ces substances (insomnie, dépendance, trouble du rythme cardiaque…) rendent leur utilisation difficile voire dangereuse comme l’apparition d’un syndrome d’éosinophilie-myalgie provoqué par le L-tryptophane. D’autres substances pharmacologiques ont également été testées: la médroxyprogestérone, l’acétazolamide, la théophylline, les antagonistes opïodes, la nicotine ou encore la substance P. Aucune des publications concernant ces substances ne permet
formellement d’affirmer leur efficacité dans le SAHS (Hudgel et al., 1998; Abad and
Guilleminault, 2006; Ursavas, 2008).
Il semble donc qu’à l’heure actuelle, de par la complexité des interactions entre les diverses structures anatomiques et neurotransmetteurs impliqués dans le SAHS, et probablement de par ses différentes étiologies, il ne soit pas possible de trouver une substance chimique permettant la rémission partielle ou complète de ce syndrome.
Les traitements mécaniques
Ils augmentent la pression intra-murale des voies aériennes supérieures et maintiennent ainsi leur ouverture, surtout lors de l’inspiration. Ils restent le traitement de choix du SAHS.