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23/10/2011

Manoeuvre de recrutement alveolaire


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La stratégie de prise en charge du syndrome de détresse respiratoire aiguë a considérablement évolué ces dernières années.
De par la physiopathologie de ce syndrome, mais aussi du fait de la réduction progressive des volumes courants utilisés, les manœuvres de recrutement alvéolaire ont été proposées pour lutter contre le dérecrutement alvéolaire.L’objet de cette revue est de rapporter les différents arguments scientifiques en faveur des manoeuvres de recrutement alvéolaire ainsi que d’essayer de répondre à des questions pratiques autour de l’utilisation des manoeuvres de recrutement alvéolaires dans le Sdra

Les recommandations actuelles pour la prise en charge ventilatoire du syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) sont en faveur d’une ventilation protectrice. La réduction du volume courant (Vt) nécessaire dans ce type d’approche aggrave le « dérecrutement » alvéolaire. Depuis quelques années, certains auteurs proposent de réaliser des manoeuvres de recrutement alvéolaire (MRA) afin de lutter contre ce dérecrutement et
d’améliorer l’oxygénation. L’objectif de cette mise à jour est de faire le point sur les arguments, disponibles dans la littérature médicale, en faveur ou non des MRA dans le SDRA.


Pourquoi réaliser des manoeuvres de recrutement alvéolaire ?

Les arguments en faveur de l’utilisation des MRA découlent, d’une part, de données théoriques et, d’autre part, des résultats encourageants obtenus sur des modèles animaux de SDRA.

Les causes de dérecrutement au cours du SDRA sont multiples et permanentes. De l’altération du
surfactant à la réduction du volume courant, des aspirations trachéales aux débranchements itératifs, toute l’histoire du SDRA est faite de « dérecrutements ». Il est donc logique de tendre vers une stratégie ventilatoire de recrutement. L’utilisation d’une pression expiratoire positive
(PEP) pour diminuer le shunt en recrutant des territoires alvéolaires collabés est presque aussi ancienne que le SDRA.

La PEP a toutefois du mal à lutter contre le dérecrutement. En effet, l’analyse tomodensitométrique de la répartition de gaz et de tissu intrapulmonaire au cours du SDRA permet de comprendre son
incapacité à lutter contre lui dans certaines situations. Puybasset et coll. ont montré que l’atteinte pulmonaire n’est pas homogène. Il existe en effet une augmentation des zones non aérées selon un axe antéro-postérieur et céphalo-caudal. La PEP agit essentiellement en s’opposant aux forces de compression extrinsèques qui s’exercent sur les bronchioles. Elle est d’autant plus efficace que cette pression est faible, c’est-à-dire dans
les régions non dépendantes et céphaliques du parenchyme pulmonaire. Elle génère donc une distension, voire une surdistension, des territoires normalement aérés avant de pouvoir « rouvrir » les territoires pauvrement, voire non aérés. D’après la loi de Laplace, P = 2 γ/r , la pression P nécessaire à stabiliser une alvéole qui a une tension de surface γ est inversement proportionnelle à son rayon r. On peut en déduire que la pression
nécessaire pour ouvrir une alvéole collabée est plus importante que celle permettant de la maintenir ouverte. Sur la base de cette hypothèse, certains auteurs ont proposé d’appliquer une MRA, pression très élevée et de courte durée, afin « d’ouvrir le poumon », suivie d’un niveau de PEP suffisant pour le maintenir « ouvert », c’est l’open lung concept .
De nombreuses études animales ont montré l’efficacité des manoeuvres de recrutement alvéolaire sur des modèles animaux de SDRA. Il s’agit essentiellement de modèles expérimentaux de déplétion en surfactant . Dans un modèle expérimental de lavage alvéolaire au sérum salé chez le lapin, Bond et al. ont montré une amélioration de la mécanique ventilatoire et de l’oxygénation sous ventilation à haute fréquence (pression moyenne : 15 cmH2O) après réalisation d’une MRA. Cette amélioration n’existait pas lorsque la MRA était suivie d’une ventilation à haut volume courant et haut niveau de PEP (17,5 cmH2O). Utilisant le même modèle de SDRA, mais chez le mouton, Fujino et al.  ont retrouvé une amélioration de la PaO2 en appliquant une pression de 40 cmH2O. Le recrutement optimal n’était pas obtenu dès la première MRA mais à la seconde chez la plupart des animaux. En répétant la MRA toutes les 30 minutes, l’effet bénéfique en termes d’oxygénation n’était pas accompagné de lésions histologiques.
Il existe une littérature abondante montrant l’efficacité des MRA chez l’animal. Il est cependant nécessaire de pondérer ces résultats. En effet, la plupart de ces modèles expérimentaux sont des lavages au sérum salé, ce qui aboutit à une déplétion aiguë en surfactant mais reste assez éloigné des lésions histologiques du SDRA. Rosenthal et al.  ont étudié la plupart des modèles expérimentaux de SDRA rapportant une évolution
spontanément favorable en quelques dizaines de minutes pour tous les modèles sauf pour l’injection intraveineuse d’acide oléique. Kloot et al.  ont étudié la réponse aux MRA en termes d’oxygénation et de volume pulmonaire dans trois situations différentes : lavages au sérum salé, pneumopathie et injection intraveineuse d’acide oléique. L’amélioration des paramètres mesurés n’était visible que dans le cas du lavage.

Comment réaliser une manoeuvre de recrutement alvéolaire ?

Les techniques proposées pour réaliser une MRA chez l’homme sont au nombre de trois dans la littérature
médicale Les deux principales pression positive continue (continuous positive airway pressure CPAP ) et soupir

Hauts niveaux de CPAP

Cette méthode consiste à appliquer une pression expiratoire élevée (de 35 à 60 cmH2O) pendant un temps bref, de l’ordre de 30 à 40 secondes

Pour ce faire, on utilise le mode CPAP du respirateur en réglant le niveau de pression désiré.
Grasso et al.  ont étudié 22 patients atteints de SDRA, ventilés selon la stratégie proposée dans l’étude du National Institue of Health (NIH), chez lesquels on appliquait des MRA par l’intermédiaire d’une CPAP appliquée pendant 40 secondes à 40 cmH2O. Les patients étaient classés en « répondeurs » et « non répondeurs » selon qu’ils amélioraient de plus de 50 % leur rapport PaO2/FiO2 après la MRA. Au bout de 2 minutes, les
auteurs observaient une augmentation de ce rapport de 20 ± 3 % pour les « non répondeurs » contre 175 ± 23 % dans le groupe des « répondeurs » qui, par ailleurs, présentaient une compliance pariétale et pulmonaire plus grande que les « non-répondeurs ».
Amato et al. [15] ont utilisé la même technique de CPAP à 40 cmH2O chez leurs patients en SDRA dans le groupe ventilation protectrice.
 

Soupirs intermittents

La seconde technique fait appel à l’utilisation de « soupirs » qui correspond à une augmentation transitoire de la pression d’insufflation aux dépens de la PEP ou du Vt  . Pelosi et al. ont étudié 10 patients ventilés selon une approche protectrice pendant 2 heures, suivi d’une période de 1 heure où 3 soupirs par minute à une pression de plateau de 45 cmH2O étaient appliqués avec retour à la ventilation initiale au cours de l’heure suivante. Ils ont observé une augmentation du rapport PaO2/FiO2 et du volume expiré ainsi qu’une diminution de l’admission veineuse et de la PaCO2 pendant la phase des soupirs. Ces effets étaient fugaces dans le temps avec un retour aux valeurs de base dans les 30 minutes qui suivaient l’arrêt de la ventilation avec soupirs.
Valente Barbas et al.  ont étudié 10 sujets atteints de SDRA, ventilés avec une PEP réglée 2 cmH2O au-dessus du point d’inflexion inférieur de la courbe pression/volume associée à un volume courant de 6 mL/kg. Les patients étaient ensuite randomisés en 2 groupes. Un groupe recevait 3 cycles en pression contrôlée à 40 cmH2O pendant 6 secondes toutes les 3 heures. Le deuxième groupe recevait 3 cycles en pression contrôlée à 40, 50 et 60 cmH2O pendant 6 secondes toutes les 3 heures. Les auteurs observaient une meilleure oxygénation évaluée par le rapport PaO2/FiO2 dans le deuxième groupe au bout de 1 heure et jusqu’à 6 heures sans altération hémodynamique majeure.

Ces approches ne prennent pas en compte le facteur « temps dépendant »  du recrutement alvéolaire ni la mécanique ventilatoire propre à chaque patient.
Le recrutement alvéolaire induit par le volume courant n’est pas négligeable. Nous avons proposé , en guise de MRA, d’utiliser pendant 15 minutes une PEP fixée à 10 cmH2O au-dessus du point d’inflexion inférieur (LIP : lower inflection point) lu sur la courbe pression/volume, en limitant si besoin le Vt afin de garder une pression de plateau (Pplat) inférieure à 35 cmH2O. Par rapport à l’application d’une pression de 40 cmH2O pendant 40 secondes chez des patients en SDRA, les résultats en termes de volume recruté et d’oxygénation sont significativement plus importants. La PaO2 augmente de 208 % avec la méthode PEP + 10 cmH2O contre 158 % pour la CPAP. Plus récemment, d’autres auteurs  ont proposé d’appliquer une PEP croissante (soupir prolongé) en conservant un volume courant. Cette MRA était réalisée 2 fois avec un intervalle de 1 minute (7 minutes au total). À la condition de conserver une PEP élevée après la MRA, les auteurs rapportent une nette amélioration des paramètres ventilatoires chez les 20 patients en SDRA 1 heure après la MRA.

L’utilisation de modes ventilatoires « non conventionnels » comme la ventilation à percussion, la jet-ventilation ou l’oscillation à haute fréquence peuvent également réaliser des MRA en fonction du niveau de pression moyenne utilisé.

Application de niveaux de PEP croissants associés à une ventilation à pression ou volume contrôlé

Bugedo et al.  ont utilisé deux stratégies de recrutement chez 10 patients en SDRA. L’une appliquait des niveaux de PEP croissants par palier de 5 cmH2O jusqu’à 30-40 cmH2O sur une ventilation à volume contrôlé sans dépasser 50 cmH2O de pression de plateau. L’autre consistait à appliquer des niveaux de PEP croissants par paliers de 10 cmH2O jusqu’à 30 cmH2O sur une ventilation à pression contrôlée maintenue à 20 cmH2O. Une tomodensitométrie pulmonaire était réalisée à différentes étapes au cours de ces manoeuvres de recrutement. Les données recueillies montrent que de hauts niveaux de PEP « aèrent » le parenchyme pulmonaire sans altérer de manière majeure l’hémodynamique, tout en améliorant l’oxygénation.

Dans un travail récent nous avons comparé une MRA à type de CPAP à un soupir étendu réalisé en volume contrôlé . Ce soupir étendu (eSigh) était réalisé en réglant la PEP à 10 cmH2O au-dessus du point d’inflexion inférieur lu sur la courbe pression/volume, avec conservation d’un volume courant réduit, si nécessaire, afin de conserver une pression de plateau inférieure à 35 cmH2O.

Des manoeuvres de recrutement alvéolaire pour quels patients ?

On connaît depuis quelques années les critères d’efficacité et de tolérance de la PEP en fonction de l’aspect de la courbe pression/volume, de l’analyse scanographique voire, pour certains auteurs, de l’histoire du SDRA Il semble important de déterminer ces mêmes points pour les MRA.

La stratégie ventilatoire utilisée, protectrice ou conventionnelle, influence probablement la réponse aux MRA. La ventilation protectrice, qui fait appel à de faibles volumes courants, est génératrice de dérecrutement alvéolaire . Les niveaux de PEP ne suffisent pas toujours à le prévenir.
Les MRA permettent de s’y opposer au moins transitoirement et diminuent ainsi la baisse de la PaO2 observée lors de la réduction de volume.
Medoff et al.  rapportent la nécessité d’un niveau de PEP élevé, au-dessus du LIP sur la courbe pression/volume, afin de limiter le retour aux conditions initiales. Dans une étude portant sur 11 patients, Richard et al. rapportaient une diminution du volume recruté par la PEP après réduction du Vt de 10 à 6 mL/kg. L’application d’une MRA permettait d’éviter ce dérecrutement, mais pas plus qu’une augmentation de la PEP de
4 cmH2O au-dessus du LIP. Ces données soulignent parfaitement la relation entre niveau de PEP et MRA.
Outre le dérecrutement alvéolaire induit par la réduction du Vt, l’utilisation de FiO2 proches de 1 est pourvoyeuse d’atélectasies. En effet, la survenue d’un collapsus de dénitrogénation est un phénomène d’apparition progressive qui vient aggraver les lésions préexistantes .
Paradoxalement, les niveaux de pression nécessaires à la levée de ces atélectasies sont bien plus élevés, de l’ordre de 30 cmH2O contre 12 à 20 cmH2O pour les atélectasies de compression. L’utilisation de MRA permettrait donc de lever ces atélectasies qui semblent inaccessibles à la PEP lorsqu’elle est réglée à un niveau proche du point d’inflexion inférieur sur la courbe pression/volume.

L’origine du SDRA, pulmonaire (SDRAp) ou extrapulmonaire (SDRAep), a été considérée comme un facteur prédictif de réponse aux MRA par certains auteurs .

Dans leur travail, Grasso et al.  ont évalué l’effet des MRA chez 22 patients en SDRA (11 SDRAp et 11 SDRAep). Il n’existait pas de différence significative en termes de type de SDRA (6 répondeurs SDRAp et 5 SDRAep), mais les auteurs ont retrouvé une nette différence en termes de durée de ventilation précédant l’apparition du SDRA : 7,1 ± 1 j pour les non-répondeurs contre 1 ± 0,3 j pour les répondeurs. Ils insistent sur
l’importante diminution de la compliance thoracique et pulmonaire chez les non-répondeurs. La mesure de la pression oesophagienne leur a permis de mesurer la pression transpulmonaire durant la MRA. Celle-ci était de 18 cmH2O chez les non-répondeurs et de 29 cmH2O chez les répondeurs.
Cela souligne l’importance d’adapter le niveau de pression de la MRA à chaque patient.
L’efficacité des MRA s’explique par la levée du collapsus alvéolaire déclenchée soit par les forces de compression externes, soit par les atélectasies de résorption. Or, il coexiste, au sein du poumon des patients atteints de SDRA, des zones caractérisées par la perte de gaz et d’autres où siège un oedème alvéolaire majeur La formation de cet oedème résulte pour partie d’une altération de la clairance alvéolaire. Les mécanismes actifs de résorption de l’oedème sont influencés par le mode ventilatoire . L’équipe de Matthay a montré que la réduction du Vt entraînait une élévation de la clairance alvéolaire . D’après ces auteurs, la protection de l’épithélium alvéolaire par cette stratégie ventilatoire est à l’origine de la résorption de l’oedème. Dans un travail mené chez 15 patients en SDRA , nous avons montré que l’application d’une MRA entraîne, chez les
répondeurs, une diminution de l’oedème. Il est probable qu’en diminuant les cycles ouverture-fermeture au niveau alvéolaire, les MRA permettent une résorption active de l’oedème pulmonaire.
La position des patients peut également influencer la réponse aux MRA. Pelosi et al. ont récemment étudié 10 patients en SDRA avant et après manoeuvres de recrutement (soupirs) en décubitus dorsal puis ventral. Ils ont rapporté une augmentation de la PaO2 et de la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) dans les deux positions. Toutefois, le recrutement alvéolaire était plus complet en décubitus ventral. La PaO2 augmentait de 95
± 26 mmHg à 155 ± 3 mmHg lors du passage en décubitus ventral. L’application d’un soupir entraînait une augmentation de la PaO2 de 37 ± 17 mmHg en décubitus ventral contre 16 ± 11 mmHg en dorsal. Les auteurs concluaient que l’association MRA et décubitus ventral pourrait favoriser un recrutement optimal chez les patients initialement non répondeurs en associant deux mécanismes différents. Cette notion avait déjà
été avancée chez l’animal par Cakar et al. Les auteurs ont montré une amélioration de l’oxygénation dans le modèle de SDRA à l’acide oléique significativement plus importante et plus durable pour les animaux en décubitus ventral que dorsal.

Même si elles sont efficaces chez certains patients et semblent assez bien tolérées, les MRA ne sont pas dénuées de risques. Les effets secondaires les plus courants sont une altération des conditions hémodynamiques globales ainsi qu’une désaturation. Certains auteurs ont rapporté récemment une moins bonne tolérance des MRA chez les patients non répondeurs à ces manoeuvres .Claesson et al. ont récemment évalué l’effet de« MRA (35, 40 et 44 cmH2O) sur le débit cardiaque et la perfusion de la muqueuse gastrique chez 14 patients en SDRA. Ils ont pu montrer une diminution significative du débit cardiaque à chaque MRA, alors que la pression artérielle moyenne ne diminuait que pour la pression la plus élevée. La perfusion gastrique n’était pas significativement diminuée même en comparant les données avant la première et après la troisième MRA. La tolérance des MRA chez les patients neurochirurgicaux est encore très discutée. Bein et al.  ont montré que la réalisation d’une MRA entraînait une augmentation de la pression intracrânienne et une baisse de la pression artérielle responsables d’une diminution de la pression de perfusion cérébrale de 72 ± 8 mmHg à 60 ± 10 mmHg. Dans le même temps, la saturation veineuse en oxygène passait de 69 à 59 %. Wolf et al.  ont étudié l’effet d’une stratégie d’open lung associant ventilation protectrice et MRA chez des patients présentant une hypertension intracrânienne. Ils
n’ont pas relevé d’effet indésirable grave ; seuls 2 patients avaient nécessité un traitement supplémentaire de l’hypertension intracrânienne après MRA et aucun n’avait dû être exclu de l’étude pour intolérance. Il semble néanmoins que l’usage des MRA en neurotraumatologie nécessite une surveillance de plusieurs variables (pression intracrânienne, saturation veineuse jugulaire, pression de perfusion cérébrale.) et une prudence
particulière.

Quand réaliser une MRA ?

Dans l’évolution du SDRA, de nombreux arguments sont en faveur de la réalisation précoce des MRA [7,17]. Comme nous l’avons vu précédemment, la durée d’évolution est un élément clé . Seuls les SDRA précoces semblent pouvoir bénéficier des MRA. Peu de données sont disponibles quant à la fréquence à laquelle les MRA doivent être renouvelées.

Conclusion

Guidée par l’analyse scanographique et la courbe pression/volume, reposant sur des études multicentriques randomisées, la prise en charge ventilatoire des patients atteints de SDRA a considérablement évolué durant les dix dernières années. Les manoeuvres de recrutement alvéolaire semblent une « étape logique » dans cette évolution. Il existe un grand nombre d’études animales et humaines soutenant l’efficacité en termes
d’oxygénation et de volume recruté des MRA. Au demeurant, les quelques données dont nous disposons sur des études randomisées et contrôlées sont décevantes. Trop d’incertitudes persistent à ce jour.
Quelle est la meilleure façon de recruter un patient ? Il existe des pistes vers des MRA adaptées aux caractéristiques physiopathologiques de chaque patient qui exploitent autant le recrutement alvéolaire induit par la PEP que celui produit par l’insufflation du volume courant.
Chez les non-répondeurs, l’application d’une MRA entraîne une diminution de la clairance alvéolaire
L’explication pourrait résider, comme le montrent les travaux de Malbouisson et al. , dans le fait que chez les
patients présentant une atteinte pulmonaire de type lobaire, l’augmentation de la PEP entraîne une distension des territoires normalement ventilés avec un dérecrutement dans les zones pauvrement aérées.
Les nouvelles techniques de mesures automatisées de la CRF et du volume recruté par la PEP sont prometteuses
mais non validées et encore confidentielles. La corrélation entre la PaO2 et le volume recruté (ou la CRF) n’est pas bonne, de telle sorte que l’oxygénation est un mauvais témoin du dérecrutement alvéolaire. Cependant, la
corrélation entre le potentiel de recrutement évalué au scanner et l’amélioration de la PaO2 après MRA est
excellente . Chez les patients pouvant bénéficier de MRA (atteinte diffuse et précoce), le suivi des MRA
par la saturation en oxygène peut être proposé en attendant la validation d’outils plus pertinents sur le plan
physiologique. L’étude tomodensitométrique pourrait apporter des réponses à ces questions en évaluant la part de recrutement alvéolaire et de distension pendant la MRA .
À quelle fréquence réaliser les MRA ? Quels patients doivent bénéficier de quelles manoeuvres, et à quel moment dans l’évolution du SDRA ? Il semble qu’une politique de lutte active contre le dérecrutement soit nécessaire.

 

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