Chez un patient, les muscles respiratoires sont mis au repos lors de la défaillance de la fonction respiratoire, que cette défaillance soit involontaire (maladie, accident…) ou volontaire (anesthésie générale). Le patient est alors relié à un ventilateur artificiel, machine qui se charge de le faire respirer. Il existe de très nombreux types de ventilateurs artificiels, de qualité inégale, et chaque dispositif propose de multiples réglages pour ventiler le patient : les modes ventilatoires. Ces machines et leurs modes ventilatoires sont commercialisés et utilisés quotidiennement, mais très peu ont été évalués en situation clinique et leurs performances restent à démontrer. L'interaction de ces modes ventilatoires avec les muscles respiratoires du patient est ainsi actuellement méconnue. Dans ce travail, premièrement nous avons fait un état des lieux des pratiques de la ventilation mécanique en médecine péri-opératoire (patients au bloc opératoire et réanimation) ; secondairement, nous avons évalué sur banc d'essai au laboratoire les performances techniques des ventilateurs d'anesthésie et de réanimation de dernière génération dans des conditions statiques (ventilation contrôlée dans différentes conditions de pathologies pulmonaires) et dans des conditions dynamiques (ventilation spontanée assistée dans différentes situations de sevrage ventilatoire) et établi des critères de choix d'un ventilateur ; dans une troisième partie nous avons analysé chez le patient de réanimation au cours du sevrage de la ventilation mécanique le fonctionnement et le comportement des modes ventilatoires les plus évolués (Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA), Proportionnal Adaptive Ventilation + (PAV+), Adaptative Support Ventilation (ASV), Intellivent, Noisy-PSV) en comparaison avec le mode de référence qu'est la Ventilation Spontanée en Aide Inspiratoire (Pressure Support Ventilation). Finalement, nous présentons les perspectives de recherche et bénéfices potentiels attendus issus de ces études à travers nos projets de travaux expérimentaux et cliniques. / In case of respiratory failure, the patient's respiratory muscles are put at rest. The patient is then linked to an artificial ventilator, which makes him breath. There are a huge number of artificial ventilators, of varying quality, and each device offers many different settings : the ventilatory modes. These devices and their ventilatory modes are marketed and used daily, but few of them have ever been evaluated in a clinical situation and their performances still need to be proven. Interactions between these ventilatory modes and respiratory muscles are presently unknown. In this work, we first made an inventory of mechanical ventilation in peri-operative medicine (patients in operating rooms and in intensive care units). Then, we evaluated on a bench test the technical performances of the latest generation of anesthesia and intensive care ventilators, in static conditions (controlled ventilation in different pathologic pulmonary conditions) and in dynamic conditions (assisted spontaneous breathing in different weaning situations), and we established criteria to check before choosing a ventilator. Third, we analysed the behaviour of several advanced ventilatory modes (Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA), Proportional Assist Ventilation Plus (PAV+), Adaptive Support Ventilation (ASV), Intellivent, Noisy-PSV) during ventilator weaning of intensive care patients compared to the reference weaning mode : Pressure Support Ventilation. Finally, we present research perspectives and potential benefits from our studies through our experimental and clinical project.

Objectifs : (1) Évaluer l’effet de l’anesthésie intrathécale de la gaine carpienne sur la désensibilisation du membre distal et identifier les emplacements potentiels de désensibilisation des nerfs palmaires. (2) Investiguer l’utilisation de l’arthroscope aiguille pour la ténoscopie diagnostique de la gaine carpienne chez le cheval debout. Design : Études expérimentales ex vivo et in vivo. Animaux : Membres cadavériques (n=20+6) et chevaux (n=8+6). Matériel et méthodes : (1) Le seuil de sensibilité cutané a été mesuré sur le membre distal de 8 chevaux entre t0 et t180mn après anesthésie (mépivacaïne) intrathécale. Puis, 20 membres thoraciques ont été préparés et disséqués transversalement ou longitudinalement. (2) Les ténoscopies de la gaine carpienne avec arthroscopes aiguille et standard ont été comparées sur 6 cadavres avant de réaliser la ténoscopie avec un arthroscope aiguille chez 6 chevaux sous sédation. Résultats : (1) 6/8 chevaux ont été désensibilisés au niveau des glomes. Les nerfs palmaires sont en relation étroite avec la gaine à 2 sites de diffusion probables identifiés. (2) L’arthroscope aiguille a permis une exploration complète des structures proximales dans les modèles cadavérique et in vivo (6/6), la tension résiduelle des tendons fléchisseurs a toutefois limité la visualisation du fléchisseur superficiel du doigt chez 4/6 des chevaux in vivo. Conclusion : (1) L’anesthésie intrathécale de la gaine carpienne devrait être interprétée dans les 15min post-injection, et les autres anesthésies distales au carpe être repoussées plus de 3h après. (2) La ténoscopie debout a permis une évaluation complète et sécuritaire de la région proximale de la gaine, offrant ainsi une technique diagnostique alternative. / Objective: (1) To assess the effect of carpal sheath anaesthesia on skin sensitivity of the distal forelimb and to determine potential locations for desensitisation of palmar nerves. (2) To investigate the use of a needle arthroscope for diagnostic tenoscopy of the carpal sheath in standing horses. Study design: Experimental ex vivo and in vivo studies. Animals: Cadaveric limbs (n=20+6) and live horses (n=8+6). Methods: (1) Mechanical nociception of the distal forelimb was measured with a dynamometer on 8 horses between t0 and t180mn after intrathecal anesthesia (mepivacaine). Twenty cadaveric limbs were prepared and dissected transversally or longitudinally. (2) Needle and regular arthroscopes were compared during carpal sheath tenoscopy of 6 cadaveric limbs. Then, standing carpal sheath tenoscopy was performed in 6 sedated healthy horses with the needle arthroscope. Results: (1) Six out of 8 horses were completely desensitized on both heel bulbs. Cadaveric specimens revealed close proximity between the sheath and palmar nerves at 2 possible diffusion sites identified. (2) Needle arthroscopy allowed thorough visualization of the proximal region of the carpal sheath in cadaveric limbs and standing horses (6/6). However, remaining flexor tendons tension limited visualization of the superficial digital flexor tendon in 4/6 of horses. Conclusion: (1) Carpal sheath anaesthesia should be interpreted within 15min post-injection and perineural or articular blocks distal to the carpus should be delayed for more than 3 hours post-carpal sheath anesthesia. (2) Standing carpal sheath tenoscopy allows a safe and thorough evaluation of the proximal region of the sheath, offering an alternative diagnostic technique.

Il existe peu d’études sur les effets physiologiques et pharmacologiques du médicament anesthésiant le plus utilisé chez les anoures, la tricaïne méthanesulfonate, et son utilisation chez la grenouille Xenopus laevis. Notre premier objectif était d’évaluer l’effet de bains d’immersion de 20 minutes de 1 et 2 g/L de tricaïne méthanesulfonate sur la fonction cardiorespiratoire, l’analgésie et les réflexes ainsi que d’étudier la pharmacocinétique. Nos résultats démontrent que des bains de 1 et 2 g/L produisent une anesthésie chirurgicale de 30 et 60 minutes respectivement, sans effet significatif sur le système cardiorespiratoire. À la suite d’une immersion à 2 g/L, on note une demi-vie terminale de 3,9 heures. Cette dose ne produit aucun effet sur l’histologie des tissus 24 heures après l’immersion. Dans une deuxième expérience, nous avons évalué les effets d’une surdose de tricaïne méthanesulfonate en bain d’immersion sur les systèmes cardiorespiratoire et nerveux central grâce à l’électroencéphalographie ainsi que l’effet d’une injection de pentobarbital sodique après 2 heures d’immersion. L’EEG montre un effet dépresseur sur le SNC avec l’utilisation de la tricaïne méthanesulfonate sans voir un arrêt de signal d’EEG sur la période de 2 heures d’enregistrement. Les surdoses à 1 g/L et 3 g/L n’ont pas d’effet significatif sur le rythme cardiaque, et l’injection de pentobarbital suite au bain d’immersion de tricaïne méthanesulfonate est nécessaire pour induire l’euthanasie. Nous avons démontré que le bain de tricaïne méthanesulfonate peut produire une anesthésie de 30 à 60 minutes avec dépression du SNC sans effet cardiovasculaire chez les Xenopus laevis. / Very few studies exist on the physiological and pharmacological effects of the most commonly used anesthetic agent used in amphibians, tricaine methanesulfonate, in Xenopus laevis frogs. Our first goal was to measure the effects of 20 minutes bath immersions of 1 and 2 g/L tricaine methanesulfonate on cardiorespiratory system, analgesia and reflexes. We also studied the pharmacokinetic of tricaine methanesulfonate following an immersion in a 2 g/L bath. Our results show that both 1 and 2 g/L baths produce surgical anesthesia during 30 and 60 minutes respectively, without significant effect on the cardiorespiratory system. Following the immersion in a 2 g/L bath, the tricaine methanesulfonate has a terminal half-life of 3,9 hours and no effect on tissue histology is observed 24 hours after anesthesia. In a second experiment, we evaluated the effects of tricaine methanesulfonate overdose on cardiorespiratory system and on central nervous system using electroencephalography. Moreover, we evaluated the effect of sodium pentobarbital injection after 2 hours of immersion. A significant EEG depression of central nervous system activity occurred with the use of tricaine methanesulfonate following 2 hours of recording and the pentobarbital injection was necessary to induce euthanasia. We showed that tricaine methanesulfonate can produce safe anesthesia of 30 to 60 minutes with reduction of CNS activity and without cardiorespiratory effect in Xenopus laevis.

En salle d’opération, les tâches de l’anesthésiste sont nombreuses. Alors que l’utilisation de nouveaux outils technologiques l’informe plus fidèlement sur ce qui se passe pour son patient, ces outils font que ses tâches deviennent plus exigeantes. En vue de diminuer cette charge de travail, nous avons considérer l’administration automatique d’agents anesthésiques en se servant de contrôle en boucle fermée. À cette fin, nous avons développé un système d’administration d’un agent anesthésique (le propofol) visant à maintenir à un niveau optimal la perte de conscience du patient pendant toute la durée d’une chirurgie. Le système comprend un ordinateur, un moniteur d’anesthésie et une pompe de perfusion. L’ordinateur est doté d’un algorithme de contrôle qui, à partir d’un indice (Bispectral IndexTM ou BIS) fournit par le moniteur d’anesthésie détermine le taux d’infusion de l’agent anesthésiant. Au départ, l’anesthésiste choisit une valeur cible pour la variable de contrôle BIS et l’algorithme, basé sur système expert, calcule les doses de perfusion de propofol de sorte que la valeur mesurée de BIS se rapproche le plus possible de la valeur cible établie. Comme interface-utilisateur pour un nouveau moniteur d’anesthésie, quatre sortes d’affichage ont été considérés: purement numérique, purement graphique, un mélange entre graphique et numérique et un affichage graphique intégré (soit bidimensionnel). À partir de 20 scenarios différents où des paramètres normaux et anormaux en anesthésie étaient présentés à des anesthésistes et des résidents, l’étude des temps de réaction, de l’exactitude des réponses et de la convivialité (évaluée par le NASA-TLX) a montré qu’un affichage qui combine des éléments graphiques et numériques était le meilleur choix comme interface du système. Une étude clinique a été réalisée pour comparer le comportement du système d’administration de propofol en boucle fermée comparativement à une anesthésie contrôlée de façon manuelle et conventionnelle où le BIS était aussi utilisé. Suite à l’approbation du comité d’éthique et le consentement de personnes ayant à subir des chirurgies générales et orthopédiques, 40 patients ont été distribués également et aléatoirement soit dans le Groupe contrôle, soit dans le Groupe boucle fermée. Après l’induction manuelle de propofol (1.5 mg/kg), le contrôle en boucle fermée a été déclenché pour maintenir l’anesthésie à une cible de BIS fixée à 45. Dans l’autre groupe, le propofol a été administré à l’aide d’une pompe de perfusion et l’anesthésiste avait aussi à garder manuellement l’indice BIS le plus proche possible de 45. En fonction du BIS mesuré, la performance du contrôle exercé a été définie comme excellente pendant les moments où la valeur du BIS mesurée se situait à ±10% de la valeur cible, bonne si comprise de ±10% à ±20%, faible si comprise de ±20% à ±30% ou inadéquate lorsque >±30%. Dans le Groupe boucle fermée, le système a montré un contrôle excellent durant 55% du temps total de l’intervention, un bon contrôle durant 29% du temps et faible que pendant 9% du temps. Le temps depuis l’arrêt de la perfusion jusqu’à l’extubation est de 9 ± 3.7 min. Dans le Groupe contrôle, un contrôle excellent, bon, et faible a été enregistré durant 33%, 33% et 15% du temps respectivement et les doses ont été changées manuellement par l’anesthésiste en moyenne 9.5±4 fois par h. L’extubation a été accomplie après 11.9 ± 3.3 min de l’arrêt de la perfusion. Dans le Groupe boucle fermée, un contrôle excellent a été obtenu plus longtemps au cours des interventions (P<0.0001) et un contrôle inadéquat moins longtemps (P=0.001) que dans le Groupe contrôle. Le système en boucle fermée d’administration de propofol permet donc de maintenir plus facilement l’anesthésie au voisinage d’une cible choisie que l’administration manuelle. / In the operating room, the anaesthetist performs numerous tasks. New technological tools better inform him about the state of the patient but render his task more demanding. To alleviate the anaesthetist workload, we have considered the automatic administration of anesthetic drugs using closed-loop control. In this respect, we have developed a system for the administration of an anesthetic agent (propofol) in order to maintain loss of consciousness at an optimal level throughout a surgery. The system comprises a computer, an anaesthesia monitor and an infusion pump. A control algorithm installed on the computer determines the infusion rate of the hypnotic drug based on the Bispectral IndexTM (BIS) provided by the monitor. At first, the anaesthetist chooses a target value for the control variable BIS and the algorithm, which consists of an expert system, calculates the infusion doses of propofol in order to steer the measured BIS value closer to the target value. For the user-interface of a novel anaesthesia monitor, four display types were considered: purely numeric, purely graphical, a mixed graphical and numerical and a bi-dimensional integrated graphical display. Based on 20 different scenarios where normal and abnormal anaesthesia parameters were presented to anaesthetists and residents, the study of the reaction time, response accuracy and user-friendliness (assessed by the NASA-TLX) showed that a mixed graphical and numerical display is the best preferred for the interface of the system. A clinical study was conducted in order to compare the behaviour of the system of administering propofol in closed-loop to manually controlled anaesthesia guided by BIS. After Institutional Review Board approval and written consent, 40 patients undergoing orthopaedic or general surgery were randomly assigned to 2 groups of equal size. After manual propofol induction (1.5 mg/kg), closed loop control was used to maintain anesthesia at a target BIS of 45 (Closed-loop group); in the other group, propofol was administered manually using a syringe pump by an experienced anaesthesiologist in order to maintain a target BIS of 45 as closely as possible (Control group). The performance of the system was defined as excellent, good, poor or inadequate, when the BIS was within 10%, between 10 and 20%, between 20 and 30% or outside 30% of the target BIS, respectively. In the Closed-loop group, the system showed excellent control during 55% of the total anaesthesia time, good control during 29% of the time and poor control during 9% of the time. The time from the end of infusion to extubation was 9 ± 3.7 min. In the Control group, excellent, good and poor control were noted during 33%, 33% and 15% of the time, respectively and doses were changed 9.5 ± 4 times per h. Extubation was achieved after 11.9 ± 3.3 min from the end of infusion. In the Closed-loop group, excellent control of anesthesia occurred significantly more often (P<0.0001) and inadequate control less often than in the Control group (P=0.001). The present system of administering propofol in closed-loop maintains the anesthesia level closer to a given target than manual administration.

Les effets cardiovasculaires des alpha-2 agonistes, particulièrement importants chez les chiens, limitent leur utilisation en pratique vétérinaire. La perfusion à débit constant (PDC) de ces drogues, comme la médétomidine (MED) permettrait un contrôle plus précis de ces effets. Les effets hémodynamiques de plusieurs doses de MED en PDC ont été évalués chez le chien. Lors de cette étude prospective, réalisée en double aveugle, 24 chiens en santé, ont reçu de façon aléatoire une des 6 doses de MED PDC (4 chiens par groupe). Les chiens ont été ventilés mécaniquement pendant une anesthésie minimale standardisée avec de l’isoflurane dans de l’oxygène. Une dose de charge (DC) de médétomidine a été administrée aux doses de 0.2, 0.5, 1.0, 1.7, 4.0 ou 12.0 µg/kg pendant 10 minutes, après laquelle la MED PDC a été injectée à une dose identique à celle de la DC pendant 60 minutes. L’isoflurane a été administré seul pendant une heure après l’administration d’une combinaison d’ISO et de MED PDC pendant 70 minutes. La fréquence cardiaque (FC), la pression artérielle moyenne (PAM) et l’index du débit cardiaque (IC) ont été mesurés. Des prélèvements sanguins ont permis d’évaluer le profil pharmacocinétique. D’après ces études, les effets hémodynamiques de la MED PDC pendant une anesthésie à l’isoflurane ont été doses-dépendants. L’IC a diminué progressivement alors que la dose de MED augmentait avec: 14.9 (12.7), 21.7 (17.9), 27.1 (13.2), 44.2 (9.7), 47.9 (8.1), and 61.2 (14.1) % respectivement. Les quatre doses les plus basses n’ont provoqué que des changements minimes et transitoires de la FC, de la PAM et de l’IC. La pharmacocinétique apparaît clairement dose-dépendante. De nouvelles expériences seront nécessaires afin d’étudier l’utilisation clinique de la MED PDC. / The cardiovascular effects of alpha-2 agonists, particularly pronounced in dogs, limit their use in veterinary practice. The use of these drugs, namely medetomidine (MED), by constant rate infusion (CRI), could allow more precise control of the cardiovascular effects. The haemodynamic responses of MED CRI at several dosages in dogs were investigated. In a prospective, blinded study, 24 healthy beagles randomly received one of 6 MED CRI regimens (4 dogs per regimen). Dogs were mechanically ventilated to maintain stable low-level isoflurane (ISO) anaesthesia in oxygen. A loading MED infusion was administered at 0.2, 0.5, 1.0, 1.7, 4.0 or 12.0 µg•kg-1 for 10 min, followed by maintenance CRI for 60 min providing identical dose amounts for all dogs (total duration for MED and ISO: 70 min). Isoflurane was then administered alone for an additional hour. Heart rate (HR), mean arterial blood pressure (MAP), and cardiac index (CI) were recorded. Blood sampling was performed to establish pharmacokinetic profiles. Based on this study, the hemodynamic effects of MED CRI during ISO anaesthesia were found to be dose-dependent. Baseline CI decreased dose-dependently as MED dose increased by: 14.9 (12.7), 21.7 (17.9), 27.1 (13.2), 44.2 (9.7), 47.9 (8.1), and 61.2 (14.1) % respectively. The four lowest dosages created limited and transient changes in HR, MAP, and CI. Pharmacokinetics were dose-dependent. Further investigations for perioperative use are warranted.

Lorsque l’anesthésie par inhalation ne peut être utilisée chez le rat, la combinaison de kétamine et de xylazine est l’alternative la plus fréquemment utilisée. Les doses administrées peuvent varier selon le protocole expérimental. En présence de fièvre, d’infections ou de processus tumoral accompagné de fièvre, la pharmacocinétique de ces drogues peut être modifiée. Ce projet porte sur l’évaluation des changements physiologiques, hématologiques, biochimiques et pharmacocinétiques chez le rat Sprague Dawley lors d’anesthésie avec le mélange kétamine-xylazine suite à l’administration de trois doses différentes de lipopolysaccharide (LPS). Après l’administration de LPS, une anesthésie à la kétamine-xylazine fut induite chez des rats Sprague Dawley. Des prélèvements sanguins périodiques ainsi que des mesures des paramètres physiologiques furent effectués afin d’évaluer l’effet du LPS sur la pharmacocinétique des deux drogues ainsi que sur les paramètres biochimiques et hématologiques. Les différentes doses de LPS ont causé certaines modifications notamment en produisant une baisse marquée de la saturation en oxygène et de l’albumine sérique, une augmentation de la durée d’anesthésie ainsi que des lésions hépatiques mineures. Les paramètres pharmacocinétiques de la kétamine furent peu altérés par l’administration de LPS tandis qu’une diminution de la clairance et une augmentation de l’aire sous la courbe (AUC) furent observées pour la xylazine dans les groupes ayant reçu les doses moyenne et élevée de LPS. Ces résultats montrent que les doses de xylazine doivent être adaptées en présence de LPS pour permettre une anesthésie de courte durée et des changements physiologiques et biochimiques moindres lorsqu’elle est administrée avec de la kétamine. / When inhalation anesthesia cannot be used in laboratory rats, ketamine-xylazine combination is the most frequent alternate regimen. The administrated doses can vary according to the experimental protocol. During fever episodes, infections or tumoral process, the pharmacokinetics of these drugs can be modified. This project focuses on the evaluation of the physiological, hematological, biochemical and pharmacokinetics changes in Sprague Dawley rats during ketamine-xylazine anesthesia, after administration of three different doses of lipopolysaccharide (LPS). After administration of LPS to Sprague Dawley rats, ketamine-xylazine anesthesia was induced. Periodic blood samplings and monitoring of physiologic parameters were made in order to evaluate the effect of LPS on ketamine-xylazine pharmacokinetics and hematological and biochemical parameters. The different LPS doses caused specific parameter modifications including a marked decrease of oxygen blood saturation and serum albumin, a longer anesthesia duration and minor hepatic lesions. No significant modifications of pharmacokinetics parameters of ketamine were observed. An increase of area under curve (AUC) and a decrease of xylazine clearance were noted in groups who received medium and large doses of LPS. These results show that that xylazine doses need to be adapted in the presence of LPS, to allow a shorter duration anaesthesia and lesser physiological and biochemical changes when administered with ketamine.

Il existe peu d’études sur les effets physiologiques et pharmacologiques du médicament anesthésiant le plus utilisé chez les anoures, la tricaïne méthanesulfonate, et son utilisation chez la grenouille Xenopus laevis. Notre premier objectif était d’évaluer l’effet de bains d’immersion de 20 minutes de 1 et 2 g/L de tricaïne méthanesulfonate sur la fonction cardiorespiratoire, l’analgésie et les réflexes ainsi que d’étudier la pharmacocinétique. Nos résultats démontrent que des bains de 1 et 2 g/L produisent une anesthésie chirurgicale de 30 et 60 minutes respectivement, sans effet significatif sur le système cardiorespiratoire. À la suite d’une immersion à 2 g/L, on note une demi-vie terminale de 3,9 heures. Cette dose ne produit aucun effet sur l’histologie des tissus 24 heures après l’immersion. Dans une deuxième expérience, nous avons évalué les effets d’une surdose de tricaïne méthanesulfonate en bain d’immersion sur les systèmes cardiorespiratoire et nerveux central grâce à l’électroencéphalographie ainsi que l’effet d’une injection de pentobarbital sodique après 2 heures d’immersion. L’EEG montre un effet dépresseur sur le SNC avec l’utilisation de la tricaïne méthanesulfonate sans voir un arrêt de signal d’EEG sur la période de 2 heures d’enregistrement. Les surdoses à 1 g/L et 3 g/L n’ont pas d’effet significatif sur le rythme cardiaque, et l’injection de pentobarbital suite au bain d’immersion de tricaïne méthanesulfonate est nécessaire pour induire l’euthanasie. Nous avons démontré que le bain de tricaïne méthanesulfonate peut produire une anesthésie de 30 à 60 minutes avec dépression du SNC sans effet cardiovasculaire chez les Xenopus laevis. / Very few studies exist on the physiological and pharmacological effects of the most commonly used anesthetic agent used in amphibians, tricaine methanesulfonate, in Xenopus laevis frogs. Our first goal was to measure the effects of 20 minutes bath immersions of 1 and 2 g/L tricaine methanesulfonate on cardiorespiratory system, analgesia and reflexes. We also studied the pharmacokinetic of tricaine methanesulfonate following an immersion in a 2 g/L bath. Our results show that both 1 and 2 g/L baths produce surgical anesthesia during 30 and 60 minutes respectively, without significant effect on the cardiorespiratory system. Following the immersion in a 2 g/L bath, the tricaine methanesulfonate has a terminal half-life of 3,9 hours and no effect on tissue histology is observed 24 hours after anesthesia. In a second experiment, we evaluated the effects of tricaine methanesulfonate overdose on cardiorespiratory system and on central nervous system using electroencephalography. Moreover, we evaluated the effect of sodium pentobarbital injection after 2 hours of immersion. A significant EEG depression of central nervous system activity occurred with the use of tricaine methanesulfonate following 2 hours of recording and the pentobarbital injection was necessary to induce euthanasia. We showed that tricaine methanesulfonate can produce safe anesthesia of 30 to 60 minutes with reduction of CNS activity and without cardiorespiratory effect in Xenopus laevis.

Chez les animaux de laboratoire, même si les anesthésiques par inhalation sont généralement plus sécuritaires que les injectables, leur utilité est souvent restreinte lorsqu’un protocole expérimental exige une autre approche. Des combinaisons d’anesthésiques contenant de la kétamine sont considérées comme l’option de choix pour les anesthésies injectables chez les rats. Le vieillissement entraîne des changements dégénératifs au niveau de la structure et la fonction des organes, modifiant souvent à la pharmacocinétique des drogues. Ce projet porte sur l’évaluation des changements pharmacodynamiques (physiologiques, biochimiques et histologiques) et pharmacocinétiques, lors d’une combinaison anesthésique de kétamine-­‐xylazine chez le rat Sprague-­‐Dawley vieillissant. Une anesthésie à la kétamine-­‐xylazine fut induite chez des rats Sprague-­‐Dawley de différents âges. Afin d’évaluer l’effet du vieillissement sur le métabolisme des deux drogues, des prélèvements sanguins périodiques pour l’analyse de la pharmacocinétique ainsi que des mesures des paramètres physiologiques, biochimiques et une histopathologie furent effectués. Le vieillissement a causé certaines modifications notamment en produisant une diminution de la saturation d’oxygène, une baisse marquée de la fréquence cardiaque et respiratoire, une hypoalbuminémie ainsi qu’une augmentation de la durée d’anesthésie. Les paramètres pharmacocinétiques de la kétamine et de la xylazine furent grandement affectés par le vieillissement causant une augmentation progressive significative de l’aire sous la courbe (AUC) et du temps de demi-­‐vie, ainsi qu’une diminution de la clairance. À la lumière de ces résultats, les doses de kétamine et de xylazine doivent être adaptées chez les rats vieillissants pour permettre une anesthésie de durée raisonnable et un réveil sans complications. / In laboratory animals, even if inhalation anesthetics are generally safer than injecting, their usefulness is often restrained when an experimental design does not allow it. For this reason, ketamine combinations are considered the option of choice for injecting anesthesia in rats. Aging brings degenerative changes in the structure and function of the organs, often affecting the pharmacokinetics of drugs. This project focuses on the evaluation of physiological, pharmacokinetic, biochemical and histological changes during a ketamine-­‐xylazine anesthetic combination in aging Sprague-­‐Dawley rats. Anesthesia with ketamine-­‐xylazine was induced in Sprague-­‐Dawley rats of different ages. To assess the effect of aging on the metabolism of both drugs, periodic blood samples for pharmacokinetic analysis and measurements of physiological, biochemical and histological parameters were performed. Aging have made some changes for example a decrease in oxygen saturation, a sharp drop in heart and respiratory rate, hypoalbuminemia and an increase in the duration of anesthesia. The pharmacokinetic parameters of ketamine and xylazine were greatly affected in older animals, causing a significant increase in the area Under the curve (AUC) and the half-­‐life time, and a decrease in clearance. In the light of these results, dosage of ketamine and xylazine must be adapted in aging rats to allow a short anesthesia and an awakening without complications.

Les réactions d'hypersensibilité immédiate survenant au cours de l'anesthésie demeurent un sujet de préoccupation majeure pour les anesthésistes. Le médicament le plus fréquemment responsable d'une anaphylaxie sont les curares. Le but de ce travail est de préciser l'épidémiologie actuelle et d'identifier certains facteurs environnementaux susceptibles d'expliquer la fréquence élevée des réactions allergiques aux curares qui peuvent survenir en l'absence de toute exposition préalable. Dans la première partie de la thèse, une enquête nationale décrivant l'épidémiologie des réactions anaphylactiques peranesthésiques entre 2005 et 2007 en France. Elle a confirmé l'intérêt du dosage d'IgE spécifique anti-curare. La survenue de réactions d'hypersensibilité immédiate allergique à l'induction anesthésique lors d'une première exposition aux curares a conduit à évoquer l'existence d'une sensibilisation croisée avec des substances présentes dans l'environnement et possédant un ammonium quaternaire. Différentes hypothèses ont été proposées, notamment une exposition aux produits cosmétiques et/ou désinfectants, une exposition à des antigènes de type phosphorylcholine rencontrés dans les levures, ou certains parasites. Dans la deuxième partie de la thèse, deux populations professionnelles, des apprentis coiffeurs exposés à des agents chimiques contenant des ions ammoniums, et des boulanger-pâtissiers exposés à des allergènes de levures et de parasites, ont été comparées avec la population générale à la recherche de différences concernant la prévalence des anticorps IgE spécifique anti-curare. Au terme de ce travail, l'exposition à des produits cosmétiques chez les coiffeurs apparaît comme un facteur de risque de développer des anticorps IgE spécifique anti-curare, démontrant pour la première fois l'hypothèse du lien entre l'exposition répétée aux produits cosmétiques contenant l'ammonium quaternaire et la sensibilisation croisée aux curares / Immediate hypersensitivity reactions occurring during anesthesia remains a major concern for anesthesiologists. The drugs most frequently responsible for anaphylaxis are neuromuscular blocking agents (NMBAs). The purpose of this study is to determine the current epidemiology and to identify environmental factors that may explain the high frequency of allergic reactions to neuromuscular blocking agents that can occur without any prior exposure. In the first part of the thesis, a national survey describing the epidemiology of anaphylaxis during anesthesia between 2005 and 2007 in France was carried out. The value of testing specific IgE against NMBA was confirmed.The occurrence of immediate allergic hypersensitivity reaction when first exposure to an NMBA during induction led to evoke the existence of cross-sensitization with substances present in environment and having a quaternary ammonium compound. Different hypotheses have been proposed including exposure to cosmetics and / or disinfectants, exposure to antigens encountered in phosphorylcholine yeasts, or parasites, or exposure to a derivative opiate, pholcodine. In the second part of the thesis, two occupational populations, hairdressers apprentice exposed to chemical agents containing ammonium ions, baker and pastry maker exposed to allergens yeast and parasites were compared with the general population to search for differences regarding the prevalence of specific IgE antibody against NMBA. At the end of this work, hairdressers exposed to cosmetics agents appears to be a risk factor for developing specific IgE antibodies against NMBA and we demonstrated for the first time the hypothesis of the ross-sensitization between repeated exposures to cosmetics products containing quaternary ammonium and NMBAs

De nos jours, les opérations chirurgicales sont impossibles à imaginer sans anesthésie générale, qui implique la perte de conscience, l'immobilité, l'amnésie et l'analgésie. La compréhension des mécanismes sous-jacents de chacun de ces effets garantit un traitement médical bien contrôlé. Cette thèse se concentre sur l'effet analgésique de l'anesthésie générale, précisément, sur la réaction du patient aux stimuli nociceptifs. Nous étudions également les différences des réactions entre différents médicaments anesthésiques. L'étude a été effectuée sur un ensemble de données constituées de 230 signaux EEG : enregistrements pré- et post-incision obtenus sur 115 patients qui ont reçu du desflurane et du propofol. La première phase de l'étude comprend l'analyse spectrale de puissance, qui est une méthode très répandue dans le traitement du signal. L'information spectrale a été décrite en ajustant l'activité de fond, qui exhibe un comportement $1/f$, aux estimations de la densité spectrale de puissance des signaux d'EEG et en mesurant la puissance contenue dans des bandes delta et alpha par rapport à la puissance de l'activité de fond. Une autre amélioration a été réalisée par l'expansion des spectres avec des informations de temps en raison de la nature non stationnaire observée dans les signaux EEG. Pour obtenir les représentations temps-fréquence des signaux nous appliquons trois méthodes différentes: scalogramme (basé sur la transformée en ondelettes continue), spectrogramme classique, et réaffectation de spectrogramme. Celle-ci permet d'améliorer la lisibilité d'une représentation temps-fréquence en réaffectant l'énergie contenue dans le spectrogramme à des positions plus précises. Par la suite, les spectrogrammes obtenus ont été utilisés pour la reconstruction de l'espace de phase, pour l'analyse récurrence et pour sa quantification par une mesure de complexité. L'analyse de récurrence permet de décrire et visualiser les dynamiques récurrentes d'un système et de découvrir des motifs structurels contenus dans les données. Ici, les diagrammes de récurrence ont été utilisés comme réécriture de grammaire pour transformer le signal original en une séquence symbolique, où chaque symbole représente un certain état du système. Trois mesures de complexité différentes sont alors calculées à partir de ces séquences symboliques afin de les utiliser comme éléments de classification. Enfin, en combinant les caractéristiques obtenues avec l'analyse spectrale de puissance et avec l'analyse symbolique de récurrence, nous effectuons la classification des données en utilisant deux méthodes de classification~: l'analyse discriminante linéaire et les machines à vecteurs de support. La classification a été effectuée sur des problèmes à deux classes, la distinction entre les signaux EEG pré- / post-incision, ainsi qu'entre les deux différents médicaments anesthésiques, desflurane et propofol. / Nowadays, surgical operations are impossible to imagine without general anesthesia, which involves loss of consciousness, immobility, amnesia and analgesia. Understanding mechanisms underlying each of these effects guarantees well-controlled medical treatment. This thesis focuses on analgesia effect of general anesthesia, more specifically, on patients reaction to nociceptive stimuli. We also study differences in the reaction between different anesthetic drugs. The study was conducted on dataset consisting of 230 EEG signals: pre- and post-incision recordings obtained form 115 patients, who received desflurane and propofol. The first stage of the study comprise power spectral analysis, which is a widespread approach in signal processing. Spectral information was described by fitting the background activity, that exposes $1/f$ behavior, to power spectral density estimates of the EEG signals and measuring power contained in delta and alpha bands relatively to the power of background activity. A further improvement was done by expanding spectra with time information due to observed non-stationary nature of EEG signals. To obtain time-frequency representations of the signals we apply three different methods: scalogram (based on continuous wavelet transform), conventional spectrogram, and spectrogram reassignment. The latter allows to ameliorate readability of a time-frequency representation by reassigning energy contained in spectrogram to more precise positions. Subsequently, obtained spectrograms were used as phase space reconstruction in recurrence analysis and its quantification by complexity measure. Recurrence analysis allows to describe and visualize recurrent dynamics of a system and discover structural patterns contained in the data. Here, recurrence plots were used as rewriting grammar to turn an original signal into a symbolic sequence, where each symbol represents a certain state of the system. After computing three different complexity measures of resulting symbolic sequences they are used as features for classification. Finally, combining features obtained with power spectral analysis and recurrence symbolic analysis, we perform classification of the data using two classification methods: linear discriminant analysis and support vector machines. Classification was carried out on two-class problem, distinguishing between pre-/post-incision EEG signals, as well as between two different anesthetic drugs, desflurane and propofol.