Fréquemment, les patients traités par ventilation mécanique développent des lésions pulmonaires graves pouvant entraîner une hypoxie ou dans le pire des cas une défaillance multisystémique. Cette thèse étudie sur un modèle animal la dynamique des déformations bronchiques et alvéolaires d'un poumon ventilé en pression positive, à l'état normal et après induction d'un œdème pulmonaire de perméabilité. A l'aide d'une technique d'imagerie en contraste de phase utilisant une source de rayon x synchrotron, des phénomènes de collapsus et de réaération alvéolaire ont été identifiées comme se produisant à des intervalles de temps court et malgré un mode ventilatoire à pression contrôlée. Nos résultats montrent que l'application d'une pression de fin d'expiration permet de réduire mais n'annihile pas les instabilités pulmonaires. Afin de tester différentes hypothèses mécanistiques, un modèle mathématique de la mécanique respiratoire saine et lésée a été implémenté dans une structure bronchique morphologiquement réaliste. Les résultats de cette simulation numérique suggèrent que le recrutement cyclique des alvéoles pulmonaires pourrait être dus à la conjonction de deux phénomènes : 1) le collapsus et la réaération sont des phénomènes dynamiques; 2) les alvéoles pulmonaires interagissent mécaniquement entre elles. Le comportement à court et à long terme du modèle exhibe une bonne corrélation avec les données expérimentales lorsque ces deux conditions sont réunies. Ce modèle représente un outil de simulation intéressant pour mettre au point et tester de nouveaux protocoles de ventilation mécanique, permettant de minimiser les phénomènes de recrutement cyclique des alvéoles pulmonaires / Patients treated with mechanical ventilation are exposed to lung damage leading to hypoxia or in the worst case multi organ failure. Using x-ray phase contrast synchrotron imaging of an animal model, we study the pulmonary micro-mechanic of the damage parenchyma. The relevance of the study lies in the characterisation of the dynamic of the alveoli and bronchi mechanic under constant pressure control ventilation. Thus, extent and magnitude of potential inflammatory regions were reported based on lung recruitment and derecruitment maps on each CT slice. It appears that lung instabilities remain non negligible despite the addition of a positive end expiratory pressure, which may explain the ineffectiveness of current protective ventilation protocols in intensive care units. One probable assumption is to consider one alveolus structural alteration as a consequence of shared stresses through the surrounding network of neighbouring alveoli. To support this hypothesis, a mathematical model mimicking injured lung ventilation was implemented in a realistic airway tree. The model short and long term behaviour shows a good correlation with experimental data, and provides a useful tool to evaluate new ventilation protocols

La procédure de sevrage ventilatoire vise à réduire la durée de la ventilation mécanique (VM) et de minimiser les risques de complications. Il est donc important d’identifier les stratégies de sevrage ventilatoire (SV) qui aident le patient à récupérer, dans les plus brefs délais possibles, son autonomie respiratoire et se séparer de la VM. Le mode NAVA présente des avantages potentiels pouvant aider à améliorer la qualité et la vitesse du sevrage. Ce projet est une étude clinique randomisée menée en parallèle de phase pilote qui vérifie si le NAVA pourrait permettre au patient une bonne tolérance au sevrage ventilatoire (TSV) et réduire la durée de sevrage (DSV) en le comparant avec la stratégie classique qui se base sur le mode de ventilation spontanée avec aide inspiratoire (VSAI). Un nombre de 8 patients classés dans la catégorie de «sevrage difficile» sont inclus dans cette étude. Ils sont répartis en deux groupes. Le groupe A est sevré en mode conventionnel VSAI tandis que le groupe B est sevré avec le mode NAVA. Un sevrage ventilatoire réussi et bien toléré fini par séparer le patient de son ventilateur dans les plus brefs délais et avec une récupération soutenue de la respiration spontanée. Les principaux résultats de cette étude affichent une DSV de 2,48 jours chez le groupe sevré en NAVA versus 4,96 jours chez le groupe sevré en VSAI. Cette différence, est statistiquement non significative à cause du petit nombre de sujets inclus. Pour mesurer la TSV, les tendances des paramètres hémodynamiques et oxygénatoires ont été enregistrées. La charge du travail respiratoire a été évaluée en observant les tendances de P0.1 qui est inférieur à 4 cmH[indice inférieur 2]O chez les patients NAVA, l'indice f/Vt qui a la tendance d’augmenter à la fin de sevrage chez les patients VSAI et l'Eadi qui reste normale chez les patients NAVA. Nous avons conclu que les patients en sevrage difficile pourraient être sevrés avec le mode NAVA. Toutefois, aucune différence statistiquement significative notée lorsque le mode NAVA est comparé avec le mode conventionnel VSAI quant à la durée de sevrage et au degré de la tolérance.

Le but de cette étude était d'étudier la procédure de sevrage de la ventilation liquidienne totale (VLT) au cours de laquelle deux types de perfluorocarbones (PFC), soit le Perfluorodecalin (PFDEC) et le Perflubron (PFOB) ont été utilisés et ce à l'aide d 'un modèle néonatal ovin. Méthodes : Dix agneaux nouveau-nés à terme étaient d'abord ventilés, anesthésiés et paralysés. Une instrumentation chirurgicale permettait un suivi des gaz artériels et d'index ventilatoires ainsi que de l'état hémodynamique p .. techniques de thermodilution (Pulsion Médical System, Allemagne). Puis, les agneaux étaient randomisés en deux groupes selon le type de PFC utilisé lors de la VLT, soit le PFDEC (F2 Chemicals, UK) (n=5) ou le PFOB (Fluoromed L.P., USA) (n=5). Pour les deux groupes, une VLT d 'une heure a été effectuée à l'aide de ces paramètres: Vt=25 mL/kg, FR=6,5/min, PEEP=1 cm H [indice inférieur 2] O. Puis, le passage en ventilation liquidienne partielle (VLP) se faisait en fin d 'expiration à l'aide de notre prototype Inolivent-4. Le Vt, la PEEP et la FiO[indice inférieur 2] étaient ensuite ajustés périodiquement pendant 12 h et une technique de succion était employée au besoin pour évacuer le mucus du tube endotrachéal. Principaux résultats : Lors de la VLT, les gaz artériels des agneaux ventilés avec le PFOB et avec le PFDEC étaient comparables. Par contre, une baisse de la pression artérielle systémique moyenne (APm) et de la pression pulmonaire artérielle moyenne (PAPm) ont été notées dans le groupe PFDEC. Lors du sevrage de la VLT, les pressions de ventilation étaient plus basses dans le groupe PFOB, mais sans autre différence statistiquement significative. La ventilation alvéolaire était normale dans les deux groupes, mais l'oxygénation s 'est graduellem ent détériorée. Les analyses histologiques ont démontré une bonne préservation de l'architecture pulmonaire globale. Conclusions : Le sevrage de la VLT chez des sujets sains a été effectué en préservant une bonne ventilation alvéolaire, mais avec un niveau d'oxygénation se dégradant au cours des 12h de sevrage et ce peu importe le type de PFC utilisé. Notre hypothèse principale serait une anomalie du rapport ventilation/perfusion lors de la phase de sevrage. Par ailleurs, la phase de VLT a été plus efficace lorsque PFOB était em ployé comparativement au PFDEC.

La ventilation mécanique à l’unité de soins intensifs (USI) nécessite l’administration de médicaments pour diminuer entre autres la douleur, l’inconfort, l’anxiété et l’agitation. Un rappel explicite fait référence au phénomène où la personne se rappelle les perceptions survenues sous sédation lors d’une ventilation mécanique (ex. : voix, bruit, rêve, incapacité à communiquer et frustration). Par ailleurs, les cauchemars, les hallucinations et les délires perçus sous ventilation mécanique sont interprétés de façon bien réelle par les patients ventilés, et donc très troublants. Le rappel explicite peut se manifester immédiatement après la ventilation mécanique ou plusieurs mois après un séjour à l’USI. Malheureusement, des conséquences psychologiques graves peuvent survenir à la suite d’un rappel explicite d’une ventilation mécanique à l’USI. Malgré le fait que ce phénomène soit depuis de plus en plus étudié en sciences infirmières, il est mal défini et il n’existe pas de langage commun pour le signifier dans la littérature en sciences infirmières. Le flou conceptuel entourant un rappel explicite pose problème dans la compréhension du phénomène, le développement de concept propre à la discipline infirmière ainsi qu’au développement des connaissances en soins critiques. Une analyse conceptuelle a été effectuée selon la méthode évolutionniste de Rodgers (2000a) dans le but de clarifier le concept de rappel explicite. Cette méthodologie de recherche est congruente avec les fondements philosophiques du paradigme constructiviste. Au total, 78 articles ont été analysés de manière interdisciplinaire (médecine et sciences infirmières). En résumé, les résultats indiquent qu’un rappel explicite se manifeste à la suite d’un traitement (chirurgie ou ventilation mécanique) nécessitant des modalités d’anesthésie ou de sédation, de plus la réponse aux médicaments varie en fonction des caractéristiques individuelles (antécédents). Le rappel explicite se défini comme étant perceptif, interprétatif, subjectif, dynamique et temporel (attributs). À la suite d’une rappel explicite, la trajectoire psychologique comporte diverses conséquences psychologiques pouvant mener à un état de stress post- traumatique (conséquences).

À ce jour, cette thèse n’a pas été déposée. L’Université Clermont Auvergne est donc dans l’impossibilité d’en assurer le traitement, la conservation et la diffusion. / To date, this thesis has not been deposited. The Université Clermont Auvergne is therefore unable to ensure its processing, conservation and dissemination.

Historiquement, dans les essais randomisés de réanimation, le critère de jugement privilégié était la mortalité à 28 jours. Cependant, la difficulté à montrer une différence inter-groupes a conduit à utiliser des critères en rapport avec la ventilation mécanique invasive connue pour sa morbidité. La durée de ventilation a tout d’abord été retenue. Mais un taux de décès élevé peut conduire à observer une durée de ventilation faible, et faussement conclure à une efficacité. Le critère « ventilator-free days, VFDs » a été proposé pour pallier cette difficulté. Il correspond au nombre de jours vivants sans ventilation. Mais ce critère pose également des difficultés d’interprétation. Les objectifs de ce travail étaient d’identifier les éléments permettant de bien définir les critères relatifs à l’exposition à la ventilation, et de discuter leur interprétation et analyse statistique.Dans le premier travail, à l’aide d’une revue systématique, nous avons montré qu’il existe différentes définitions et avons explicité les différents items à spécifier. Dans le deuxième travail, nous avons construit une courbe iso-VFDs qui illustre que pour une même valeur de VFDs de multiples interprétations sont possibles. Puis nous avons montré à l’aide d’une base de données fictive que les analyses statistiques classiques ne sont pas adaptées pour comparer l’exposition à la ventilation entre deux groupes et qu’il est nécessaire de recourir à des analyses statistiques prenant en compte les risques compétitifs entre extubation et décès. / The primary outcome of randomized controlled trials in intensive care was usually “mortality at day 28”. However, with reduction of mortality in intensive care units, applying an effective intervention to reduce mortality even more is difficult. Therefore, outcomes related to exposure to mechanical ventilation are used. “Mechanical ventilation duration”(MVD) was first used but raises problems when the mortality is high: the intervention might be considered effective (i.e., reduction of MVD) when actually this reduction is due to increased mortality. “Ventilator-free days” (VFDs) combines mortality and MVD. However,interpreting VFDs is challenging. This thesis collected the different outcomes definitions related to mechanical ventilation used in randomized controlled trials and analyzed the different interpretations of the VFDs outcome and the different approaches for their statistical analysis. We performed a systematic review of articles published over 10 years and found all definitions for outcomes related to mechanical ventilation and identified the items that needed to be specified to define MVD and VFDs. Then we built an iso-VFDs curve, which illustrated that a VFDs value corresponded to very different combinations in terms of mortality and MVD. We showed that parametric (Student t test) and non-parametric (Wilcoxon test) statistical analyses are not adapted to compare mechanical ventilation exposure because mortality competes with extubation. Competitive risk analysis is a more suitable approach and is illustrated.

Background : This study aimed to implement low-frequency forced oscillation technique (LFFOT) in neonatal total liquid ventilation (TLV) and to provide the first insight into respiratory impedance under this new modality of ventilation. Method. Thirteen newborn lambs weighing 2.5 « 0.4 kg (mean « SD) were premedicated, intubated, anesthetized, and then placed under TLV using a specially-design liquid ventilator and a perfluorocarbon. The respiratory mechanics measurements protocol was started immediately after TLV initiation. Three blocks of measurements were first performed: one during initial respiratory system adaptation to TLV, followed by two others series during steady state conditions. Lambs were then divided into two groups prior to undergoing another three blocks of measurements: the first group received a 10-min i v infusion of salbutamol (1.5 [micro]g/kg/min) after continuous infusion of methacholine (9 [micro]g/kg/min) while the second group of lambs were chest-strapped. Respiratory impedance was measured using serial single-frequency tests at frequencies ranging between 0.05-2 Hz and then fitted with a constant-phase model. 0.2 Hz harmonic test signals were also launched every ten minutes throughout the measurement protocol. Results. Airway resistance and inertance were starkly increased in TLV compared to gas ventilation with a resonant frequency [less than or equal to] 1.2 Hz. 0.2 Hz resistance and reactance were sensitive to bronchoconstriction and dilation as well as during compliance reduction. Conclusions. We report successful implementation of LFFOT to neonatal total liquid ventilation and present the first insight into respiratory impedance under this new modality of ventilation. We show that LFFOT is an effective tool to track respiratory mechanics under TLV.

La qualité du sommeil des patients en soins intensifs est mauvaise, avec une fragmentation du sommeil, une diminution de la phase de sommeil paradoxal et une redistribution des temps de sommeil durant la période diurne. Si le bruit semble une cause évidente, il ne rendrait compte que de 20% des perturbations du sommeil dans ce contexte (Freedman et al. 1999; Gabor et al. 2003). La ventilation mécanique apparaît comme une autre source d'altération de la qualité et de la quantité de sommeil chez les patients en soins intensifs (Meza et al. 1998; Cooper et al. 2000; Parthasarathy et Tobin, 2004;). Le sommeil est en effet affecté par l'asynchronisme fréquent entre le patient et le ventilateur (Parthasarathy and Tobin, 2002; Cabello et al. 2007). La meilleure adéquation de la machine avec une réponse rapide du ventilateur aux demandes du patient, obtenue à l'aide de la modalité ventilatoire NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist) est, à cet égard, importante. Dans cette étude, quatorze patients ont été ventilés successivement et dans un ordre aléatoire par le mode NAVA ou un mode classique en ventilation pression de support (PS), et leur sommeil évalué par polysomnographie. La proportion de sommeil paradoxal par rapport à la durée totale de sommeil est différente selon la modalité ventilatoire : la médiane de pourcentage de sommeil paradoxal (sommeil REM) est de 4,5% (3-11%) en mode PS contre 16,5% (13-29%) au cours d'une ventilation par NAVA (p=0,001). L'indice de fragmentation est plus faible en mode NAVA avec 16 ± 9 éveils ou microéveils par heure contre 40 ± 20 au cours d'une ventilation PS (p=0,001). Selon le mode ventilatoire, il y a de grandes différences dans les efforts inefficaces (24 événements par heure de sommeil en PS, et 0 durant les phases de ventilation en NAVA) ainsi que dans le nombre d'apnées centrales (10,5 événements par heure vs 0 respectivement en PS et en NAVA). Durant les périodes d'enregistrement des données, la ventilation minute était similaire entre les deux modes, témoignant d'une qualité équivalente de ventilation globale. En conclusion, comparativement au PS, le mode NAVA améliore la qualité du sommeil des malades de soins intensifs sevrés de la sédation, en augmentant la durée de la phase paradoxale du sommeil et en diminuant la fragmentation de leur sommeil.

La dysfonction diaphragmatique, au même titre que la neuromyopathie de réanimation qui touche les membres périphériques sont des causes fréquemment impliquées dans l'échec du sevrage de la ventilation mécanique. Des données suggèrent que ces deux atteintes sont le reflet d'une même affection ayant un tropisme respiratoire et locomoteur. Cette thèse met en évidence que la dysfonction diaphragmatique et la neuromyopathie de réanimation sont deux atteintes distinctes dont la coexistence est relativement faible. De plus, la dysfonction diaphragmatique a un impact délétère plus important sur le sevrage et le pronostic vital que la neuromyopathie de réanimation. Toutefois, le niveau de fonction diaphragmatique requis pour permettre une séparation du ventilateur est plus faible que le niveau de fonction définissant la dysfonction diaphragmatique. Ce travail montre également que l'exploration de la fonction diaphragmatique peut être simplifiée par l'utilisation de l'échographie et de l'électromyographie du diaphragme. / Diaphragm dysfunction and critical illness associated neuropathy and myopathy are frequently suspected to cause weaning failure from mechanical ventilation. Some data suggest that both may be gathered into a same entity with two localisations, respiratory and peripheral. This thesis highlights that diaphragm dysfunction and critical illness neuromyopathy are two distinct diseases that don’t frequently coexist. In addition, diaphragm dysfunction has a more severe impact on weaning outcome and prognosis than critical illness associated neuromyopathy and myopathy. However, the level of diaphragm function required to ensure safe mechanical ventilation discontinuation is lower than the level of diaphragm function defining diaphragm dysfunction. This work also shows that investigating diaphragm function may be simplified by the use of ultrasound and diaphragm electromyogram activity.

La VC est nécessaire à la survie des patients les plus graves et impose le plus souvent sédation profonde et une mise au repos des muscles respiratoires. Si la VC est un traitement de référence en cas d'insuffisance respiratoire aigüe, elle peut cependant entraîner une altération des propriétés contractiles du diaphragme, principal muscle respiratoire, et promouvoir la survenue d'infections nosocomiales, pulmonaires en particulier. Dans ce travail, nous avons tout d'abord montré les effets délétères d'une VC de courte durée en acidose hypercapnique aigüe puis nous avons montré les effets protecteurs de l'acidose hypercapnique modérée et prolongée et du maintien de cycles ventilatoires spontanés sur la dysfonction diaphragmatique en comparaison à la VC. Deuxièmement, dans le cadre des effets délétères de la ventilation prolongée sur l'incidence des complications infectieuses pulmonaires nosocomiales, nous avons rapporté l'intérêt de la prise en compte des facteurs de risque de bactéries multi-résistantes dans le traitement des Pneumonie Acquise sous Ventilation Mécanique (PAVM) et avons ensuite montré l'apport de la surveillance de la colonisation trachéale dans le diagnostic et le traitement précoce de la PAVM. Finalement, nous présentons les perspectives d'interactions entre dysfonction diaphragmatique et sepsis, en particulier d'origine pulmonaire à travers nos projets de travaux expérimentaux et cliniques. / Mechanical ventilation (MV) is a life saving procedure for critically ill and often needs deep sedation and rest muscles. Although MV is a basic treatment for acute respiratory failure, it can alter diaphragmatic contractile properties (Ventilator Induced Diaphragmatic Dysfunction, VIDD) and can promote nosocomial infections, Ventilator Associated Pneumonia (VAP) in particular. In this thesis, we first showed the deleterious effects of acute hypercapnic acidosis and the protective effects of both moderate and prolonged hypercapnic acidosis and by maintaining spontaneous ventilation activity while initiating MV in a healthy piglet model. Second, we reported the potential impact of considering tracheal colonisation as a guide for an early diagnosis and adequate initial treatment of VAP. Finally, we present the potential interactions and futures animal and clinical studies suggesting the potential interaction between VIDD and VAP.