Le Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une pathologie fréquente et grave. Son traitement fait appel à la ventilation mécanique qui est indispensable pour maintenir une oxygénation suffisante mais elle peut induire des lésions pulmonaires responsables d'une morbidité importante. Le volume pulmonaire est diminué au cours du SDRA ; sa mesure a longtemps été du domaine de la recherche clinique mais une technique de mesure au lit du patient a récemment été proposée : le lavage de l'azote. Ce travail avait pour but de tester la mesure du volume pulmonaire par la technique du lavage de l'azote dans des conditions d'utilisation comparables à celles du SDRA c'est à dire avec des niveaux de pression expiratoire positive (PEP) et de FiO2 élevés. Une fois cette étape préliminaire validée, nous avons utilisé la mesure du volume pulmonaire pour évaluer le recrutement induit par des réglages de PEP différents et lors de changements de position.Nous avons montré dans l'étude n°1 que les mesures étaient suffisamment précises et reproductibles pour une utilisation clinique. La PEP et le niveau d'oxygénation influençaient peu les mesures. Dans l'étude n°2, le recrutement induit par une PEP de type « recrutement maximal » réglée pour obtenir une pression de plateau (Pplat) entre 28 et 32 cmH2O, a été estimé à partir des mesures de volume pulmonaire comparées à l'augmentation minimale prédite du volume pulmonaire. Une bonne corrélation avec le recrutement mesuré par la technique des courbes pression - volume était trouvée sous réserve d'une élimination des mesures incohérentes.Parallèlement, la mesure du volume pulmonaire et l'oxygénation de patients en SDRA et Acute Lung Injury (ALI) ont été analysées lors de changements de position (Position demi-assise puis assise). Cette étude montre que le volume pulmonaire est augmenté lors de la verticalisation et particulièrement chez les patients augmentant leur oxygénation > 20%. Les patients ne répondant pas au positionnement avaient des volumes pulmonaires plus élevés et qui variaient peu.Les différents travaux réalisés ont permis de montrer la simplicité d'utilisation de la technique. Ceci offre des perspectives de recherche au lit du patient plus accessibles qu'avec les techniques de référence (scanner et dilution de l'hélium), et également des perspectives cliniques. Une approche de la déformation pulmonaire induite par la ventilation (strain) et potentiellement des lésions induites par la ventilation mécanique est rendue possible par la mise à disposition en clinique de cette technique. / The acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a frequent and severe form of acute respiratory failure. Mechanical ventilation is the cornerstone of treatment but it may induce a specific form of lung injury (Ventilator induced Lung Injury) responsible for superimposed morbidity and mortality. Lung volume is dramatically decreased during ARDS. Lung volume measurements remained limited to clinical research until recently when the nitrogen washout/washin technique has been adapted for bedside use and implemented in an intensive care ventilator. The aim of this work was to test the nitrogen washout/washin method in clinical conditions of ARDS treatment with high Positive End Expiratory Pressure (PEEP) and high oxygen fraction (FiO2). Once this preliminary validation study was realised, we used the technique to assess the amount of lung recruitment induced by PEEP and positioning.We showed in the first study that accuracy and reproducibility of the technique were acceptable. PEEP and FiO2 had a minor influence on measurements. In the second study, the recruitment induced by a “maximal recruitment” PEEP set to obtain a plateau pressure between 28-32 cmH2O has been estimated using end-expiratory lung volume (EELV) measurements. A significant correlation was found between the recruitment measured on Pressure/Volume curves and the recruitment estimated comparing the predicted minimal increase in lung volume and the true increase in EELV.In a third study, we have evaluated the concomitant effects of verticalization on EELV and oxygenation following a change from supine to semi recumbent, seated and back to supine position. In this third study, verticalization (seated position) resulted in a significant concomitant increase in lung volume and oxygenation. Interestingly, patients responding to verticalization had lower EELV at baseline than non-responders. Only the group of patients increasing their PaO2/FiO2>20% during verticalization had a significant increase in their EELV compared to non-responders.These three studies confirmed the feasibility of the technique, easier than the gold standard techniques (helium dilution or CT scan), and offering both research and clinical perspectives. This technique should also allow an easier approach of the strain induced by ventilation and assess the risk of ventilation induced lung injury.

Le Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) est une pathologie fréquente et grave. Son traitement fait appel à la ventilation mécanique qui est indispensable pour maintenir une oxygénation suffisante mais elle peut induire des lésions pulmonaires responsables d'une morbidité importante. Le volume pulmonaire est diminué au cours du SDRA ; sa mesure a longtemps été du domaine de la recherche clinique mais une technique de mesure au lit du patient a récemment été proposée : le lavage de l'azote. Ce travail avait pour but de tester la mesure du volume pulmonaire par la technique du lavage de l'azote dans des conditions d'utilisation comparables à celles du SDRA c'est à dire avec des niveaux de pression expiratoire positive (PEP) et de FiO2 élevés. Une fois cette étape préliminaire validée, nous avons utilisé la mesure du volume pulmonaire pour évaluer le recrutement induit par des réglages de PEP différents et lors de changements de position.Nous avons montré dans l'étude n°1 que les mesures étaient suffisamment précises et reproductibles pour une utilisation clinique. La PEP et le niveau d'oxygénation influençaient peu les mesures. Dans l'étude n°2, le recrutement induit par une PEP de type " recrutement maximal " réglée pour obtenir une pression de plateau (Pplat) entre 28 et 32 cmH2O, a été estimé à partir des mesures de volume pulmonaire comparées à l'augmentation minimale prédite du volume pulmonaire. Une bonne corrélation avec le recrutement mesuré par la technique des courbes pression - volume était trouvée sous réserve d'une élimination des mesures incohérentes.Parallèlement, la mesure du volume pulmonaire et l'oxygénation de patients en SDRA et Acute Lung Injury (ALI) ont été analysées lors de changements de position (Position demi-assise puis assise). Cette étude montre que le volume pulmonaire est augmenté lors de la verticalisation et particulièrement chez les patients augmentant leur oxygénation > 20%. Les patients ne répondant pas au positionnement avaient des volumes pulmonaires plus élevés et qui variaient peu.Les différents travaux réalisés ont permis de montrer la simplicité d'utilisation de la technique. Ceci offre des perspectives de recherche au lit du patient plus accessibles qu'avec les techniques de référence (scanner et dilution de l'hélium), et également des perspectives cliniques. Une approche de la déformation pulmonaire induite par la ventilation (strain) et potentiellement des lésions induites par la ventilation mécanique est rendue possible par la mise à disposition en clinique de cette technique.

L’adaptation de la circulation pulmonaire à l’effort se fait essentiellement par l’augmentation de sa compliance. Cette distensibilité explique la chute de la résistance vasculaire pulmonaire (RVP). La résistance et la distensibilité vasculaire pulmonaire (α) à l’effort sont corrélées à l’aptitude aérobie. Cependant ces déterminants hémodynamiques majeurs de la circulation pulmonaire à l’effort sont modifiés par des caractères génétiques liés à l’origine géographiques et à l’appartenance au sexe masculin. Les sujets masculins Africains sub-sahariens ont une circulation pulmonaire moins distensible en réponse au débit cardiaque élevé en témoignent, leurs résistances vasculaires pulmonaires élevées, leurs pentes de relation multipoint pression artérielle pulmonaire moyenne débit cardiaque (PAPm-DC) raide. À cet effet, ils ont une moindre réserve vasculaire associée à une faible consommation maximale d’oxygène (VO2max), comparés aux Caucasiens appariés par l’âge, le sexe, le poids, la taille la dimension corporelle. Nous avons évalué l’aptitude aérobie de nos sujets par un test d’effort cardiorespiratoire incrémental sur bicyclette ergométrique. Il a permis la mesure des paramètres respiratoires et métaboliques (ventilation, consommation d’oxygène et production du dioxyde de carbone (CO2), de la fréquence cardiaque (Fc) et des pressions artérielles systémiques aux différents niveaux de l’effort. Il a aussi permis une analyse fine du comportement des sujets à l’effort, de la cause de leur limitation à l’effort. Des études préliminaires ont rapporté la faisabilité des mesures non invasives des paramètres hémodynamiques de la circulation pulmonaire au repos et à l’effort par échocardiographie. Il existe cependant une excellente corrélation entre les mesures des paramètres hémodynamiques de la circulation pulmonaire à l’effort obtenues par le cathétérisme cardiaque droit et celles recueillies par l’échocardiographie (R = 0,98). L’estimation du débit cardiaque et de la pression artérielle pulmonaire par échocardiographie à l’effort permet aussi une approximation raisonnable de leurs relations (PAPm-DC). À cet effet, nous avons jugé raisonnable d’évaluer l’état fonctionnel de la circulation pulmonaire des sujets par l’échocardiographie. La mesure de la capacité de diffusion pulmonaire qui est aussi une approche de la circulation pulmonaire nous a permis la mesure du composant membranaire de la diffusion pulmonaire et d’estimer le volume sanguin capillaire (Vc) par application de l’équation de Roughton et Forster pour l’oxyde nitrique et le monoxyde de carbone qui suit :1 / DL = 1 / Dm + 1 / θ.VcOù :• DL :diffusion pulmonaire,• Dm :diffusion membranaire,• θ :affinité pour l’hémoglobine,• Vc :volume capillaire. Plusieurs études ont démontré une corrélation entre le rapport taille assise / taille debout ou l’indice de Cormic et les volumes pulmonaires. À cet effet, la différence de proportion de taille entre les sujets d’origine Africaine et les Caucasiens Européens a une grande influence sur les volumes pulmonaires comme le volume expiratoire maximal en une seconde (VEMS) et de la capacité vitale forcée (CVF) ainsi que la capacité pulmonaire totale (CPT). Les études ont rapporté une diminution du VEMS et de la CVF chez les Afro-américains comparés aux blancs Caucasiens en rapport avec la différence de proportions du corps, la taille assise étant plus petite chez les descendants Africains que celle des Caucasiens. Cependant nous avons suggéré que cette différence de proportion de taille peut influencer la capacité de diffusion pulmonaire. Cela a été confirmé par les valeurs des paramètres de diffusion pulmonaire mesurées au repos et à l’effort chez les Africains et comparées à celles des sujets Caucasiens dans les mêmes conditions. Nous avons observé une diminution de volume alvéolaire (VA), de la DLNO, de la DLCO, et du Vc aussi bien entre les sujets masculins qu’entre les sujets féminins au repos et à l’effort. La différence interraciale de DLNO et de DLCO disparait quand on les corrige pour le VA. Le rapport DLNO / DLCO était aussi élevé au repos chez les Africains et persistait à l’effort. Les travaux de recherche réunis dans la présente thèse avaient pour but :(1) d’évaluer l’adaptation hémodynamique de la circulation pulmonaire à l’effort et de mesurer la capacité de diffusion pulmonaire au repos et à l’effort chez les sujets normaux Africains subsahariens et (2) de comparer les valeurs obtenues à celles mesurés chez les sujets normaux Caucasiens dans les mêmes conditions d’études, les sujets étant bien appariés par l’âge, le sexe, le poids, la taille et la surface corporelle.Dans une première étude, nous avons mesuré les paramètres hémodynamiques de la circulation pulmonaire à l’effort chez les sujets Africains et les comparer à ceux des sujets Caucasiens. Chez les sujets masculins Africains, la circulation pulmonaire était caractérisée par une résistance élevée, une faible distensibilité avec une réserve vasculaire diminuée corrélée à faible consommation maximale d’oxygène.Dans une seconde étude nous avons évalué l’effet de la dysanapsie sur la capacité de diffusion pulmonaire au repos et à l’effort. Les résultats montrent que les paramètres de diffusion pulmonaire (VA, DLCO, DLNO, et Vc) sont diminués aussi bien chez les sujets masculins que chez les sujets féminins Africains en rapport avec leur plus petit volume pulmonaire. Quand on corrige les valeurs de la DLNO et de la DLCO pour le VA, la différence interraciale disparaisse. Le rapport DLNO / DLCO était élevé chez les sujets Africains au repos et à l’effort. En conclusion :nos travaux de recherche ont démontré que :(1) la circulation pulmonaire est intrinsèquement résistive et moins distensible chez les sujets masculins Africains en réponse à un débit cardiaque élevé. Cet état fonctionnel diminue la réserve vasculaire pulmonaire et la consommation maximale d’oxygène, (2) la capacité de diffusion pulmonaire est aussi diminuée par l’effet de la dysanapsie chez les Africains subsahariens. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished