Keywords

Hyperoxémie ; Hémorhéologie ; Perfusion ; Viscosité ; Agrégation ; Déformabilité

L’oxygénothérapie est utilisée pour prévenir ou traiter l’hypoxémie plus fréquemment dans le cadre des unités de soins intensifs (USI) depuis des années. La demande en oxygène des patients est prédite en évaluant les gaz du sang, les indicateurs d’insuffisance des organes et les constatations physiologiques de l’hypoxie progressive. Cependant, le ratio d’oxygène inspiré fractionné (FiO2) qui doit être administré au patient pour surmonter les effets néfastes de l’hypoxémie tout en évitant les effets délétères de l’oxygène est un sujet de débat. De nombreuses études ont prouvé l’existence d’une toxicité de l’oxygène due à la formation accrue d’espèces réactives de l’oxygène (ERO), notamment dans des conditions d’hypoxie/reperfusion. Bien que ces effets soient particulièrement prononcés lors d’une administration à long terme, c’est-à-dire au-delà de 12-24 heures, plusieurs études rétrospectives suggèrent que même une hypoxémie de plus courte durée est également associée à une augmentation de la mortalité et de la morbidité.L’efficacité d’une ventilation de courte durée avec une FiO2 élevée (0,8-1,0) pendant la période périopératoire (c’est-à-dire l’induction ou le sevrage de l’anesthésie, l’utilisation de l’oxygène dans le sang, l’utilisation de l’oxygène dans le sang, etc, induction ou sevrage de l’anesthésie, transport du patient), la sédation pour les procédures invasives (c’est-à-dire les cathétérismes, les tentatives endoscopiques) ou la réanimation cardio-pulmonaire (RCP) n’est pas actuellement prouvée en termes de microcirculation et de perfusion des organes.

L’échange de gaz, de nutriments et de métabolites entre le sang et les tissus via le réseau microcirculatoire est la pierre angulaire de la perfusion des tissus et de la fonction des organes. Un concept couvrant à la fois l’apport d’oxygène, le transport d’oxygène tissulaire et la consommation d’oxygène des cellules pourrait être nommé perfusion d’oxygène tissulaire . Il existe plusieurs méthodes non invasives pour évaluer la perfusion et l’oxygénation des tissus, comme le gradient de température corporelle, l’oxymétrie pulsée, la spectroscopie dans le proche infrarouge, la spectrophotométrie à polarisation orthogonale, le débitmètre Doppler laser, l’oxymétrie transcutanée et la capnographie sublinguale. Toutes ces méthodes sont partiellement capables de surveiller les composants essentiels de la perfusion comme le débit cardiaque, la résistance vasculaire systémique, la saturation en oxygène de l’hémoglobine et l’intégrité de la microcirculation. L’apport sanguin et l’apport d’oxygène aux tissus sont estimés par ces méthodes et l’oxygénothérapie est maintenue pour atteindre les objectifs d’une saturation en oxyhémoglobine et d’un débit sanguin suffisants. Cependant, les effets des propriétés hémorhéologiques sont souvent négligés.

L’hémorhéologie traite du comportement d’écoulement et de déformation du sang et de ses éléments formés (c’est-à-dire les GR, les GB, les plaquettes) . Le sang étant un liquide biphasé (plasma et éléments cellulaires), sa fluidité à un taux de cisaillement et une température donnés est déterminée par les propriétés rhéologiques des phases plasmatique et cellulaire et par la fraction volumique (c’est-à-dire l’hématocrite) de la phase cellulaire. En plus de la concentration des éléments cellulaires dans le sang, leurs propriétés rhéologiques sont des déterminants importants de la fluidité du sang. Les GR sont le principal déterminant de cet effet, ces cellules présentant un comportement rhéologique très particulier. Les GR normaux sont des corps hautement déformables et ont tendance à s’orienter avec les lignes d’écoulement, surtout si les forces de cisaillement sont suffisamment élevées pour déformer légèrement ces cellules. Une autre caractéristique rhéologique importante des GR est leur tendance à s’agréger en réseaux linéaires, appelés rouleaux, dans lesquels ils sont disposés comme des piles de pièces de monnaie. Les agrégats linéaires interagissent ensuite pour former des structures tridimensionnelles . Le fibrinogène et d’autres grosses protéines plasmatiques favorisent l’agrégation des GR, qui dépend de l’ampleur des forces de cisaillement agissant sur les cellules. Un cisaillement accru perturbe les agrégats, tandis qu’un cisaillement réduit favorise l’agrégation. En raison de l’augmentation de la taille effective des particules, la perturbation des lignes d’écoulement devient plus prononcée lorsque des agrégats de globules rouges sont formés et que la viscosité du sang augmente de manière significative. L’agrégation des globules rouges est donc le principal déterminant de la viscosité du sang dans des conditions de faible cisaillement. Des études reliant les changements de perfusion microvasculaire dépendant de la viscosité à des données relatives aux résultats suggèrent que la viscosité du sang total et les paramètres hémorhéologiques pertinents sont négligeables en tant que déterminant de la perfusion microvasculaire dans des conditions physiologiques lorsque l’autorégulation est efficace. L’autorégulation ayant pour but de maintenir constant l’apport en oxygène, l’organisme compensera les changements de viscosité du sang pour maintenir l’apport en oxygène. Cependant, lorsque les mécanismes physiologiques compensatoires sont entravés par des pathologies ou des interventions thérapeutiques (par exemple, ventilation mécanique, sédation, etc.), les altérations hémorhéologiques peuvent entraîner des troubles de la perfusion.

Il est prouvé que l’hyperoxémie aiguë est liée à une vasoconstriction cérébrale, à la mort des cellules neuronales, à une diminution de l’index cardiaque et de la fréquence cardiaque, ainsi qu’à une augmentation de la résistance vasculaire périphérique . Malgré l’augmentation rapide des informations sur les effets néfastes d’une thérapie à haute FiO2 sur la perfusion via une diminution du flux sanguin et une cytotoxicité liée aux ROS, il existe peu de données sur l’impact de l’hyperoxémie sur la rhéologie du sang qui est directement corrélée à la perfusion des tissus, en particulier chez les patients gravement malades. Deux études récentes ont montré que l’hyperoxémie aiguë due à l’oxygénothérapie hyperbare ou à la ventilation normobare avec une FiO2 élevée n’avait pas d’effet significatif sur la viscosité du sang, l’agrégation ou la déformabilité des globules rouges. Malgré les effets perturbateurs de perfusion bien connus de l’hypoxie comme la diminution de la déformabilité des globules rouges, la viscosité du sang, la viscosité du plasma et l’augmentation de l’agrégation des globules rouges, l’hyperoxémie semble être inefficace et/ou inoffensive en termes de perfusion tissulaire via la liquidité du sang.

L’inhalation de haute FiO2 est utilisée chez des sujets gravement malades ou en bonne santé avec diverses indications. Les insuffisances respiratoires aiguës et chroniques sont des indications majeures chez les patients des unités de soins intensifs. De plus, la RCP et de nombreuses autres procédures invasives comme l’aspiration trachéale, le cathétérisme, l’intubation et l’extubation sont réalisées sous haute FiO2. Des données récentes confirment l’application d’une FiO2 élevée pour éviter l’hypoxémie lors de procédures aiguës et de courte durée, face aux risques de toxicité potentielle de l’oxygène et d’altération de la microcirculation. D’autres études sont nécessaires pour définir  » l’intervalle et la durée sûrs  » de l’oxygénothérapie afin de contribuer à améliorer l’oxygénation plutôt que de frustrer la perfusion tissulaire.

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