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Poumon et sepsis Jean-Christophe RICHARD Service de réanimation médicale et d'assistance respiratoire Hôpital de la Croix-Rousse – Lyon.

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1 Poumon et sepsis Jean-Christophe RICHARD Service de réanimation médicale et d'assistance respiratoire Hôpital de la Croix-Rousse – Lyon

2 Plan 1. Liens entre sepsis/défaillance respiratoire/ ventilation mécanique sur la base des études épidémiologiques multicentriques 2. Physiopathologie de l'agression pulmonaire au cours du sepsis au cours de la ventilation mécanique 3. Modalités de l'assistance ventilatoire au cours du sepsis

3 1. Défaillance respiratoire au cours du sepsis

4 Etudes épidémiologiques multicentriques - Echelle hospitalière n é tude (population) PathologiePopulation Ann é e d' é tude (dur é e) Ann é e de publication (journal) Rangel-Frausto (3 708) Sepsis1 hôpital (3 r é a +3CS) (9 mois) 1995 (JAMA) Sands (12 759) Sepsis8 hôpitaux (1an) 1997 (JAMA) Angus ( ) Sepsis s é v è re Base de donn é es hospitali è re 1995 (1 an) 2001 (CCM) Martin ( ) SepsisBase de donn é es hospitali è re (NEJM) Sundararajan ( ) SepsisBase de donn é es hospitali è re (CCM)

5 Etudes épidémiologiques multicentriques - Echelle hospitalière Rangel-Frausto : SDRA (PaO 2 /FiO 2 <175) Sands : SDRA Martin : IRA, SDRA, AR, VM Sundararajan : IRA, SDRA, AR, VM 8%10%NR18%17% 0% 5% 10% 15% 20% Défaillance respiratoire Rangel-Frausto ( ) Sands ( ) Angus (1995) Martin ( ) Sundararajan ( ) Sepsis Sepsis sévère

6 Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation n é tude (population) PathologiePopulation Ann é e d' é tude (dur é e) Ann é e de publication (journal) Brun-Buisson (11 828) Sepsis s é v è re R é animation 170 centres 1993 (2 mois) 1995 (JAMA) Alberti (14 364) InfectionR é animation 28 centres (AJRCCM) Adrie OUTCOMEREA 713 (1 698) Sepsis s é v è re R é animation 6 centres (J Crit Care) Finfer 691 (3 543) Sepsis s é v è re R é animation 23 centres 1999 (3 mois) 2004 (ICM) Padkin (56 673) Sepsis s é v è re R é animation 91 centres (CCM) Brun-Buisson EPISEPSIS 546 (3 738) Sepsis s é v è re R é animation 206 centres 2001 (15 jours) 2004 (ICM) Vincent SOAP (3 147) SepsisR é animation 198 centres 2002 (15 jours) 2006 (CCM)

7 Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation Brun buisson (1) : PaO 2 < 75 ou PaO 2 /FiO 2 < 250 Alberti : VM Adrie : PaO 2 < 70 mm ou VM ou < PaO 2 /FiO 2 < 250 (200 si PNP) Padkin : PaO 2 /FiO 2 < 250 (200 si PNP) Brun buisson (2) : PaO 2 /FiO 2 0) Vincent : PaO 2 /FiO 2 2) 47%76%38%NR81%93%50% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Défaillance respiratoire Brun- Buisson (1993) Alberti ( ) Adrie ( ) Finfer (1999) Padkin ( ) Brun- Buisson (2001) Vincent (2002) Sepsis Sepsis sévère Infection La majorité des patients avec sepsis en réanimation présentent une défaillance respiratoire

8 2. Ventilation mécanique au cours du sepsis

9 Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation Sepsis Sepsis sévère Infection 46% 76% 38%57% 80% 0% 20% 40% 60% 80% Ventilation mécanique Angus (1995) Alberti ( ) Adrie ( ) Brun- Buisson (2001) Vincent (2002) La majorité des patients avec sepsis en réanimation sont exposés à la ventilation mécanique

10 Les patients avec sepsis sont-ils plus souvent ventilés ? Vincent 2006 CCM p<0.05 N=1177 patients avec sepsis Total : 3147 patients

11 Metnitz 2009 ICM patients 299 réanimations 35 pays

12 3. ALI/SDRA et sepsis

13 Fréquence du SDRA au cours du sepsis Etudes épidémiologiques multicentriques 8% 10% 33% 17% 0% 20% 40% 60% SDRA (%) Rangel-Frausto ( ) Sands ( ) Vincent (2002) Autres défaillances respiratoires SDRA Sepsis à l'hôpital Sepsis en réanimation Le SDRA est la principale cause de défaillance respiratoire au cours du sepsis en réanimation

14 Fréquence du sepsis au cours du SDRA Sakr 2005 Chest

15 40% 46% 23% 16% 18% 11% 25% 10% 5% 0% 10% 20% 30% 40% 50% (%) PneumoniaInhalation Lung Contusion Severe sepsis Shock Multiple blood transfusion ALI (n=62) ARDS (n=401) Etiologies du SDRA Prédominance du sepsis Brun-Buisson 2004 ICM Etude multicentrique prospective 78 réa dans 10 pays européens 1 er février 31 mars 1999

16 Pronostic du SDRA d'origine septique Sheu 2010 Chest Etude bicentrique 586 SDRA La surmortalité des SDRA d'origine septique est liée - à la gravité de la maladie - aux comorbidités

17 Traitement du sepsis et SDRA Iscimen 2008 CCM Etude monocentrique en réanimation médicale Réalisée entre 2004 et patients en choc septique sans ALI/SDRA 44% évolueront secondairement vers l'ALI/SDRA >3h >6h

18 4. Le poumon cible du sepsis

19 Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Drive respiratoire Vagal afferences A. Arach. K+ osmolality lactates Ventilator muscle failure Adapted from Magder 2009 Crit Care Sympathetic nervous system HR Vasoconstriction

20 Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire Hussain 1985 JAP Modèle de choc endotoxinique non réanimé chez le chien Les animaux meurent de défaillance respiratoire en l'absence de support ventilatoire Cette défaillance précède la défaillance circulatoire

21 Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire Hussain 1986 JAPBoczkowski 1988 ARRD Modèle de PNP à Streptocoque chez le rat Day 3Day 0 Perte de l'endurance diaphragmatique PDi

22 Altération de la pompe ventilatoire Besoins énergétiques des muscles respiratoires R C PEPi Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire

23 Altération de la pompe ventilatoire Besoins énergétiques des muscles respiratoires Apports énergétiques aux muscles respiratoires R C PEPi Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire

24 Magder 2009 Crit Care Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Apports énergétiques aux M respiratoires

25 Altération de la pompe ventilatoire Besoins énergétiques des muscles respiratoires Apports énergétiques aux muscles respiratoires Performance musculaire intrinsèque des muscles respiratoires R C PEPi Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire Substrats (glycogène, P…) stade tardif Stress oxydatif Altérations mitochondriales Masse musculaire (< 48h)Effet délétère du TNF sur la performance contractile VIDD

26 Sepsis pulmonaire Sepsis extra-pulmonaire TLR LPS Peptidoglycanne NF -B TNF-, IL-1, IL-10 Expression molécules d'adhésion IL-8 Proteases Oxydants PG, LT Oedeme alvéolaire Oedeme interstitiel Inactivation SF

27

28 ARDSp ARDSexp

29 ARDSp ARDSexp

30 Lobar Diffuse Patchy NS

31 Ventilator associated lung injury 5. Le poumon cible de la ventilation mécanique Ventilator associated lung injury

32 VALI Agression pulmonaire liée à la ventilation mécanique BAROTRAUMA VOLOTRAUMA ATELECTRAUMA BIOTRAUMA Agression pulmonaire non liée à la VM (sepsis) Mécanosensation Mécanotransduction Activation transcription 1. Coagulation TF, PAI1, PA….!! 2. inflammation: IL-1, IL-6, IL-13, IL-1RA, MIF, COX II 3. Chimiotactisme/Mob C MLCK, C5R1,C3, CCR2 4. Divers PBEF, Aquaporin1, HSP-70, VEGF, CCL-2, thrombospondin 1, EDG-1, GBP2, anexin…

33 Schreiber 2006 Anesthesiology Rat ETX ou contrôle Randomisation après 24 h VT 8 ml/kg VT 24 ml/kg VT 27 ml/kg

34 Schreiber 2006 Anesthesiology

35 Un VT très élevé est responsable d'une agression pulmonaire supplémentaire sur des poumons pré-agressés par l'endotoxine

36 Bregeon 2005 Anesthesiology Lapins randomisés en 3 groupes expérimentaux ETX IV VS SSI VM -> VT 10 ml/kg ETX IV VM -> VT 10 ml/kg

37 Bregeon 2005 Anesthesiology Un VT "standard" peut être responsable d'une agression pulmonaire supplémentaire sur des poumons pré- agressés par l'endotoxine

38 6. Ventilation protectrice et sepsis

39 Ventilation protectrice au cours du sepsis Sepsis + ALI/ARDS 1. Limitation VT (6 ml/kg pds théorique) 2. Limitation Pplat < 30cm H 2 O Sepsis sans ALI/ARDS 0.5s 3. Hypercapnie permissive 4. Utilisation d'une PEP 5. Utilisation de la FiO 2 la plus basse

40 All mechanically ventilated patients (n = 382) Diffuse alveolar damage (DAD) Patients with risk factor for ARDS but without clinical criteria according to the American- European conference consensus (n= 157, sepsis = 76%) Esteban 2004 Ann Intern Med Patients décédés en réanimation entre 1991 et 2002 (n=1399) Autopsie acceptées par 382 familles Dans le sous-groupe de patient à risque de SDRA (sepsis+++), la définition actuelle du SDRA est prise en défaut chez environ 20% des patients Une ventilation protectrice n'est pas appliquée

41 All mechanically ventilated patients (n =138) 48% 52% Mention of ARDS/ ALI in charts No mention of ARDS/ ALI in charts Sous groupe de l'étude précédente Exclusion : des séjours < 12 h des décès survenant plus de 15 jours après l'intubation des dossiers incomplets Ferguson 2005 CCM 50% des patients avec DAD à l'autopsie ne sont pas diagnostiqués comme SDRA Une ventilation protectrice n'est pas appliquée chez ces patients 83% ALI/ARDS criteria 17% No ALI/ARDS criteria

42 Gajic 2004 CCM

43 n = 66 n = 160 n = 100 Gajic 2004 CCM

44 International ventilation study database 412 réanimations 3261 patients sous VMI > 48 heures Sans critère d'ALI/ARDS à l'intubation Gajic 2005 ICM

45 Ces données sont en faveur de l'application du concept de ventilation "protectrice" chez tous les patients

46 Determann, Crit Care Patients sans ALI à l'initiation de la VM Randomisés en VT 10ml/kg PPT vs 6 ml/kg PPT

47 Determann, Crit Care Patients sans ALI à l'initiation de la VM Randomisés en VT 10ml/kg PPT vs 6 ml/kg PPT VT 6 VT 10 Arrêt prématuré après 150 patients non prévu a priori

48 7. Modalités de la ventilation mécanique au cours du sepsis

49 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

50 Volume courant ALI/SDRA 861 patients (4-8) ARDS network, NEJM

51 Volume courant ALI/SDRA Low tidal volume Traditional tidal volume ARDS network, NEJM

52 Volume courant ALI/SDRA + sepsis Eisner, AJRCCM

53 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

54 Effect of mechanical ventilation strategy on dissemination of intratracheally instilled Escherichia coli in dogs Groupe I: VT QSP PTP 15 cm H 2 O PEP 3 cm H2O n=6 Groupe II: VT QSP PTP=35 cm H 2 O PEP 3 cm H2O n=6 Groupe III: VT QSP PTP = 35 cm H 2 O PEP 10 cm H2O n=6 Modèle de pneumopathie à E. Coli chez 18 chiens suivis pendant 6 h dans 3 conditions expérimentales PEP Nahum, CCM

55 ARDSp ARDSpn=49 : 73% de sepsis pulmonaire ARDSep ARDSepn=20 : 5% de sepsis abdominal : 85% de sepsis extra-abdominal p > 0.05 PEP=10 cm H2O Puybasset, ICM

56 68 patients ALI/ARDS Gattinoni, NEJM

57 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Patient PneumoniaSepsisAspirationtraumaOther Patients with lower percentage of potentially recruitable lung (n=34) Patients with higher percentage of potentially recruitable lung (n=34) Gattinoni, NEJM p=0.01 p=0.02

58 Gattinoni, NEJM

59 > 2 criteria

60 PEP SDRA Briel, JAMA

61 PEP SDRA Briel, JAMA

62 PEP - Résumé ALI/ARDS + sepsis pulmonaire PEP > ALI/ARDS + sepsis extra-pulmonaire PEP 5-10 Prédiction de la recrutabilité présence de 2 critères sur les 3 suivants PaO2/FiO2 < 150 à PEP 5 VD/VT entre PEP 5 et PEP 10 compliance système respiratoire entre PEP 5 et PEP 10 ARDS PEP > 10-15

63 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

64 Groupe I: VM à basse pression VT QSP Pmax = 14 cm H 2 O PEP 0 cm H 2 O n=6 Groupe II:VM à haute pression VT QSP Pmax = 45 cm H 2 O PEP 0 cm H 2 O n=6 Groupe III: VM à basse pression + manœuvres de recrutement (MR) VT QSP Pmax = 14 cm H 2 O PEP 0 cm H 2 O MR = CPAP 45 cm H 2 0/30s/15min n=6 Modèle de pneumopathie à P. Aeruginosa chez le rat Suivi pendant 6 h dans 3 conditions expérimentales Manœuvres de recrutement Cakar, 2002 CCM

65 Manœuvres de recrutement Halbertsma, 2009 J Crit Care 7 nourrissons avec ALI ( mois) méningococcémie (n = 2) bronchiolite à VRS (n = 2) grippe (n = 1) sepsis respiratoire viral avec choc(n = 1) pneumonie (n = 1) 15 cm H2O 5-10s

66 Halbertsma, 2009 J Crit Care

67 Etude ancillaire dALVEOLI 96 patients ALI randomisés dans le bras PEEP haute ( cm H2O) MR=CPAP cm H2O pdt 30s Etude crossover: Fausse MR à J2 & J4 MR à J1 & J3 Fausse MR à J2 & J4 MR à J1 & J3 Brower, 2004 CCM

68 Constantin, 2010 CCM19 patients (79% sepsis) 47% SDRA focaux, 53% de SDRA non focaux

69 Manœuvres de recrutement - Résumé Utilisation systématique non recommandée au cours du SDRA Effet délétère potentiel majoré au cours du sepsis Recommandations formalisées d'expert SRLF

70 Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI

71 Confalonieri, 1999 AJRCCM VNI et pneumopathies

72 Confalonieri, 1999 AJRCCM VNI et pneumopathies

73 p=0.02 VNI et IRA hypoxémique Antonelli, 2000 JAMA

74 Critères d'inclusion: Fièvre Infiltrat pulmonaire PaO2/FiO2<200 Immunodépression – 50% de pneumopathies Hilbert, 2001 NEJM p = 0.03 p = 0.02

75 123 patients IRA PaO2/FiO2<300 Œdème pulm bilatéral Delclaux, 2000 JAMA

76 Antonelli, 2001 ICM

77 CONCLUSION 1. La défaillance respiratoire est très fréquente au cours du sepsis en réanimation, et impose souvent le recours à l'assistance ventilatoire mécanique. 2. La VM génère très probablement une agression pulmonaire supplémentaire, justifiant l'utilisation de réglages ventilatoires appropriés en cas d'ALI/SDRA 3. Le SDRA est largement sous diagnostiqué, et la recherche quotidienne des critères AECC est requise pour adapter la ventilation mécanique 4. En l'absence de lésion pulmonaire identifiable, les mêmes précautions ventilatoires sont probablement requises.


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