Le diaphragme est il un muscle respiratoire ? Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Le diaphragme est il un muscle respiratoire ? « De part et d ’autre du diaphragme » Séminaire d ’anatomie chirurgicale Grenoble 29-31 Mars 2000

Diaphragme : deux muscles ? Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Diaphragme : deux muscles ? Modèle à 2 générateurs de pression: le diaphragme costal en série avec les muscles IC et accessoires crural en parallèle: pas d ’effet direct sur la cage thoracique repose sur des arguments anatomiques embryologiques composition des fibres innervation Structures muscles Pm DI costal DI crural  + IC thorax Pab abd De Troyer : Science 81

Diaphragme : deux muscles ? Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Diaphragme : deux muscles ? Stimulation Di crural ou costal  volume pulm +  Pab +   abdominales mvt abdomen en dehors ( K x stimulation ) mvt partie inférieure du thorax - en dehors si stimulation du Di costal - pas d’action si stimulation du Di crural ouverture abdomen: (supprime l ’effet de  Pab sur les  du thorax) - stimulation Di costal : mvt en dehors  - stimulation du Di crural: mvt en dedans Stimulation électrique 100 Hz (chien) Costal crural costal crural Abdomen fermé Abdomen ouvert volumes Pression abdominale  abdominale  thoracique De Troyer : Science 81

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Diagramme de Macklem Contraction diaphragmatique: descente du diaphragme, déplaçant la paroi abdominale en dehors. La Ppl diminue et la paroi thoracique est déplacée à l ’intérieur par l ’augmentation de la différence de pression contraction de la cage thoracique: elle se déplace à l ’extérieur et la PPl diminue. Le diaphragme inactif ne peut créer une différence de pression et la Pabdo diminue en parallèle à la Ppl contraction abdo: la paroi abdo se déplace à l ’intérieur augmentant la Pabdo et déplaçant le contenu abdo et le diaphragme vers le haut. La Ppl augmente et le volume pulmonaire diminue (expiration). La relaxation de la paroi abdominale inverse ces variations. Drummond BJA 98

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL apports énergétiques et contraction musculaire Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Travail musculaire: ms non respiratoire = f.d diaphragme = P. V similitude fonctionnelle et cellulaire avec le cœur : couplage excitation-contraction (flux calcique) m. squelettiques : Ca++ intracellulaire coeur et diaphragme Ca++ extracellulaire muscles squelettiques : VO2 et requièrent nutriments fatique si apports < besoins = K x intensité de la CM besoins en O2 des MR fonction du débit sanguin et du Qc si débit insuffisant : muscle en anaérobie ph cell.  Ca++ relargué   force développée par la fibre musc.

fatigue musculaire respiratoire (FMR) Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL fatigue musculaire respiratoire (FMR) muscle squelettique : impossibilité à produire ou à maintenir une force donnée muscle respiratoire : impossibilité de produire une pression transdiaphragmatique donnée à longueur et géométrie identique à stimulation constante Réversibilité FMR par le repos = VA

sites de la fatigue musculaire (1) Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL sites de la fatigue musculaire (1) centrale (SNC) : sujet malade ? périphérique +++ - transmission: jonction neuromusculaire (myasthénie) - contraction :  réponse (EMG , PDi) à phrénique FMR haute fréquence: accumulation métabolites toxiques. réversibilité en quelques minutes FMR basse fréquence: anomalies structurelles des fibres. récupération sur 24 h au moins stimulation bilatérale à fréquence croissante

sites de la fatigue musculaire (2) Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

facteurs prédisposants de la fatigue musculaire respiratoire (1) Déséquilibre entre demandes et apports d ’énergie toute  demande énergétique du diaphragme Travail respiratoire Force de contraction musculaire Rendement toute d'apports d'énergie au diaphragme Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

 besoins énergétiques (2) travail respiratoire : Vmin, Fr, Vt, propriétés mécaniques force de contraction musculaire volume pulmonaire (longueur de la fibre) atrophie, dénutrition atteinte neuromusculaire rendement travail externe produit / demandes énergétique longueur de la fibre musc et propriétés mécanique resp si résistances inspiratoires le diaphragme devient un muscle fixateur : rendement  Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

 apports énergétiques (3) contenu O2 du sang art :SaO2, hb débit sanguin des muscles inspiratoires débit cardiaque distribution de la perfusion force de contraction développée à l'inspiration concentration Sg des substrats énergétiques réserves énergétiques musculaire (nutrition) capacité d'extraction des substrats énergétiques Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

détection du dysfonctionnement du diaphragme Pourquoi ? la FMR infraclinique mais réversible clinique = défaillance musculaire, irréversible nécessité d'objectiver la fatique avant le stade de défaillance mécanique Comment ? appréciation clinique et radiologique paraclinique: Pressions et Signes EMG Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Clinique de la FMR (2) ordre chronologique 1- paramètre EMG dès 1ers cycles(H/L) 2-  Fr 3- alternance respiratoire 4- paradoxe abdominal 5-  PacO2 6- acidose respiratoire 7-  Vmin ,Fr Cohen Am J Med 82

mesures des pressions motrices Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL mesures des pressions motrices bouche : PI et PEmax Pmax statiques bon reflet de la force inspiratoire dépendante du volume pulmonaire standardisation des mesures de Pmax ? coopération pression transdiaphragmatique Pdi = Pga - Ppl = Pga - Pes Pdi =0 à 15 cm H2O Pdimax = 180-200 cm H2O

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL index tension-temps La fatigue d'un muscle fonction force développée (Pdi/Pdimax) durée contraction/ décontraction du muscle = cycle resp (Ti/Ttot) TTdi = Pdi/Pdimax x Ti/Ttot sans unités: comparaison entre sujets TTdi critique (seuil de fatigue) TTdi > seuil : fatigue apparait toujours avec Tlim d'autant plus court que TTdi près de 1 TTdi < seuil: zone de non fatigue Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL analyse du signal EMG sites de recueil 7ème EIC : diaphragme costal (surface, aiguilles) endooesophagien : diaphragme crural (± 2 cm) analyse quantitative paramètres EMG temporels : emg intégré: Edi (pic et pente) Edi/Pdi (contractilité) moyenne mouvante (enveloppe) paramètres spectraux (FFT) Pes Pga sonde emg

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL spectre EMG L bande 20-50 Hz H bande 125-250 Hz Rapport H/L = 1 fréquence centroïde fc = 90 Hz si fatigue H/L par H et L pas de référence

stimulation phrénique (1) stimulation au cou par électrodes-aiguilles magnétique +++ stimulation uni ou bilatérale recueil d'un potentiel évoqué au 7ème EIC temps de conduction t < 9,5 ms paralysies phréniques Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

stimulation phrénique (2) Pdi stim = Pdi twitch (Pditw) indépendant coopération du patient , reproductible possibilités du muscle comme générateur de pression recrutement Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Applications de l ’étude du diaphragme Période postopératoire chirurgie abdominale sus-mésocolique (BPCO) chirurgie de réduction pulmonaire volumique (emphysème) chirurgie cardiaque: parésies / paralysies phréniques médecine Fatigue musc respiratoire : myasthénie, SLA, tétraplégie adaptation à la ventilation non invasive ( chronique ) programme de ré-entraînement des IRCO Sevrage difficile de la ventilation artificielle Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

dysfonction diaphragmatique et chirurgie sus-mésocolique immédiate et d'emblée maximale Pes normale et Pga : Pdi en ventilation calme peu   Pdimax parallèle à la  Pga:  Pdi/Pdimax : indice crucial si BPCO La  force de contraction rend compte directement de la  CV. amélioration parallèle aux volumes propriétés contractiles diaphragme normales (Dureuil 87) Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Stimulation mécanique de la VB: abolition complète de la décharge phrénique 1) non lié à la douleur : fentanyl épidurale Þ pas de D Pdi Dureuil 90 Simonneau 83

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL 2) lié au Sympathique: mécanisme réflexe  de la décharge phrénique pariétale (incision) ou viscérale , riche en récepteurs å . Bloc å : Pdi et Edi contribution du diaphragme à la ventilation bloc péridural 0,5% Marcaïne Pansard 87 Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL 3) mécanisme indirect : Pansard 90 contraction tonique permanente post opératoire des muscles abdominaux Þ mise en tension du diaphragme Þ  phrénique bloc péridural å (bupivacaïne) 0,25% : sans bloc moteur abdominal Þ pas d'effet sur le diaphragme 0,50% : avec bloc moteur abdominal Þ action favorable rétrocontrôle négatif médié par un réflexe phrénico-phrénique Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL contractilité du diaphragme ( Pdimax 33%,  Pditw 50%)  contribution du diaphragme à la ventilation (Pga/Pdi 30%)  charge imposée au diaphragme (PEPi  50%, Cdyn  40%) la réduction volumique n’est pas la seule explication Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL 3 mois amélioration du couplage neuromécanique : 50% VT /Pdi, corrélée avec l’amélioration de la dyspnée / endurance à la marche dé-recrutement des m. cage thoracique  commande ventilatoire (VT/Ti) Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Aide inspiratoire et seuil de fatigue Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL

Changes in ventilatory mechanics and diaphragmatic function after lung volume reduction surgery in patients with COPD. Tschernko EM, et al.Thorax. 1997 Jun;52(6):545-50 décompression du poumon des zones d’hyperinflation (25%) associée à une  distension thorax amélioration à 3 et 6 mois de la fonction diaphragmatique

Paralysies phréniques et chirurgie cardiaque Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL Paralysies phréniques et chirurgie cardiaque ascension postopératoire de l ’hémicoupole chirurgie coronarienne unilatérale, gauche diagnostic : stimulation phrénique > fluoroscopie > radio pulmonaire récupération sur 18 mois

Sevrage de la ventilation artificielle Copyright © Dr Philippe MAHUL et Guy Louis MOREL