Adaptation à la vie extra-utérine Dangers de la prématurité

Naissance

In utero L’enfant est dépendant de sa mère, via le placenta pour : La régulation thermique La nutrition L’excrétion Les échanges gazeux

A la naissance Passage de la vie aquatique à la vie aérienne Le nouveau-né doit assurer sa respiration, sa circulation, sa thermorégulation, son métabolisme et excrétion Mise en place du système de défense contre les infections

Adaptation respiratoire

Développement pulmonaire pré et post-natal Phase embryonnaire : 3 à 8 SA Phase pseudo-glandulaire : 8 à 16 SA Phase canaliculaire 16 à 24 SA Phase sacculaire : de 24 SA au terme Phase alvéolaire : post-natale

Phase embryonnaire Bourgeonnement endo-mésodermique Diverticule ventral du plancher de l’intestin antérieur primitif Bifurcation de 2 tubes dans un manchon de mésenchyme dense Dichotomie et bourgeonnement Mésoderme : réseau lâche de cellules indifférenciées et quelques capillaires

Phase pseudo-glandulaire Dichotomie : 15 à 25 générations Début de différenciation cellulaire Cellules ciliées 7 SA Cellules de Clara (2) Corps neuro-épithéliaux (grains sérotonine)

Phase canaliculaire Aplatissement cellulaire Multiplication capillaire(3) Différenciation cellulaire PI 8% des cellules (1) PII 20 Sa 16% des cellules, inclusions osmophiles(2)

Phase sacculaire Maturation fonctionnelle Réseau capillaire PI et PII très différenciés Surfactant 1 2 3 pneumocytes de type I pneumocytes de type II capillaires 1 2 3 4 5 6 pneumocytes de type I espace sacculaire pneumocytes de type II membrane basale de voies respiratoires membrane basale des capillaires endothélium des capillaires

Phase alvéolaire Remodelage Septa Dans espace septal : développement progressif Du réseau capillaire Interconnexion des cellules (endothéliales et PI) Fibroblastes PN, macrophages et plasmocytes

1 2 3 4 5 6 canal alvéolaire septa primaires sacs alvéolaires pneumocytes de type I pneumocytes de type II capillaires 1 2 3 4 5 6 canal alvéolaire septa secondaires Alvéoles pneumocytes de type I pneumocytes de type II capillaires Au stade alvéolaire, les alvéoles se forment à partir des extrémités terminales des sacs alvéolaires et leur diamètre s'accroît progressivement. Au stade alvéolaire après la naissance, ils se forment de plus en plus d'alvéoles à partir des extrémités terminales des sacs alvéolaires. Avec le temps leur diamètre s'accroît et ils seront délimités par de septa secondaires

Relation épithélio-mésenchymateuse Influence réciproque des cellules épithéliales et mésenchymateuses : échanges par prolongement cytoplasmique Mésenchyme nécessaire à la ramification des bronches (stimule les cellules endodermiques) Des facteurs de croissance (EGF) et des mitogènes spécifiques agissent sur les cellules épithéliales et les fibroblastes Le cartilage ne se différencie qu’en présence d’épithélium bronchique

Epithélium et hormones Les corticostéroïdes 1 Chez l’animal L’inactivation de l’axe adréno-corticotrope du fœtus entraîne un retard de maturation pulmonaire L’inactivation du gène codant pour récepteurs glucocorticoïdes induit un retard L’administration de gluco-cortocoïdes à une femelle gestante restaure la maturation normale Seuls les dérivés fluorés en 9β et DXM résistent à la 11 β OH stéroïde désOHase placentaire

Epithélium et hormones Les corticostéroïdes 2 Rôle Accélération de la maturation architecturale et morphologique Induit l’enzyme de construction des phospholipides dans PII Augmente le taux de protéine bcd (facteur de transcription) Prépare l’ épithélium à ses fonctions de résorption de liquide pulmonaire (aquaporines, sous-unités à canal sodium) Accélère la fabrication des anti-oxydants

Epithélium et hormones Les catécholamines agissent surtout sur la libération du surfactant Les androgènes inhibent la maturation pulmonaire, et favorisent la MMH Les hormones thyroïdiennes potentialisent l’action des corticoïdes Pas de rôle direct de l’insuline

Facteurs locaux et environnementaux Nécessité d’un espace intra-thoracique et utérin adapté (volume d’expansion) Anasarque ou hernie diaphragmatique : hypoplasie Agénésie rénale : oligo-amnios : hypoplasie Mouvements respiratoires fœtaux : section du nerf phrénique chez l’animal : hypoplasie Rôle des médicaments, toxiques, hypoxie Equilibre des pressions-volumes dans les futurs espaces aériens Ligature de la trachée : distension pulmonaire et hyperplasie

Le liquide alvéolaire 1 Formation à la phase canaliculaire : transfert d’eau et d ’électrolytes à travers l’épithélium des espaces aériens terminaux et de l’endothélium capillaire Composition différente du plasma et du LA (transport actif à double sens pour Cl, passif pour Na) Important pour le dévlpt du poumon Nécessaire pour humidification post-natale et clairance muco-ciliaire Formation permanente (>5ml/kg/h à terme)

Le liquide alvéolaire 2 Circulation : éliminé par la trachée, en partie dégluti par le fœtus ou libéré dans le LA Rôle Pendant 2ème moitié de la vie fœtale : ? Pression hydrostatique dans l’arbre aérien : rôle sur la taille des saccules et des alvéoles, et amincissement des parois alvéolaires À la naissance, ouverture d’un poumon rempli de liquide plus facile que si collabé : facilitation de l’aération du poumon lors de la première inspiration Mais qq j avant naissance : ↘ production (25ml à 18 ml/kg) : meilleure adaptation VEU

A la naissance Elimination du liquide pulmonaire : Passive : pression thoracique et évaporation Réabsorption épithéliale : selon la loi de Starling avec transport actif de Na et eau Active : par pompes à Na (blocage par amiloride ou ouabaïne) Switch entre sécrétion de chlore et réabsorption du sodium

Facteurs diminuant la clairance Absence de diminution de sécrétion anténatale (prématurité, césarienne) Production accrue de liquide (↗ pression capillaire, ↗ perméabilité vasculaire) Anomalies des PII Immaturité des pompes ↘ activité des canaux Na ↘ activité de la Na/K ATPase

Rôle fondamental dans adaptation à la vie extra- utérine Si œdème lésionnel Rétention de liquide alvéolaire Destruction ou désorientation du surfactant → détresse respiratoire

Le surfactant Assemblage multimoléculaire synthétisé par une cellule différenciée de l’épithélium respiratoire distal : le pneumocyte de type II Constitué de phospholipides (90%) à haut pouvoir tensio-actif (lécithine et phosphatidyl-glycérol) Et de protéines spécifiques SP-A, B, C, D (étalement, orientation, anti-infectieux) Turn-over et recyclage +++ chez NNT (90% contre 50% chez adulte) Synthèse de novo très lente (30 h chez préma)

Synthèse du surfactant Après 35 SA : synthèse par lécithine-synthétase , enzyme stable et résistante Entre 22 et 35 SA, synthèse assurée par méthyl transférase : + fragile Inhibée par hypothermie, asphyxie, hypoperfusion pulmonaire, et œdème pulmonaire

Rôle du surfactant(1) Contribue à la stabilité mécanique des voies aériennes périphériques, et empêche l’affaissement des alvéoles au cours de l’expiration Lors de l’aération pulmonaire à la naissance, se crée une interface air-liquide avec dvlpt de forces de tension superficielles (TS) à l’origine d’une force P dirigée vers l’intérieur de la sphère loi de Laplace P=2TS/R P d’autant plus grande que le rayon est petit TS variable en fonction de la qualité des constituants des surfaces En grande partie compensée par surfactant

Rôle du surfactant Diminue la tension superficielle, maintient la CRF à un niveau optimal et évite la présence de liquide d’œdème dans les alvéoles Fait varier la TS % rayon alvéolaire Permet la coexistence d’alvéoles de taille différente Réduit la part du travail ventilatoire qui dépend des forces de surfaces en ↗ la compliance aux petits volumes pulmonaires ↘ pression d’ouverture alvéolaire Abaisse la pression sanguine précapillaire

Contrôles des mouvements respiratoires Présents durant la vie fœtale Intermittents, au cours du repos et du sommeil Signification? Régulation? Après la naissance, deviennent continus (origine de cette modification?) ↗ PO2 et compression du cordon peuvent déclencher une respiration continue in utero chez l’animal Substance placentaire inhibitrice?

La circulation pulmonaire foetale Présence de vaisseaux pulmonaires à lumière étroite et paroi épaisse Variations de pression et résistance au cours de la vie fœtale en relation avec ↗ du nombre des vaisseaux (plus que diamètre ou volume global du poumon) Résistances vasculaires très hautes à mi-grossesse, ↘ progressive vers le terme

Régulation de la circulation pulmonaire foetale Le système nerveux autonome n’a aucun effet Hypoxie et acidose aggravent la VC pulm fœtale, surtout aux alentours du terme La PGE1 ↘ les résistances pulmonaires Les anti-PG exagèrent la réponse à l’hypoxie

A la naissance Qualité et rapidité de l’aération pulmonaire conditionnent la perfection de l’adaptation cardio-respiratoire L’établissement de la 1ère respiration dépend de nombreux stimuli sensoriels et biochimiques Modifications très rapides du système aérien, de la circulation pulmonaire et de la circulation systémique

Courbes pression-volume lors des deux premiers mouvements ventilatoires

Adaptation respiratoire Élimination rapide du liquide des voies aériennes (constitution de la CRF et échanges gazeux alvéolo-capillaires) par réabsorption au niveau de l’épithélium alvéolaire (inhibition sécrétion de Cl et stimulation réabsorption Na) Rôle probablement négligeable de la compression thoracique Stimulation β adrénergique : sécrétion massive de surfactant par PII: stabilisation de la CRF

Circulation vasculaire pulmonaire 1er cycle respiratoire aérien : addition des effets concourant à une VD Chute immédiate des résistances vasculaires pulmonaires et ↗ du débit sanguin pulmonaire Chute des pressions systolique et diastolique dans artère pulmonaire Stimulation : Mécanique : ventilation du poumon Gazométrique : O2 et alcalose Chimique : monoxyde d’azote NO Prostacycline PGI2

La quantité de sang qui traverse les poumons est beaucoup plus grande quand les alvéoles sont pleins d’air à pression égale

Le NO Fabriqué dans les cellules endothéliales à partir de la L-arginine grâce à la NO synthétase GMPC membranaire et protéine kinase→ VD Inflation et O2 déclenchent la sécrétion de NO

Prostacycline Fabriquée à partir de l’acide arachidonique grâce à la cyclo-oxygénase

Prostacycline PGI2 Elle augmente beaucoup en fin de gestation La régulation est la même que pour le No Elle protège de la vasoconstriction hypoxique

Chute des résistances pulmonaires AGII :angiotensine II EDRF : endothelial-relaxing factor PG : prostaglandine QP : débit pulmonaire

Facteurs vaso-constricteurs pulmonaires Mécaniques Hypoxie Chimiques : Endothéline Métabolites arachidoniques via lipo-oxygénase (thromboxane, leucotriènes) qui inhibent la cyclo-oxygénase et la sécrétion de NO PAF

VRI : volume de réserve inspiratoire ;  VC : volume courant ;  VRE : volume de réserve expiratoire ;  VR : volume résiduel. CV (capacité vitale) = VRI + VC + VRE CI (capacité inspiratoire) = VC + VRI CRF : capacité résiduelle fonctionnelle CRF = VRE + VR

Adaptation circulatoire

La circulation fœtale Faibles pressions systémiques dues à la présence du placenta, branché directement sur les artères ombilicales (basse pression et haut débit) Fortes pressions pulmonaires (vx à lumière étroite et parois épaisses) 2 shunts D-G par FO et canal artériel 1 shunt veineux moins important sur le plan hémodynamique mais capital pour l’oxygénation du fœtus : le canal veineux d’Arantius

Le sang veineux placentaire arrive par la veine ombilicale et passe dans la VCI via le canal d’Arantius

Circulation en parallèle des coeurs droit et g, à débit égal VCS→ OD→ VD→ AP Canal artériel : régulé par facteurs VC et VD In utero, équilibre en faveur VD car hypoxie physio, et rôle ++ des PG (CI AINS)

VG reçoit sang de la circulation pulmonaire (10%) et surtout du placenta VCI→ FO→ OG→ VG Le VG éjecte ce sang vers l’aorte pour la partie sup du corps (territoire sus-ductal)

Circulation pulmonaire Très limitée in utero, car les résistances vasculaires sont très élevées Facteurs mécaniques : compression par alvéoles remplis de liquide Facteurs biologiques : leucotriènes, TXA2, endothéline1 hypoxie

Régulation de la circulation fœtale si hypoxie ou acidose Chez l’adulte : hypoxie→ ↗ débit cardiaque pour ↗ transport O2 Chez fœtus hypoxie→ bradycardie et↘ débit cardiaque (compensé par une ↗ du retour placentaire par le canal d’Arantius aux dépens de la vascularisation hépatique)

A la naissance Premier phénomène : déplissement pulmonaire Arrivée d ’air oxygéné dans les voies aériennes Baisse des pressions artérielles pulmonaires et des pressions dans les cavités cardiaques droites Deuxième phénomène : Clampage du cordon AO et VO s ’obstruent Hausse des résistances artérielles systémiques

A la naissance Les résistances vasculaires baissent rapidement Le débit sanguin pulmonaire est X 8 à 10 Le retour sanguin veineux pulmonaire se fait dans l’oreillette gauche et le foramen ovale se ferme La décroissance des pressions se poursuit dans les 2 à 6 semaines suivantes, plus lentement et plus régulièrement Le shunt D-G à travers le CA s’inverse (médiateurs, clampage cordon) ce qui augmente encore le débit pulmonaire La PaO2 passe de 20 à 50 en qq mn Secondairement, le CA se ferme

Caractéristiques de la fonction circulatoire néonatale le débit cardiaque est très élevé la fréquence cardiaque est très élevée : 120 à 160/mn (seul moyen pour le nouveau-né de réguler son débit cardiaque) Le volume d ’éjection systolique est max (inotropisme +++) Les résistances artérielles systémiques sont encore basses /adulte (PAM : 40) Les résistances artérielles pulmonaires restent élevées/adulte

Thermorégulation Il existe une relation directe entre survie, croissance du nouveau-né et température ambiante

Chaleur produite + chaleur acquise = chaleur perdue Thermorégulation : dépend de l’équilibre dynamique : Chaleur produite + chaleur acquise = chaleur perdue Centre de commande hypothalamique Thermorécepteurs cutanés et centraux Modulation permanente par mise en jeu des effecteurs : thermogenèse, vasomotricité, évaporation et modification comportement

La température fœtale est >0.5°/température maternelle Le nouveau-né perd 0.25°/mn à 24° en l’absence de précautions (exposition au froid, peau mouillée) Chez le préma, le froid augmente la consommation d’O2 sans empêcher la chute de la température centrale car réponse immature

La thermogenèse Possible au prix d’une dépense énergétique max Essentiellement chimique (graisse brune) Apparaît vers 26 SA Lipolyse stimulée par les catécholamines, ce qui va entraîner une production de chaleur au niveau de la chaîne respiratoire mitochondriale Pas de thermogenèse musculaire (frisson) chez le NN

La thermolyse

Exposition au froid NNT : ↗ consommation O2 et thermogenèse NN<1500g : ↗ consommation O2 mais perte de chaleur inéluctable (quelque soit l’âge gestationnel) car surface corporelle plus importante/poids, faible isolation cutanée, et peu de réserve en lipides

Incubateurs : en pratique Incubateurs ouverts : Pertes par convection (limitées par vêtements, couverture plastique) Incubateurs fermés : pertes par radiation (limitées par double paroi ou tunnel en plexiglas) Perte par évaporation si humidité<60%

Recommandations Séchage et couverture du nouveau-né avec linge chaud Incubateur préchauffé et humidifié Préma : bonnet, chaussons, transport dans sac plastique Apports hydriques pour compenser pertes évaporatives

Colonisation bactérienne du nouveau-né Fait partie des importantes transformations biologiques survenant à la naissance

Colonisation du tube digestif1 Germes très nombreux Anaérobies facultatifs Entérobactéries : Coli, Klebsielle, Entérobacter Streptocoques : D Staphylocoques : S.epidermidis, S.aureus Anaérobies stricts : Bactéroïdes fragilis (133 espèces) Flore lactique : lactobacilles et bifidobactéries

Colonisation du tube digestif2 Voie descendante (pH gastrique neutre le premier jour) ascendante : le méconium est un bon milieu de culture Développement et transformation Prédominance de bifidobactéries après une semaine puis stabilité Autres germes : Entérobactéries, lactobacilles, streptocoques, et bactéroïdes Variable en fonction du milieu de vie des premiers jours L’ATBthérapie, même parentérale, modifie la flore

Colonisation cutanée Flore résidente, non pathogène Flore transitoire, potentiellement pathogène : S.aureus, Entérobactéries (Pseudomonas, Acinetobacter), Candida Colonisation dans les deux premiers jours Origine : flore vaginale de la mère (résidente), et environnement (transitoire)

Colonisation pharyngée Flore normale (streptocoque& hémolytique) s’installe entre le 3ème et le 5ème jour Risque de surinfection si S.aureus ou S.epi Entérobactéries Hemophilus Surtout si BB intubé Transmission difficile à éviter (éviction du personnel infecté)

Règles d’hygiène Eviter la transmission manuportée (lavage des mains) Manipulation du BB par un nombre réduit de personnes Allaitement maternel recommandé Séchage de la peau : évite la macération propice à la colonisation par staphylocoque