SDRA : Définition et physiopathologie SDRA : Définition et physiopathologie. Les différents types morphologiques.

SDRA augmentation de perméabilité de la barrière alvéolo-capillaire Œdème pulmonaire de type lésionnel Augmentation du poids pulmonaire Perte massive d’aération

SDRA : physiopathologie Alvéole normale Lésions alvéolaires à la phase aiguë oedème riche en proteïnes Lésions de l’endothélium vasculaire et des peumocytes I et II pneumocyte I en apoptose pneumocyte I Globule rouge Activation anormale des globules blancs Attirés au niveau pulmonaire par des cytokines chémo-attractives systémiques ou alvéolaires (macrophages) pneumocyte II pneumocyte II Macrophage alvéolaire Globule blanc surfactant Activation anormale de la coagulation Séquestration de plaquettes dans la circulation pulmonaire plaquettes Altérations des propriétés du surfactant Globule rouge fibroblaste fibroblaste Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000

SDRA : physiopathologie Alvéole normale Lésions alvéolaires à la phase aiguë oedème riche en proteïnes Lésions de l’endothélium vasculaire et des peumocytes I et II pneumocyte I en apoptose pneumocyte I Globule rouge Rôle aggravant potentiel de la ventilation mécanique pneumocyte II pneumocyte II Macrophage alvéolaire L’hyperventilation mécanique ( VT 40 ml.kg -1 ) provoque en œdème pulmonaire lésionnel chez des animaux à poumons sains Globule blanc surfactant Des VT et des pressions intrathoraciques élevés provoquent des lésions de distension bronchioloalvéolaire lorsque la perte d’aération du SDRA est de type focal plaquettes Globule blanc Globule rouge fibroblaste fibroblaste Globule blanc Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000

SDRA perte massive d’aération Le gaz alvéolaire est remplacé par un œdème riche en protides Le poumon «se collaberait»sous l’effet de son propre poids (?) Les lobes inférieurs sont comprimés par le cœur et le diaphragme

Perte massive d’aération oedème riche en proteïnes Macrophage alvéolaire pneumocyte II fibroblaste surfactant plaquettes Globule blanc Globule rouge pneumocyte I en apoptose pneumocyte I Lésions alvéolaires à la phase aiguë Alvéole normale Volumes pulmonaires télé-expiratoires chez 24 patients en IRA Volumes pulmonaires télé-expiratoires chez 10 volontaires sains Puybasset et al AJRCCM , 158 , 1664 , 1998 92 + 88 ml 434 + 249 ml 82 + 58 ml CRF 300 + 223 ml Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000 Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000

Perte massive d’aération oedème riche en proteïnes Macrophage alvéolaire pneumocyte II fibroblaste surfactant plaquettes Globule blanc Globule rouge pneumocyte I en apoptose pneumocyte I Lésions alvéolaires à la phase aiguë Alvéole normale Volume de tissu pulmonaire (expiratoire) chez 10 volontaires sains Lobes supérieurs Lobes inférieurs 461 ± 68 ml 482 ± 89 ml Volume de tissu pulmonaire (expiratoire) chez 24 patients en IRA Lobes supérieurs Lobes inférieurs 902 ± 250 ml 720 ± 237 ml Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000 Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000 Puybasset et al AJRCCM , 158 , 1664 , 1998

Pneumocyte II se transformant en pneumocyte I SDRA : physiopathologie de la cicatrisation pulmonaire ( la phase tardive ) Pneumocyte II se transformant en pneumocyte I collagène Pneumocyte II Œdème riche en proteïnes Ré-épithélialisation des broncchioles Prolifération et différenciation des pneumocytes II en pneumocytes I Macrophage alvéolaire Résorption graduelle de la fibrose fibronectine pneumocyte I Canaux Na collagène fibroblaste Résorption de l’œdème et des proteïnes Aquaporines Ware LB and Mathay MA, NEJM The Acute Respiratory Distress Syndrome 342, 1334-1349, 2000

CRITERES DE DEFINITION DU SDRA La Conférence de Consensus Américano-Européenne sur le SDRA - Intensive Care Medicine – 1994 - PaO2 / FIO2 < 200 mmHg Opacités radiologiques bilatérales PCWP < 18 mmHg

SDRA Différentes distributions de la perte d’aération Puybasset et al, Intensive Care Med, 26, 857, 2001 Toujours présente dans les lobes inférieurs lobaire patchy Souvent absente dans les lobes supérieurs 2 tableaux différents : - SDRA focal - SDRA diffus diffus

Présentation radiologique des SDRA « diffus » JJ Rouby Intensive Care Medicine 26 : 1046-1056 , 2000

( 23 % des patients avec SDRA ) Implications cliniques et physiopathologiques d’une perte d’aération « diffuse » – ( 23 % des patients avec SDRA ) SDRA primaire 88 % Survie 25 % PaO2/FiO2 76 ± 42 Crs (ml/cmH2O) 47 ± 12 Pinf (cmH2O) 9 ± 2

Quand il s’agit d’un SDRA « diffus », la courbe P-V est une courbe de recrutement et correspond au modèle mathématique d’Hickling Hickling et al, AJRCCM, 158, 194, 1998 Volume pulmonaire (ml) Pression expiratoire positive = 0 1000 Point de surdistension supérieur = fin du recrutement 750 500 Pente de la courbe = potentiel de recrutement 250 Point d’inflexion inférieur = pression à partir de laquelle le recrutement devient linéaire 10 20 30 Pression airway (cmH2O)

L’aspect RX typique de SDRA « patchy » Présentation radiologique des SDRA « focaux » Pression expiratoire positive = 0 Codage couleur (12 coupes TDM) JJ Rouby Intensive Care Medicine 26 : 1046-1056 , 2000 L’aspect RX typique de SDRA « patchy » 

77 % des patients avec SDRA Implications cliniques et thérapeutiques d’une perte d’aération « focale » – 77 % des patients avec SDRA SDRA primaire 54 % Survie 58 % PaO2/FiO2 110 ± 39 Crs (ml/cmH2O) 64 ± 16 Pinf (cmH2O ) 5 ± 2

Chez les patients avec une perte d’aération focale, le modèle mathématique d’ Hickling ne s’applique pas et l’interprétation de la courbe P-V est complexe ZEEP 250 500 750 10 20 30 Volume pulmonaire (ml) 1000 La courbe P-V dépend : - des propriétés mécaniques du poumon aéré en fin d’expiration - de la courbe de recrutement des zones pauvrement et nonaérées. Pression airway (cmH2O)

Hypothèses expliquant la perte d’aération au cours du SDRA. 1 – Le poumon s’affaisse sous son propre poids ( la théorie de «  l’éponge » ). 2 – Le poumon est noyé par l’œdème alvéolaire ( la théorie de « l’inondation alvéolaire » ). 3 – Le diaphragme monte vers le haut sous l’effet de l’hyperpression abdominale et comprime les lobes inférieurs.

La vue classique : l’hypothèse « ouverture fermeture » Gattinoni et al, AJRCCM, 164 : 1701 - 1711, 2001 Pelosi et al, AJRCCM, 149 : 8-13, 1994 Cela implique Que l’œdème pulmonaire est avant tout interstitiel une réduction du volume pulmonaire total Cela entraîne un traumatisme à prédominance bronchiolaire

L’hypothèse de « l’inondation alvéolaire » AJRCCM, 165 : 1647 - 1653 , 2002 Gajic and Lee unpublished observation Lésions pulmonaires à l’acide oléïque chez le rat rat normal proteïn-rich edema Macrophage fibroblast surfactant Pneumo II platelets Leukocyte Red blood cell Apoptotic pneumocyte I pneumo I Alveolar lesions : acute phase Normal alveolus Ware LB and Mathay MA, NEJM The ARDS 342, 1334-1349, 2000 - Plus conforme à la physiopathologie du SDRA Entrainant un barotraumatisme alvéolaire

CRF Lobes supérieurs 461 ± 68 ml Lobes inférieurs 482 ± 89 ml Puybasset et al AJRCCM , 158 , 1664 , 1998 92 + 88 ml 434 + 249 ml 82 + 58 ml CRF 300 + 223 ml Volumes pulmonaires télé-expiratoires chez 24 patients en IRA Volumes pulmonaires télé-expiratoires chez 10 volontaires sains Volume de tissu pulmonaire (expiratoire) chez 10 volontaires sains Lobes supérieurs Lobes inférieurs 461 ± 68 ml 482 ± 89 ml Volume de tissu pulmonaire (expiratoire) chez 24 patients en IRA Lobes supérieurs Lobes inférieurs 902 ± 250 ml 720 ± 237 ml

L’hypothèse de la « compression externe» patient atteint de SDRA volontaire sain Puybasset et al, AJRCCM, 158 : 1644, 1998 Puybasset et al, Int Care Med , 26 , 857 , 2000 11 healthy humans 41 ARDS 17+1 cm 14+3 cm Puybasset et al, AJRCCM, 158 : 1644, 1998 Réduction du diamètre céphalo-caudal Compression des lobes inférieurs par le contenu abdominal Compression des lobes inférieurs par le cœur augmenté de volume

From Gunther Von Hagens 1997 Physiologiquement, en décubitus dorsal, le coeur comprime la partie postéro-interne des lobes inférieurs CŒUR DE TAILLE NORMALE ET POUMONS SAINS GROS CŒUR ET POUMONS DE FUMEUR From Gunther Von Hagens 1997

Chez les patients ayant un SDRA et en décubitus dorsal, le coeur comprime les lobes inférieurs Malbouisson et al, AJRCCM, 161, 1620, 2001

% du lobe inférieur situé sous le coeur Le décubitus ventral élimine la compression exercée par le cœur sur les lobes inférieurs Albert & Hubmayr, AJRCCM , 161: 1660-1665, 2000 % du lobe inférieur situé sous le coeur Décubitus ventral Décubitus dorsal 11 % 46 %

From Gunther Von Hagens 1997 From Gunther Von Hagens 1997 Compression exercée par le coeur et l’abdomen sur les lobes inférieurs en décubitus dorsal et en décubitus ventral From Gunther Von Hagens 1997 From Gunther Von Hagens 1997

FIN……provisoire SDRA

Tissu CRF 2 1.5 1 0.5 VS L P D 2 1.5 1 0.5 VS L P D ( l ) Puybasset et al, Intensive Care Med, 2000 0.5 1 1.5 2 VS L P D CRF ( l ) Lobes supérieurs Lobes supérieurs 2 1.5 Tissu 1 0.5 ( l ) VS L P D

Les parties du poumon apparaissant normalement aérées ont le plus souvent un excès de tissu pulmonaire…

Gaz = 1058 ml Tissu = 642 ml Gaz = 307 ml Tissu = 602 ml 10 20 30 40 10 20 30 40 mL Gaz = 1058 ml Tissu = 642 ml 10 20 30 40 -1000 -800 -600 -400 -200 HU Gaz = 307 ml Tissu = 602 ml Puybasset et al, Intensive Care Medicine, 26:857, 2000

exposition de Gunther Von Hagens 1997 Les cul-de-sac costo-diaphragmatiques postérieurs sont larges et profonds Coupole droite Coupole gauche Aorte Cotes Emplacement du coeur Veine cave inférieure Oesophage Rachis Moelle exposition de Gunther Von Hagens 1997

0.5 1 1.5 2 VS L D P CRF ( l ) Lobes supérieurs 0.5 1 1.5 2 VS L D P Lobes inférieurs CRF ( l ) Puybasset et al, Intensive Care Medicine, 26: 857, 2000

Lungview R permet une analyse séparée des lobes supérieurs et inférieurs Volume pulmonaire (ml) 240 Lobe supérieur Lobes supérieurs 200 160 120 Lobes inférieurs 80 Grande scissure 40 Lobe inférieur -900 -700 -500 -300 -100 100 Aération pulmonaire ( densité TDM en UH ) Volontaire Sain

Implications thérapeutiques d’une perte d’aération « diffuse » – ( 23 % des patients avec SDRA ) PEP Recrutement alvéolaire Surdistension Vieira et al, AJRCCM,159, 1612, 1999 PEP2 PEP1 +++

Implications cliniques et thérapeutiques d’une perte d’aération « focale » – ( 77 % des patients avec SDRA ) Vieira et al, AJRCCM,159, 1612, 1999 PEP Recrutement alvéolaire Surdistension PEP2 PEP1 + ++

Coupole diaphragmatique Chez les patients ayant un SDRA focal, la surdistention apparaît dans les régions céphaliques et non-dépendantes du poumon PEP = 0 PEP 15 cmH20 PEP 15 cmH2O Coupole diaphragmatique PEP=O

Cela conditionne la nature du barotraumatisme Pelosi et al, AJRCCM, 149 : 8-13, 1994 Cela conditionne la nature du barotraumatisme Nécrose bronchiolaire dans les régions dépendantes soumises aux cycles ouverture fermeture Muscedere et al, AJRCCM, 149 : 1327-1334, 1994

( Martynowicz et al, AJRCCM, 160 : 250, 1999 and JAP, 90, 1744, 2001 ) Atteinte pulmonaire lésionnelle à l’acide oleïque (chien) : ( Martynowicz et al, AJRCCM, 160 : 250, 1999 and JAP, 90, 1744, 2001 ) 1 – le volume de lobes inférieurs ne change pas ( marqueurs métalliques intraparenchymateux ) 2 – Aucune réduction du volume pulmonaire dans les parties dépendantes des lobes inférieurs . Regional FRC ( tetrahedrons ) Dans ce modèle expérimental, « l’inondation alvéolaire » est la cause de la perte d’aération, pas « le collapsus alvéolaire »

Nos données tomodensitométriques sont difficiles à réconcilier avec la théorie de « l’éponge » Le volume total des lobes supérieurs reste inchangé tandis que celui des lobes inférieurs s’effondre 11 volontaires sains 41 patients avec SDRA 892 + 162 ml 1078 + 475ml 722 + 160 ml 562 + 235 ml Puybasset et al, Int Care Med , 26 , 857 , 2000 Lobes inférieurs Lobes supérieurs gas = 642 + 135 ml tissue = 248 + 74 ml gas = 470 + 135 ml tissue = 251 + 88 ml Lobes inférieurs Lobes supérieurs gas = 434 + 249 ml tissue = 599 + 269 ml gas = 91 + 80 ml tissue = 498 + 167 ml

JJ Rouby Intensive Care Medicine 26 : 1046-1056 , 2000 La sévérité de l’hypoxémie est expliquée par une inhibition massive de la vasoconstriction pulmonaire hypoxique JJ Rouby Intensive Care Medicine 26 : 1046-1056 , 2000 93 % 7% 2 4 6 8 0.6 1 1.4 SDRA « focaux » EFVPH Nombre de patients 64 % 36 % 1 2 3 4 5 Nombre de patients 0.6 1.4 SDRA «  diffus » EFVPH

Zones pulmonaires surdistendues, normalement, pauvrement ou non aérées Etudes TDM dans le SDRA Réanimation Chirurgicale Polyvalente 1994-2004 Rapports lésions pulmonaires -atteinte fonctionnelle chez 111 patients avec SDRA Coupes TDM contigües de l’ l’apex au diaphragme Utilisation d’un logiciel spécifique L L LUNGVIEW R Aération pulmonaire : Zones pulmonaires surdistendues, normalement, pauvrement ou non aérées

Résolution spatiale et pixels grille 512 x 512 or 1024 x 1024

L’aération pulmonaire normale Vieira et al, Am J Respir Crit Care Med, 1998, 158:1571-1577. Volume pulmonaire (ml) Aération normale Aération insuffisante Non aération Surdistention 1000 800 600 400 CRF 200 -1000 -900 -700 -500 -300 -100 Gaz Eau 100 % 90 % 50 % 10 % Densités TDM ( Unités Hounsfield ) et Aération pulmonaire ( % )

Le codage couleur de Lungview® Surdistension (-1000 HU to -900 HU) Aération normale (-900 HU to -500 HU) Aération pauvre (-500 HU to -100 HU) Non-aéré (-100 HU to +100 HU) Image brute Codage couleur

Etudes TDM dans le SDRA Analyse tridimensionnelle des poumons Analyse séparée des lobes supérieurs et inférieurs Mesure du recrutement alvéolaire induit par la PEP