Adaptation cardio-respiratoire néonatale

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1 Adaptation cardio-respiratoire néonatale
P. TOURNEUX Le 01/10/2013

2 Adaptation néonatale du nouveau-né
Augmentation du débit pulmonaire Etablissement d’une CRF Hémodynamique Respiratoire

3 Anténatal Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Absence interface air-eau
Eau intra-alvéolaire Na+ intra-alvéolaire Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Résistances vasculaires pulmonaire élevées

4 Néonatal Surfactant Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+

5 Néonatal Na+ Na+ Na+

6 Adaptation respiratoire néonatale
Synthèse de surfactant Résorption de liquide alvéolaire pulmonaire: établissement d’une CRF a) Pompes Na+/K+ ATPase b) Pic de catécholamines néonatal c) pression intra-alvéolaire d) Pression inspiratoire positive Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

7 Synthèse du surfactant
Surfactant layer Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

8 Pierre-Henri Jarreau, juin 2005

9 Myéline tubulaire feuillets
Pierre-Henri Jarreau, juin 2005

10 Pierre-Henri Jarreau, juin 2005

11 Tension de surface ΣF = 0  énergie E=σS
Pour augmenter la surface du liquide, il faut faire remonter des molécules  énergie E=σS σ = cste pour liquide et température données = tension de surface Pierre-Henri Jarreau, juin 2005

12 F F = 2 σ/R Loi de Laplace F F r r F F F R R F Forces de rétraction
Selon la loi de Laplace, les pressions transalvéolaires (gradient de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'alvéole = force de rétraction ) sont inversement proportionnelles au rayon de l'alvéole : - Plus l'alvéole est de petit volume, plus elle aura tendance à se collaber ; - Plus l'alvéole est de grand volume, plus il sera facile d'augmenter son volume (tant que le volume maximal n'est pas atteint) Exemple = ballon de baudruche R R F L Storme, CHRU Lille

13 Adaptation respiratoire néonatale
Synthèse de surfactant Résorption de liquide alvéolaire pulmonaire: établissement d’une CRF a) Pompes Na+/K+ ATPase b) Pic de catécholamines néonatal c) pression intra-alvéolaire d) Pression inspiratoire positive Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

14 Adaptation respiratoire du nouveau-né prématuré
Volume Pulmonaire (ml/kg) 80 T 80 T 60 T 90 T120 T 50 T110 T100 T 70 T 45 T 10 T 5 T 0 T 20 T 15 T 25 T 35 T 40 T 30 70 60 50 40 30 T30 T60 T90 T120 min Variation NDG (%) = Eau Pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées -20 -15 -10 -5 5 -25 T30 T60 T90 T120 min

15 Adaptation respiratoire néonatale
Synthèse de surfactant Résorption de liquide alvéolaire pulmonaire: établissement d’une CRF a) Pompes Na+/K+ ATPase b) Pic de catécholamines néonatal c) pression intra-alvéolaire d) Pression inspiratoire positive Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

16 Na+ Na+ Na+ PII Na+ Na+ Na+ Na+ Alvéole Interstitium Pompe Na/K ATPase
Canaux Na+ Alvéole PII Pompe Na/K ATPase β-récepteur Na+ Interstitium Na+ Na+ Na+

17 Catécholamines Na+ Na+ Na+ PII Na+ Na+ Na+ Na+ Alvéole Interstitium
Canaux Na+ Alvéole PII Pompe Na/K ATPase β-récepteur Na+ Interstitium Na+ Na+ Catécholamines Na+

18 Adaptation respiratoire néonatale
Synthèse de surfactant Résorption de liquide alvéolaire pulmonaire: établissement d’une CRF a) Pompes Na+/K+ ATPase b) Pic de catécholamines néonatal c) pression intra-alvéolaire d) Pression inspiratoire positive Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

19 < < Gradient de Pression P. pleurale P. interstitium
P. alvéolaire

20 Alvéole -> Interstitium -> Vaisseaux
Volume Pulmonaire (ml/kg) 80 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 T0 T120 CRF Eau pulmonaire Tissu pulmonaire min Volume (mL/kg) 42±6 63±18 70 60 50 40 30 T30 T60 T90 T120 Variation NDG (%) = Eau Pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées -20 -15 -10 -5 5 -25 T30 T60 T90 T120 min

21 Adaptation respiratoire néonatale
Synthèse de surfactant Résorption de liquide alvéolaire pulmonaire: établissement d’une CRF a) Pompes Na+/K+ ATPase b) Pic de catécholamines néonatal c) pression intra-alvéolaire d) Pression inspiratoire positive Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

22 Pression inspiratoire positive
30 Pression 0.4 sec Volume CRF Temps

23 F = 2 σ/R Naissance PPC = 0 Loi de Laplace PPC = 6 PPC = 6 tardive
Intérêts d'un traitement prophylactique ou précoce de la MMH. Argument essentiel = une pression modérée dans les voies aériennes peut suffire pour prévenir ou ralentir le collapsus alvéolaire alors que des pressions élevées sont nécessaire pour recruter le poumon (cf loi de Laplace). Intérêt d’une PEP initiale = CPAP dès la salle de naissance et continue

24 Adaptation respiratoire néonatale: à retenir +++
L’établissement d’une capacité résiduelle fonctionnelle va nécessiter: La présence de surfactant en quantité suffisante (maintient du volume alvéolaire) Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

25 Adaptation respiratoire néonatale: à retenir +++
L’établissement d’une capacité résiduelle fonctionnelle va nécessiter: La présence de surfactant en quantité suffisante (maintient du volume alvéolaire) La résorption de liquide alvéolaire pulmonaire faisant intervenir a) Pompes Na+/K+ ATPase b) Pic de catécholamines néonatal c) Gradients de pression intra-thoracique Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

26 Adaptation Circulatoire néonatale
Augmentation des résistances systémiques Fermeture du canal artériel Effets vasodilatateurs de l’oxygène Effets vasodilatateurs des catécholamines Augmentation rapport débit/pression pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

27 CA APD TAP VG VD OG OD V. Pulm. Ao Asc. Ao VCS VCI Ductus veinosus
SaO2: 25% PO2:13mmHg SaO2: 65% PO2:25mmHg SaO2: 55% PO2:22mmHg SaO2: 80% PO2:30mmHg SaO2: 50% PO2:20mmHg APD TAP Ao VG VD VCS OG OD VCI V. Pulm. Ductus veinosus Placenta V Ombilicale Art Ombilicales

28 CA APD TAP VG VD OG OD V. Pulm. Ao Asc. Ao VCS VCI Ductus veinosus
Placenta V Ombilicale Art Ombilicales

29 CA APD TAP VG VD OG OD V. Pulm. Ao Asc. Ao VCS VCI Ductus veinosus
Placenta V Ombilicale Art Ombilicales

30 CA APD TAP VG VD OG OD V. Pulm. Ao Asc. Ao VCS VCI Ductus veinosus
Placenta V Ombilicale Art Ombilicales

31 Adaptation Circulatoire néonatale
Augmentation des résistances systémiques Fermeture du canal artériel Effets vasodilatateurs de l’oxygène Effets vasodilatateurs des catécholamines Augmentation rapport débit/pression pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

32 Effet de l’augmentation de la PvO2
Control O2 test * * O2 test HTAP Pulmonary artery pressure HTAP HTAP n=5 * * Control n=5 O2 test Control * ; p<0.05 (compared to baseline) Pr Laurent STORME, CHRU Lille

33 PaO2 13-25 mmHg mmHg Qpulm RVP PaO2 Naissance Temps

34 Adaptation Circulatoire néonatale
Augmentation des résistances systémiques Fermeture du canal artériel Effets vasodilatateurs de l’oxygène Effets vasodilatateurs des catécholamines Augmentation rapport débit/pression pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

35 (S Jaillard et al Am J Physiol. 2001)
Effets de la Noradrénaline Pendant la Période Périnatale (S Jaillard et al Am J Physiol. 2001)

36 Adaptation Circulatoire néonatale
Augmentation des résistances systémiques Fermeture du canal artériel Effets vasodilatateurs de l’oxygène Effets vasodilatateurs des catécholamines Augmentation rapport débit/pression pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

37 Circulation pulmonaire foetale
Vasoregulation Vasoconstriction induite par la pression (Réponse Myogénique) Vasodilatation induite par le débit (Shear stress) The fœtal pulmonary circulation is characterized by it’s ability to time dependent vasoregulation. Although many stimuli, such increased PaO2, shear stress, and several pharmacologic agents, briefly increase fetal pulmonary blood flow, vasodilation is often transient as flow decreases toward baseline despite prolonged exposure to these dilator stimuli. This pattern suggests that the fetal pulmonary circulation is capable of autoregulation, an ability to oppose vasodilation with time.(Storme L, 1999).

38 Circulation pulmonaire foetale
Vasoregulation Vasoconstriction induite par la pression (Réponse Myogénique) Vasodilatation induite par le débit (Shear stress) The fœtal pulmonary circulation is characterized by it’s ability to time dependent vasoregulation. Although many stimuli, such increased PaO2, shear stress, and several pharmacologic agents, briefly increase fetal pulmonary blood flow, vasodilation is often transient as flow decreases toward baseline despite prolonged exposure to these dilator stimuli. This pattern suggests that the fetal pulmonary circulation is capable of autoregulation, an ability to oppose vasodilation with time.(Storme L, 1999).

39 Smooth muscle cell contraction
Ca2+ Ca2+ Chanel Ca2+ Ca2+ CaM SR MLCK Contraction ADP ATP Relaxation MLC-P MLC P MYPT -1 MLCPh active

40 Calcium sensitization
Smooth muscle cell contraction Ca2+ Ca2+ Chanel Calcium sensitization RhoA GDP Inactive RhoA GTP Active Ca2+ Ca2+ CaM SR Sustained Contraction Sustained contraction, even if cytosolic Ca2+ levels fall (Somlyo, 2003) MLCK CALCIUM SENSITIZATION The extent of myosin like chain phosphorylation or force of contraction induced by an agonist is greater than that caused by equal amounts of calcium increased by depolarisation, a phenomenon termed calcium sensitization (Somlyo AP 1994 dans Jarajapu Y, 2005). Because inhibition of myosin light chain phosphatase prevents dephosphorylation of myosin light chains, contraction can be sustained even if cytosolic Ca2+ levels fall, a process referred to as Ca2+ sensitization (Somlyo AP, 2003 dans Fagan KA, 2004). In isolated pulmonary arteries , hypoxia causes a transient peak in cytosolic Ca2+that presumably activates myosin light chain kinase and initiates the transient initial contraction by increasing phosphorylation of myosin light chains. However, the progressive secondary phase of hypoxic contraction is associated with a constant elevation level of cytosolic Ca2+ and is likely due to Ca2+ sensitization of the contractile apparatus (Robertson TP, 2000 dans Fagan KA 2004). ADP ATP Relaxation MLC-P MLC P ATP MYPT -1 MLCPh active Rho-Kinase ADP MYPT -1 MLCPh-P inactive

41 Rho-Kinase inhibitors
Smooth muscle cell contraction Ca2+ Ca2+ Chanel Calcium sensitization Ca2+ Ca2+ CaM SR Sustained Contraction MLCK Rho-Kinase inhibitors Fasudil, Y27632 Contraction CALCIUM SENSITIZATION The extent of myosin like chain phosphorylation or force of contraction induced by an agonist is greater than that caused by equal amounts of calcium increased by depolarisation, a phenomenon termed calcium sensitization (Somlyo AP 1994 dans Jarajapu Y, 2005). Because inhibition of myosin light chain phosphatase prevents dephosphorylation of myosin light chains, contraction can be sustained even if cytosolic Ca2+ levels fall, a process referred to as Ca2+ sensitization (Somlyo AP, 2003 dans Fagan KA, 2004). In isolated pulmonary arteries , hypoxia causes a transient peak in cytosolic Ca2+that presumably activates myosin light chain kinase and initiates the transient initial contraction by increasing phosphorylation of myosin light chains. However, the progressive secondary phase of hypoxic contraction is associated with a constant elevation level of cytosolic Ca2+ and is likely due to Ca2+ sensitization of the contractile apparatus (Robertson TP, 2000 dans Fagan KA 2004). ADP ATP Relaxation Relaxation MLC-P MLC P ATP MYPT -1 MLCPh active MLCPh active Rho-Kinase ADP MYPT -1 MLCPh-P inactive MLCPh-P inactive

42 Pendant la vie fœtale À la naissance Après la naissance
Vasoconstriction généralisée des vaisseaux pulmonaires À la naissance Vasodilatation péri-alvéolaire sous l’action de la ventilation et de l’O2 Après la naissance Extension progressive par augmentation des contraintes de cisaillement

43 Défaut d’adaptation circulatoire du nouveau-né prématuré
Exemple de la persistance du canal artériel Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

44 VG VD OG OD TAP APD CA V. Pulm. CA APD TAP VG VD OG OD V. Pulm.
Ductus veinosus Placenta VCI Ao V Ombilicale TAP APD CA V. Pulm. Art Ombilicales VCS Asc. CA Ao Asc. APD TAP Ao VG VD VCS OG OD VCI V. Pulm. Ductus veinosus Placenta V Ombilicale Art Ombilicales

45 Persistance du canal artériel
Écho hémodynamique: Diamètre >1,5mm.kg-1 Rapport OG/Ao >1,4 Vmax CA basse VTD APG > 0,20 m.s-1 Fréquence: Inverse /terme Augmente avec le RCIU Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées Rakza T. et coll., J Pediatr, 2007;151:624-8 El Hajjar M. et coll., ADC-FN, 2005;90F419-22

46 Persistance du canal artériel
Complications HypoTA Enterocolite ulcéro-nécrosante Hémorragie intraventriculaire Hémorragie pulmonaire Dysplasie Broncho-pulmonaire Ohlsson A, et coll. Cochrane Database Syst Rev. 2010 Traitement par Ibuprofène Précoce, mais pas prophylactique Shah SS, et coll. Cochrane Database Syst Rev. 2003 Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées Chirurgie en 2nde intention Malviya M. et coll. Cochrane Database Syst Rev. 2008

47 Adaptation Circulatoire néonatale: à retenir +++
L’augmentation du débit pulmonaire néonatal est lié à : L’augmentation des résistances systémiques La fermeture du canal artériel Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

48 Adaptation Circulatoire néonatale: à retenir +++
L’augmentation du débit pulmonaire néonatal est lié à : L’augmentation des résistances systémiques La fermeture du canal artériel Les effets vasodilatateurs de l’oxygène Les effets vasodilatateurs des catécholamines L’augmentation du rapport débit/pression pulmonaire Choc septique NNé: 29% DC (Han YY, 2003) Inhalation méco nécessitant ventilation 6,4% DC. Tous les centres utilisent le NO si Hypoxémie réfractaire (Nolent P 2004) La dopamine augmente également les PAP et le rapport PAP/PAS La dopamine est le vasopresseur le plus utilisé. Des échecs de traitement du choc malgrè des fortes doses de dopa ont été rapportées

49 Cyclic GMP-dependant protein kinase (cGK or PKC or PKG)
ET-1 5-HT, … CCBs Ca2+ Bosentan PGI2 NO Ca2+ Chanel PLC Adenyl Cyclase Guanylate Cyclase ATP GTP RhoA GDP Inactive RhoA GTP Active cAMP cGMP PDE-5 Sildenafil 5’-GMP Ca2+ Ca2+ CaM SR Y 27632, Y 30141 MLCK Contraction Fasudil (HA 1077) ADP ATP Relaxation MLC-P MLC Arachidonic Acid P ATP MYPT -1 MLCPh active Rho-Kinase Telokin-P ADP MYPT -1 MLCPh-P inactive Cyclic GMP-dependant protein kinase (cGK or PKC or PKG) Rp-8-Br-PET-cGMPS

50 Acethylcholin, shear stress, myogenic response
L-NA NO synthase L arginine L Citruline NO iNO Guanylate Cyclase BAY ODQ GTP 8 Br cGMP Ca2+ cGMP PDE-5 Sildenafil CaM 5’-GMP MLCK Contraction ADP ATP Relaxation MLC-P MLC P MLCPh active