Monitorage non invasif de la nociception sous anesthésie générale par pupillométrie

Non-invasive monitoring of nociception under general anesthesia by pupillometry

• Auteur / Autrice : Nada Sabourdin
• Direction : Isabelle Constant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pharmacologie
• Date : Soutenance le 02/07/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pharmacologie et évaluations thérapeutiques chez l'enfant et la femme enceinte (Paris ; 2014 -....)
• Jury : Président / Présidente : Souhayl Dahmani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Souhayl Dahmani, Valeria Martinez, Karim Asehnoune, Jean-Michel Constantin, Lionel Velly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valeria Martinez, Karim Asehnoune

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesure de la douleur

Nociception

Réflexe de dilatation pupillaire

Anesthésie

Monitorage médical

Mots clés libres

Monitorage

Nociception

Pupillométrie

Anesthésie

Monitoring

Nociception

Pupillometry

Anesthesia

Résumé

Le monitorage de la nociception est l'un des défis actuels en anesthésie. L'objectif final du développement de ce monitorage est d'administrer pour chaque patient, à chaque étape de la chirurgie, la juste dose d'analgésiques. En pratique clinique habituelle, les anesthésistes diagnostiquent la nociception par la survenue de mouvements, l'augmentation de la fréquence cardiaque ou de la pression artérielle. Mais ces paramètres ne sont ni précoces, ni sensibles, ni spécifiques. Plusieurs moniteurs ont été développés ces dernières années dans l'optique d'améliorer l'évaluation de la nociception. La stimulation nociceptive induit une augmentation du diamètre pupillaire : ce phénomène est appelé Réflexe de Dilatation Pupillaire (RDP) à la douleur chez le sujet éveillé, RDP à la nociception chez le sujet inconscient. La pupillométrie est basée sur la mesure des variations du diamètre pupillaire. Le pupillomètre est constitué d'une caméra infra-rouge qui reconnaît l'orifice pupillaire, suit ses mouvements, et mesure son diamètre instantané. Ce dispositif est non-invasif : aucun élément du pupillomètre n'est en contact avec l'oeil du patient. Notre démarche de recherche s'inscrit dans le processus d'étude de la pupillométrie comme outil de monitorage de la nociception per-opératoire. Dans une première partie, nous détaillons les circuits physiologiques qui construisent le rationnel de l'utilisation de la pupillométrie dans cette indication. Nous évoquons successivement l'innervation autonome pupillaire, les circuits ascendants de la nociception, les circuits descendants anti-nociceptifs, les sites et mécanismes d'action des morphiniques, ainsi que le retentissement de l'anesthésie sur l'ensemble de ces réseaux. Nous présentons enfin les données relatives à la pupillométrie sous anesthésie déjà connues au début de ce travail. Puis nous proposons une série de trois publications originales : Tout d'abord, nous avons complété la validation de la pupillométrie en tant que monitorage quantitatif de la nociception sous anesthésie. Il était déjà démontré que la dilatation pupillaire était inversement corrélée à la quantité d'opioïdes administrés avant une stimulation standardisée. Pour compléter ces résultats, nous avons démontré que cette dilatation pupillaire était également positivement corrélée à l'intensité de la stimulation nociceptive pour une même dose d'opioïdes administrés. Ainsi, la dilatation pupillaire est un paramètre dont l'importance est liée à l'intensité de l'activation des circuits nociceptifs. Dans une deuxième étude, nous avons mis en évidence les bénéfices cliniques associés au monitorage pupillométrique per-opératoire pour le patient. Nous avons montré que le guidage pupillométrique peropératoire du rémifentanil était associé à une moindre consommation de morphiniques per et post-opératoires, pour une efficacité analgésique équivalente. Nos résultats suggèrent également une possible diminution associée de l'incidence des douleurs chroniques post-opératoires. Enfin, nous avons réalisé la première étape de validation d'un nouvel outil pupillométrique, le Pupillary Pain Index, qui propose une approche innovante basée sur l'anticipation de la réaction nociceptive, et non sur son diagnostic a-posteriori. Nous avons montré qu'en diminuant la réactivité du patient à la nociception au moyen de morphiniques, l'index PPI, supposé représenter la réactivité du patient, diminuait également. En adaptant l'analgésie sur la réaction « prévisible », il deviendrait possible d'éviter plutôt que de corriger l'inadéquation entre l'analgésie et la stimulation nociceptive. Pour conclure, nous discutons l'ensemble de ces résultats, les perspectives de recherche à venir, la place de la pupillométrie au sein de l'ensemble des moniteurs de nociception, son implémentation pratique dans les blocs opératoires, et les questions d'ordre général soulevées par le développement de ce type de technologies dans notre spécialité.

The monitoring of nociception is one of the current challenges in anesthesiology. The final goal of these techniques is to provide for each patient, at each stage of the surgical procedure, the adequate dosage of analgesics. Anesthesiologists traditionally assess nociception based on heart rate or blood pressure variations. But these parameters are neither specific nor sensitive. Several monitors have been developed in the last decade to improve the assessment of nociception. Nociceptive stimulation results in an increase in pupillary diameter: this phenomenon is called 'Pupillary Reflex Dilation' (PRD). Pupillometry is based on the measurement of pupillary diameter variations. The device is equipped with an infrared camera that recognizes, tracks and measures the pupil. This technique is non-invasive: no part of the device ever touches the eye of the patient. Our research process is centered on the use of pupillometry as a monitor of intraoperative nociception. As an introduction, we describe the physiological pathways involved in pupillary diameter regulation, nociception, anti-nociception; we detail the mechanisms of action of opioids and explain how anesthesia influences these processes. We also present the data about PRD under general anesthesia that were already available at the beginning of our project. Then, we present three original publications: The first study contributes to the validation of pupillometry as a quantitative tool to assess nociception under anesthesia. We have demonstrated that pupillary dilation was positively correlated with the intensity of a nociceptive stimulation for a standardized analgesia. Thus, the amplitude of pupillary dilation depends on the degree of activation of the nociceptive pathways. In the second study, we have evidenced clinical benefits for the patients, associated with the intraoperative monitoring of nociception by pupillometry. In this randomized controlled trial, intra- and postoperative opioid consumption were decreased when pupillometry was used to adjust intraoperative remifentanil, compared to standard care. Postoperative analgesia was similar in both groups. In addition, our results suggested that pupillometry might also decrease the incidence of chronic pain. Finally, we achieved the first step of the validation process of a new pupillometric tool, the Pupillary Pain Index (PPI). The PPI is an innovative approach to nociception monitoring, based on the anticipation of the nociceptive reaction, and not on its a-posteriori correction. The PPI is supposed to assess the probability of a clinical reaction to nociception. We have demonstrated that when we decreased the patient's expected reactivity to nociception by a bolus of opioid, the PPI decreased as well. If we could adjust analgesia on the 'predicted' reactivity of the patient, we would be able to avoid rather than correct a possible inadequacy between analgesia and nociceptive stimuli. To conclude, we discuss all these results, future research perspectives, the status of pupillometry among the other nociception monitors, its practical implementation in operating theatres, and the general issues raised by the development of these technologies in our specialty.