Evaluation de la balance bénéfice / risque du remplissage vasculaire chez les patients atteints du syndrome de détresse respiratoire aiguë

Evaluation of the benefit/risk balance of fluid administration in patients with acute respiratory distress syndrome

• Auteur / Autrice : Rui Shi
• Direction : Jean-Louis Teboul, Xavier Monnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, physiopathologie
• Date : Soutenance le 06/09/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hypertension pulmonaire : physiopathologie et innovation thérapeutique (2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Antoine Vieillard-Baron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Guérin, Armand Mekontso Dessap, Bruno Mégarbane, Pierre Tissières, Nadia Aissaoui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claude Guérin, Armand Mekontso Dessap
• DOI : 10.70675/aa90c7eazfb20z4b21z98ffz38f18a5c9be6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Syndrome de détresse respiratoire aiguë de l'adulte

Remplissage vasculaire

Eau extravasculaire pulmonaire

Mots clés libres

Précharge-dépendance

Tidal volume challenge

Eau pulmonaire extravasculaire

Preload responsiveness

Tidal volume challenge

Extravascular lung water

Résumé

Le remplissage vasculaire est destiné à augmenter le débit cardiaque et améliorer l'oxygénation tissulaire des patients en instabilité hémodynamique. Cependant, le remplissage n'augmente réellement le débit cardiaque que chez la moitié des patients qui sont alors définis comme répondeurs au remplissage et dont le cœur est précharge-dépendant. Chez les patients non-répondeurs au remplissage, c'est-à-dire avec un cœur précharge-indépendant, le remplissage risque de surcroît d'avoir des effets délétères, tels que l'aggravation d'un œdème pulmonaire. Ceci est particulièrement important chez les patients atteints du syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) dont la perméabilité des microvaisseaux pulmonaires est profondément altérée. Dans ce contexte, il est indispensable avant toute décison de remplissage, d'utiliser des tests de précharge-dépendance pour prédire le bénéfice escompté du remplissage et des marqueurs d'œdème pulmonaire pour évaluer son risque pulmonaire.Notre travail avait pour but d'évaluer la pertinence d'outils récemment développés pour évaluer la balance bénéfice/risque du remplissage vasculaire chez les patients atteints de SDRA.Le décubitus ventral est très utilisé au cours du SDRA sévère pour améliorer l'oxygénation artérielle. Un effet bénéfique n'est toutefois attendu qu'après au moins 16 heures de décubitus ventral. Pendant une période aussi longue, les patients peuvent souffrir d'instabilité hémodynamique surtout si un sepsis est associé. Il est donc nécessaire de valider en décubitus ventral, les tests de précharge-dépendance déjà validés en décubitus dorsal. Parmi ces derniers, le « tidal volume challenge » (TVC) consiste à augmenter le volume courant de 6 à 8 mL/kg pendant une minute et à en mesurer les conséquences sur la variation respiratoire de la pression pulsée (VPP). L'intérêt du TVC est qu'il ne nécessite l'emploi que d'un simple cathéter artériel et non pas d'un appareil de monitorage du débit cardiaque. Notre premier travail a montré qu'une augmentation de VPP lors d'un TVC était très pertinente pour identifier les cas de précharge-dépendance en position ventrale. Chez les patients ventilés en décubitus dorsal mais qui conservent une activité respiratoire spontanée, la présence d'une précharge-dépendance est aussi difficile à prédire. Notre deuxième travail a montré que dans cette situation, la valeur prédictive du TVC était bonne, même si elle n'était pas absolument parfaite.Le risque du remplissage au cours du SDRA est l'aggravation de l'œdème pulmonaire et in fine de l'hypoxémie. Ce risque peut être évalué avant tout remplissage, même en cas de précharge-dépendance par la mesure de l'eau pulmonaire extravasculaire (EPEV), qui estime la quantité d'œdème pulmonaire au moyen de la technique de thermodilution transpulmonaire. Notre troisième travail a montré que l'EPEV était un facteur indépendant de mortalité chez les patients avec COVID-19 atteints de SDRA et que sa valeur était encore plus élevée que chez ceux avec SDRA non-COVID-19 et ce, pour des paramètres de mécanique respiratoire similaires. Ce travail a été le premier à caractériser l'œdème pulmonaire du SDRA lié au COVID-19.Enfin, notre quatrième travail a consisté en une méta-analyse de 18 études ayant examiné la valeur pronostique de l'EPEV chez les patients de réanimation. Cette méta-analyse a établi que l'EPEV est un facteur de risque indépendant associé à la mortalité. Ce paramètre est donc fondamental dans la prise en charge des patients de réanimation et en particulier ceux atteints de SDRA notamment pour évaluer la balance bénéfice/risque du remplissage. Au total, nos quatre travaux originaux ont eu pour objectif d'apporter des éléments innovants dans l'évaluation de la balance bénéfice/risque du remplissage vasculaire au cours du SDRA, validant des indicateurs évaluant les bénéfices comme les risques de cette thérapeutique.

Fluid administration is intended to increase cardiac output and improve tissue oxygenation in patients with hemodynamic instability. However, only half of the critically ill patients increase their cardiac output after fluid administration. Such patients are defined as fluid responders and their hearts are preload responsive. In patients who are fluid unresponsive (i.e. those whose hearts are preload unresponsive), fluid administration may have deleterious effects, such as worsening of pulmonary edema. This is particularly important in patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS) whose permeability of the pulmonary microvessels is markedly impaired. In this context, it is crucial to use both indices able to predict the expected benefit of fluid administration and markers of pulmonary edema to assess its risk. Our work thus aimed to assess the performance of recently developed tools to evaluate the benefit/risk balance of fluid administration in patients with ARDS.Prone position is widely used in patients with severe ARDS to improve arterial oxygenation. However, a beneficial effect is expected after at least 16 hours spent on prone position. For such a long period, patients may suffer from hemodynamic instability, especially if sepsis is associated. Therefore, it is necessary to validate during prone position the preload responsiveness tests, previously validated under supine position. Among these, the “tidal volume challenge” (TVC), consists of increasing the tidal volume from 6 to 8 mL/kg for one minute and measuring the changes in the respiratory variation of pulse pressure (PPV). The major advantage of TVC is that it only requires a simple arterial catheter and not a cardiac output monitoring device. Our first study showed that an increase in PPV during TVC can be used to identify preload responsive cases under prone position. In mechanically ventilated patients under supine position, who keep some spontaneously breathing activity, the presence of preload responsiveness is also difficult to predict since most of the tests are not valid in the absence of cardiac output monitoring. Our second study showed that the prediction of fluid responsiveness with TVC in this specific condition was good, even if it was not perfect.The risk of fluid administration in the context of ARDS is to worsen pulmonary edema and thus hypoxemia. It is thus important to assess this risk before any fluid administration, even in the case of the existence of preload responsiveness. In this context, the extravascular lung water (EVLW), which estimates the amount of pulmonary edema - through the technique of transpulmonary thermodilution - is useful to assess the pulmonary risk of fluid. Our third study showed that EVLW was an independent factor of mortality in patients with COVID-19 with ARDS and that its value was even higher than in those with non-COVID-19 ARDS with similar respiratory mechanic parameters. This study was the first to characterize ARDS related pulmonary edema due to COVID-19.Finally, our fourth study consisted of a meta-analysis of 18 studies that showed that EVLW is an independent risk factor associated with mortality in critically ill patients. Before any therapeutic decision in critically ill patients and especially in those with ARDS, taking into consideration this variable should be important to assess the denominator of the benefit/risk balance of fluid administration.In summary, our four original studies aimed to provide innovative elements in the assessment of the benefit/risk balance of fluid administration during ARDS, by validating indices/tests evaluating both the benefits and the risks of this therapy.