Prédiction de la réponse à l'expansion volémique chez l'enfant

Fluid responsiveness in children

• Auteur / Autrice : Julien Gotchac
• Direction : Pascal Amedro
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Inscription en doctorat le 13/11/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Cardio-Thoracique de Bordeaux

Mots clés

Mots clés libres

Insuffisance circulatoire

Remplissage vasculaire

Précharge dépendance

Echocardiographie

Réanimation

Enfant

Shock

Volume expansion

Fluid responsiveness

Echocardoigraphy

Intensive Care

Children

Résumé

L'insuffisance circulatoire, définie comme l'inadéquation entre les besoins et les apports en oxygène, est une problématique quotidienne en réanimation. L'expansion volémique est l'une des pierres angulaires de son traitement. Cependant, une surcharge en volume expose au risque de dégradation de la fonction respiratoire voire cardiaque, et il s'agit d'un facteur reconnu de mauvais pronostic. Il est donc important de bien peser le rapport bénéfice-risque individualisé avant d'administrer chaque expansion volémique. Pour ce faire, il est nécessaire d'évaluer la réserve de précharge, c'est-à-dire de déterminer si le patient se trouve ou non dans un état de précharge dépendance. Ce terme désigne un état dans lequel une augmentation de précharge a pour conséquence une augmentation du débit cardiaque. Dans un contexte d'urgence comme celui de la réanimation, cette évaluation est nécessaire mais doit être la plus simple et la plus rapide possible, et idéalement, non-invasive. L'objectif de ce travail est d'étudier de nouveaux concepts physiologiques pouvant être appliqués par les cliniciens souhaitant prédire la réponse à l'expansion volémique en réanimation pédiatrique, au lit du malade. Ce travail se fera avec 2 axes : -Analyse des modifications hémodynamiques induites par une compression abdominale calibrée pour prédire la précharge-dépendance. -Analyse de la réponse métabolique à l'expansion volémique. Chez l'enfant en réanimation, la méthode la plus validée pour prédire la réserve de précharge est la variation respiratoire du pic systolique aortique évaluée par échocardiographie, mais qui n'est utilisable qu'en l'absence de mouvement respiratoire. Pour contourner ce problème, la compression abdominale calibrée permettrait de s'affranchir des interactions cardiopulmonaires en entrainant une augmentation directe de précharge endogène, transitoire et réversible. Elle pourrait être le pendant pédiatrique du « levé de jambe passif », méthode de choix d'évaluation de la précharge chez l'adulte, inutilisable chez l'enfant jeune en raison d'un volume sanguin insuffisant dans les membres inférieurs. La compression abdominale semblerait montrer de bonnes performances diagnostiques, mais les études s'y intéressant présentent plusieurs limites : - Population sélectionnée de post-opératoire de chirurgie cardiaque. L'applicabilité aux autres situations d'insuffisance circulatoire est inconnue à ce jour. - Mesure échocardiographique des effets hémodynamiques de la compression abdominale. L'échocardiographie étant un examen opérateur dépendant, discontinu et chronophage, une méthode plus aisée, continue, et reproductible comme la cardiométrie électrique pourrait avoir un intérêt. Cela n'a jamais été étudié chez l'enfant. - Absence d'évaluation de la réponse métabolique à l'expansion volémique. Aucune étude pédiatrique n'existe sur ce sujet. A l'heure actuelle, il n'existe donc aucun moyen simple, rapide et non invasif de prédire la réponse à l'expansion volémique chez l'enfant en réanimation, que l'on s'intéresse à la réponse hémodynamique ou métabolique. Nos hypothèses de recherche sont les suivantes : - L'évaluation des effets d'une augmentation de précharge induite par une compression abdominale pourrait permettre de prédire la réponse hémodynamique à l'expansion volémique, y compris chez les enfants de réanimation non chirurgicale. - Les effets hémodynamiques de cette augmentation de précharge induite par la compression abdominale pourraient être analysés par d'autres moyens que l'échocardiographie, comme la cardiométrie électrique. - Les paramètres biologiques dérivés du dioxyde de carbone pourraient prédire la réponse métabolique à l'expansion volémique chez l'enfant, comme cela a été mis en évidence dans le sepsis chez l'adulte. Pour répondre à nos hypothèses, nous prévoyons de réaliser plusieurs études cliniques : - Analyse des pratiques auprès des services de réanimation pédiatrique concernant l'expansion volémique. - Analyse de la performance diagnostique de la compression abdominale pour prédire la précharge-dépendance en comparant l'augmentation du débit cardiaque (évaluée par échocardiographie) après compression abdominale calibrée et après expansion volémique chez des enfants sans cardiopathie. - Analyse de la performance diagnostique de la compression abdominale pour prédire la précharge dépendance si ses effets hémodynamiques sont mesurés par des méthodes continues et non invasives, comme la cardiométrie électrique. - Enfin, étude de la performance diagnostique du gradient veino-artériel en dioxyde de carbone pour prédire une augmentation significative de la consommation d'oxygène après expansion volémique. Nous pensons ainsi démontrer - Que l'évaluation de la réserve de précharge est rarement effectuée en pratique courante. - Qu'une compression abdominale calibrée augmente la précharge de façon significative, et qu'elle peut constituer une méthode d'évaluation de la précharge dépendance y compris en dehors de la période post-opératoire d'une chirurgie cardiaque. - Que les effets hémodynamiques de la compression abdominale peuvent être analysés de façon plus simple qu'en échocardiographie, avec des méthodes restant non invasives. - Que certains paramètres biologiques sont associés à une absence de réponse métabolique malgré une précharge dépendance. Si tel était le cas, la réponse (hémodynamique et métabolique) à l'expansion volémique pourrait être prédite chez l'enfant. Ainsi, un rapport bénéfice/risque personnalisé pourrait être évalué de façon complète avant chaque expansion volémique. Ce travail de thèse est du domaine de la recherche clinique. Toutes les études seront donc présentées à un comité de protection des personnes qui validera le caractère interventionnel à risques et contraintes minimes de cette étude. Les patients et leurs familles seront informés, et un consentement signé sera recueilli.

Circulatory failure, a condition defined as a mismatch between oxygen delivery and requirement, is frequently encountered in intensive care. Volume expansion is an essential element of its treatment. However, volume overload can lead to deterioration in respiratory and even cardiac function, and is associated with poor outcome. It is therefore important to carefully assess an individualized benefit-risk ratio before administering any volume expansion. To this end, fluid responsiveness must be assessed, because an increase in preload will result in an increase in cardiac output only in fluid responsive patients. This evaluation is necessary but must be as simple and fast as possible in an emergency context such as intensive care, and ideally non-invasive. The aim of this work is to study new physiological concepts that can be applied at bedside by clinicians interested in predicting fluid responsiveness in pediatric intensive care unit. This work will focus on 2 areas: -Analysis of hemodynamic changes induced by calibrated abdominal compression to predict fluid responsiveness. -Analysis of the metabolic response to volume expansion. The most validated method for predicting fluid responsiveness in children is the respiratory variation of aortic systolic peak velocity assessed by echocardiography, but this can only be used in the absence of respiratory movement. To overcome this problem, calibrated abdominal compression could be a solution independent of cardiopulmonary interactions, providing a direct, endogenous, transient and reversible increase in preload. It could be the pediatric equivalent of the ''passive leg raising'', the method of choice for assessing fluid responsiveness in adults, but unsuitable for young children because of a lower blood volume in the lower limbs. Abdominal compression might provide a good diagnostic performance, but the studies conducted have several limitations: - Selected post-operative cardiac surgery population. Applicability to other circulatory failure situations is unknown to date. - Echocardiographic measurement of the hemodynamic effects of abdominal compression. As echocardiography is an operator-dependent, discontinuous and time-consuming examination, an easier, continuous and reproducible method such as electrical cardiometry could be of interest. This has never been studied in children. - Lack of evaluation of metabolic response to volume expansion. There are no pediatric studies on this subject. Therefore, there is currently no simple, rapid and non-invasive way to predict fluid responsiveness in pediatric intensive care patients, either for hemodynamic or metabolic response. Our research hypotheses are as follows: - Assessing the effects of an increase in preload induced by abdominal compression could predict the hemodynamic response to volume expansion, including in non-surgical intensive care children. - The hemodynamic effects of this increase in preload induced by abdominal compression could be analyzed by simpler methods than echocardiography, such as electrical cardiometry. - Carbon dioxide-derived biological parameters could predict the metabolic response to volume expansion in children, as it has been demonstrated in adult septic shock. To address these hypotheses, we plan to conduct several clinical studies: - An analysis of practices in pediatric intensive care units regarding volume expansion. - Analysis of the diagnostic performance of abdominal compression to predict fluid responsiveness by comparing the increase in cardiac output (assessed by echocardiography) after calibrated abdominal compression and after volume expansion in children without heart disease. - Analysis of the diagnostic performance of abdominal compression to predict fluid responsiveness when its hemodynamic effects are measured by continuous, non-invasive methods such as electrical cardiometry. - Finally, investigation of the diagnostic performance of the veno-arterial carbon dioxide gradient to predict a significant increase in oxygen consumption after volemic expansion. We expect to demonstrate that - The assessment of fluid responsiveness is uncommon in routine practice. - A calibrated abdominal compression significantly increases preload, and it can be used to assess fluid responsiveness even in non surgical pediatric intensive care patients. - The hemodynamic effects of abdominal compression can be analyzed more simply than with echocardiography, with methods that remain non-invasive. - Some biological parameters are associated with a lack of metabolic response despite fluid responsiveness. This could help physician to predict the hemodynamic and metabolic response to volume expansion in children. Thus, a personalized benefit/risk ratio could be comprehensively assessed before each volemic expansion. This PhD work is of a clinical nature. All studies will therefore be submitted to a committee for the protection of individuals, which will validate the interventional and minimal-risk nature of the study. Patients and their families will be informed, and signed consent will be obtained.