Modèles animaux Modèles animaux d’insuffisance respiratoire d’insuffisance respiratoire

aiguëaiguë

DESC Réanimation MédicaleMARSEILLE - Février 2003 J . Allardet-Servent

Insuffisance respiratoire aiguë : Insuffisance respiratoire aiguë : IRAIRA

Mécanismes physiopathologique différents :Mécanismes physiopathologique différents :Baisse de la complianceBaisse de la compliance

Oedème pulmonaireOedème pulmonaire

Hypertension artérielle pulmonaireHypertension artérielle pulmonaire Objectif :Objectif :

Hypoxémie stable et prolongée Hypoxémie stable et prolongée

PaO2/FiO2 < 200 mmHgPaO2/FiO2 < 200 mmHg

Lésion du parenchyme pulmonaire :Lésion du parenchyme pulmonaire :Directe : voie bronchiqueDirecte : voie bronchique

Indirecte : voie systémiqueIndirecte : voie systémique

Barrière AlvéolocapillaireBarrière Alvéolocapillaire

Voie bronchique

Voie systémique

Acute Lung injuryAcute Lung injury

Inactivation du surfactantInactivation du surfactant

Déplétion en surfactant :Déplétion en surfactant :

– Lavage broncho alvéolaire répété– Na Cl Isotonique 0,9 % tiède– 30 mL/kg en 30 min réparti dans les deux poumons en 5

aliquots

Méconium :Méconium :

– Enzyme protéolytiqueEnzyme protéolytique– Parfois associée à du HClParfois associée à du HCl

Sodium dioctyl succinate :

– Lésion du surfactant– Instillation intra trachéale

Lésion épithélium broncho Lésion épithélium broncho alvéolairealvéolaire

Acide Chlorhydrique : Acide Chlorhydrique :

– HCl O,O5 % HCl O,O5 % (4 mL/Kg)(4 mL/Kg)

– Instillation intra trachéaleInstillation intra trachéale– Effet direct du pH acideEffet direct du pH acide

Liquide gastrique :Liquide gastrique :

– Instillation intra trachéale Instillation intra trachéale (2 mL/Kg)(2 mL/Kg)

– Activité pro inflammatoire ( médiée par IL-1)Activité pro inflammatoire ( médiée par IL-1)– Activité pro cytotoxique (pneumocytes en culture)Activité pro cytotoxique (pneumocytes en culture)– Faible rôle du pHFaible rôle du pH

Inoculation BactérienneInoculation Bactérienne

Modèle de Pneumopathie bactérienne Instillation intra trachéale Inoculum important (10 8 à 10 11 CFU / mL)

Bacille Gram Négatif (E . Coli, P . Aeruginosa) LPS (330 µg/Kg)

Réparti dans 4 quadrants Délai d’installation assez long (6 h)

Échanges liquidiens Échanges liquidiens capillairescapillaires

P Hydro mv P Onc mv

P Onc intP Hydro int

P alv

Qf = k (PH mv – PH int) + σ (Pco mv – Pco int)

Oedème

Loi de Starling

Lésion endothélium capillaireLésion endothélium capillaire

Acide Oléique :Acide Oléique :– Injection IV (0,05 à 0,2 mL/Kg en 30 min)

– Augmentation perméabilité et résistance capillaire pulmonaire

– Lipoperoxydation lipidique

ANTU : α – naphtylthio – urea– Injection IV (4 mL/Kg), ou intra péritonéale (50 mL/Kg)

– Mécanisme via acide arachidonique et GMPc– Augmentation perméabilité et résistance capillaire

pulmonaire

Endotoxine ou LPS :– Injection IV (0,5 à 3 mL/Kg en 30 min)

– Adhésion leucocytaires et micro-aggrégats– Augmentation perméabilité capillaire

Œdème hydrostatiqueŒdème hydrostatique

Augmentation pression micro vasculaire (pmv) Inflation d’un ballonnet dans l’oreillette gauche Contrôle de la Pression hydrostatique micro vasculaire

jusqu’ à 25 – 30 mmHg Modèle expérimental d’ OAP cardiogénique

Variabilités inter modèlesVariabilités inter modèles

Comparaison de 4 modèles d’ ALI chez le porcComparaison de 4 modèles d’ ALI chez le porc

Vt = 15 mL/Kg, ZEEP, FiO2 = 1 pendant 165 minVt = 15 mL/Kg, ZEEP, FiO2 = 1 pendant 165 min

Rosenthal et al .CCM .1998.

0

100

200

300

400

500

600

0 60 75 90 105 120 135 150 165 Time (min)

Torr Ac Oleique

Lavage salé

HCL

Endotoxin IV

PaO2

Variabilités inter modèlesVariabilités inter modèles

Comparaison de 4 modèles d’ ALI chez le porcComparaison de 4 modèles d’ ALI chez le porc

Vt = 15 mL/Kg, ZEEP, FiO2 = 1 pendant 165 minVt = 15 mL/Kg, ZEEP, FiO2 = 1 pendant 165 min

Rosenthal et al .CCM .1998.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 60 75 90 105 120 135 150 165 Time (min)

dyne.sec/ cm5/ KgAc Oleique

Lavage salé

HCL

Endotoxin IV

RVP

Variabilités inter modèlesVariabilités inter modèles

Comparaison de 3 modèles d’ ALI chez le chienComparaison de 3 modèles d’ ALI chez le chien

Vt = 15 mL/Kg, PEEP = 3, FiO2 = 1Vt = 15 mL/Kg, PEEP = 3, FiO2 = 1

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Pre-Injury Post-Injury

mmHgAc Oleique 90 min

Lavage salé 90min

Endotoxin IT 6h

Van et al . AJRCCM .1998.

PaO2

0

10

20

30

40

50

60

70

Pre-Injury Post-Injury

% Ac Oleique 90 min

Lavage salé 90min

Endotoxin IT 6h

Qs/Qt

Variabilités inter modèlesVariabilités inter modèlesAcide Oléique 0,1 mL/Kg en 1 min chez le ratAcide Oléique 0,1 mL/Kg en 1 min chez le rat

Ventilation spontanéeVentilation spontanée

0

10

20

30

40

50

60

70

15 45 240 Time (min)

AO Poumon

AO Lavage

C Poumon

C Lavage

Davidson et al .AJPLCMP .2000.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

15 45 240 Time (min)

Ac Oleique

Control

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

15 45 240 Time (min)

Ac Oleique

Control

0

5

10

15

20

25

30

35

15 45 240 Time (min)

AO Poumon

AO Lavage

C Poumon

C Lavage

PaO2

99m Tc-DTPA125 I-Alb

Wet-to-dry weight ratio

Variabilités inter modèlesVariabilités inter modèles

Acide Oléique 0,1 mL/Kg en 1 min chez le ratAcide Oléique 0,1 mL/Kg en 1 min chez le rat

Ventilation spontanéeVentilation spontanée

Davidson et al .AJPLCMP .2000.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

15 45 240 Time (min)

Cell 10 6Macrophage AO

Macrophage C

Neutrophile AO

Neutrophile C

Alveolar Cell Count

Variabilités inter espècesVariabilités inter espèces(à la ventilation mécanique)(à la ventilation mécanique)

Rongeurs et petits animaux :

– Grande sensibilité aux ventilations à haute pression ou volume

– Lésion de l’ endothélium capillaire apparaissant en 2 à 5

minutes ( PIP = 45 cm H20)– Lésion de l’épithélium alvéolaire en 5 à 10 minutes

Animaux de grandes tailles :

– Délai d’apparition des lésions très allongé– Lésion précoce en 6 heures au mieux– Lésion constituée en 24 – 48 heures

Dreyfuss et al .AJRCCM .1998.

Variabilités expérimentalesVariabilités expérimentales

Variation de Compliance (Crs)

– Thorax ouvert : Crs élevé et donc hausse volume télé –inspiratoire– Thorax fermé : Crs abaissé donc volume plus faible à Pression cste

Conditions expérimentales :

– Décubitus dorsal vs ventral– Poumon ex situ : isolé et perfusé ou non (lobe ou poumon entier)– Pneumonectomie

ConclusionConclusion

Les modèles sont très variés et représentent parfois la miseLes modèles sont très variés et représentent parfois la mise en jeu de mécanismes différents.en jeu de mécanismes différents.

Le choix d’un modèle dépend du type d’investigation et de saLe choix d’un modèle dépend du type d’investigation et de sa duréedurée

Prudence dans l’interprétation de certains résultats avantPrudence dans l’interprétation de certains résultats avant de proposer une hypothèse physiopathologique.de proposer une hypothèse physiopathologique. (Ex : production pulmonaire de certaines cytokines dans VILI)(Ex : production pulmonaire de certaines cytokines dans VILI)

Ces études restent indispensable pour la compréhension desCes études restent indispensable pour la compréhension des mécanismes impliquées et pour l’étude de leur chronologie mécanismes impliquées et pour l’étude de leur chronologie