Poumon et sepsis
Jean-Christophe RICHARD
Service de réanimation médicale et d'assistance respiratoire
Hôpital de la Croix-Rousse – Lyon
Plan 1. Liens entre sepsis/défaillance respiratoire/
ventilation mécanique sur la base des études épidémiologiques multicentriques
2. Physiopathologie de l'agression pulmonaire au cours du sepsis au cours de la ventilation mécanique
3. Modalités de l'assistance ventilatoire au cours du sepsis
1. Défaillance respiratoire au cours du sepsis
Etudes épidémiologiques multicentriques - Echelle hospitalière
n étude(population)
Pathologie
Population Année d'étude(durée)
Année de publicatio
n(journal)
Rangel-Frausto
1 226(3 708)
Sepsis 1 hôpital(3 réa +3CS)
1992-1993(9 mois)
1995(JAMA)
Sands 1 342(12 759)
Sepsis 8 hôpitaux 1993-1994(1an)
1997(JAMA)
Angus 192 980(6 621 559)
Sepsis sévère
Base de données
hospitalière
1995(1 an)
2001(CCM)
Martin 10 319 418(750 000 000)
Sepsis Base de données
hospitalière
1979-2000 2003(NEJM)
Sundararajan 33 741(3 122 515)
Sepsis Base de données
hospitalière
1999-2003 2005(CCM)
Etudes épidémiologiques multicentriques - Echelle hospitalière
Rangel-Frausto : SDRA (PaO2/FiO2<175)Sands : SDRAMartin : IRA, SDRA, AR, VMSundararajan : IRA, SDRA, AR, VM
8% 10% NR 18% 17%
0%
5%
10%
15%
20%
Dé
faill
an
ce r
esp
ira
toir
e
Rangel-Frausto (1992-1993)
Sands (1993-1994)
Angus (1995)
Martin (1979-2000)
Sundararajan(1999-2003)
Sepsis
Sepsis sévère
Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation
n étude(populatio
n)
Pathologie
Population
Année d'étude(durée)
Année de publication
(journal)
Brun-Buisson
1 064(11 828)
Sepsis sévère
Réanimation
170 centres
1993(2 mois)
1995(JAMA)
Alberti 3 608(14 364)
Infection Réanimation
28 centres
1997-1998
2003(AJRCCM)
AdrieOUTCOMEREA
713(1 698)
Sepsis sévère
Réanimation
6 centres
1997-2000
2005(J Crit Care)
Finfer 691(3 543)
Sepsis sévère
Réanimation
23 centres
1999(3 mois)
2004 (ICM)
Padkin 15 362(56 673)
Sepsis sévère
Réanimation
91 centres
1995-2000
2003(CCM)
Brun-BuissonEPISEPSIS
546(3 738)
Sepsis sévère
Réanimation
206 centres
2001(15 jours)
2004 (ICM)
VincentSOAP
1 177(3 147)
Sepsis Réanimation
198 centres
2002(15 jours)
2006(CCM)
Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation
Brun buisson (1) : PaO2 < 75 ou PaO2/FiO2 < 250Alberti : VMAdrie : PaO2 < 70 mm ou VM ou < PaO2/FiO2 < 250 (200 si PNP)Padkin : PaO2/FiO2 < 250 (200 si PNP)Brun buisson (2) : PaO2/FiO2 < 400 (SOFA>0)Vincent : PaO2/FiO2 < 200 et VM (SOFA>2)
47% 76% 38% NR 81% 93% 50%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Déf
ailla
nce
resp
irato
ire
Brun-Buisson(1993)
Alberti(1997-1998)
Adrie(1997-2000)
Finfer(1999)
Padkin(1995-2000)
Brun-Buisson(2001)
Vincent(2002)
Sepsis
Sepsis sévère
Infection
La majorité des patients avec sepsis en réanimation présentent une défaillance respiratoire
2. Ventilation mécanique au cours du sepsis
Etudes épidémiologiques multicentriques - Réanimation
Sepsis
Sepsis sévère
Infection
46% 76% 38% 57% 80%
0%
20%
40%
60%
80%
Ve
ntil
atio
n m
éca
niq
ue
Angus(1995)
Alberti(1997-1998)
Adrie(1997-2000)
Brun-Buisson(2001)
Vincent(2002)
La majorité des patients avec sepsis en réanimation sont exposés à la ventilation mécanique
Les patients avec sepsis sont-ils plus souvent ventilés ?
64%
55%
80%
0%
20%
40%
60%
80%
Mec
hani
cal v
entil
atio
n
All patients
No sepsis
Sepsis
Vincent 2006 CCMp<0.05N=1177 patients avec sepsisTotal : 3147 patients
Metnitz 2009 ICM
13322 patients299 réanimations35 pays
3. ALI/SDRA et sepsis
Fréquence du SDRA au cours du sepsis Etudes épidémiologiques multicentriques
8% 10%
33%
17%
0%
20%
40%
60%
SD
RA
(%
)
Rangel-Frausto(1992-1993)
Sands(1993-1994)
Vincent(2002)
Autres défaillancesrespiratoires
SDRA
Sepsis à l'hôpital
Sepsis en réanimation
Le SDRA est la principale cause de défaillance respiratoire au cours du sepsis en réanimation
Fréquence du sepsis au cours du SDRA
48%
22%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
Sep
sis
at IC
U a
dmis
sion
(%
)
ALI/ARDS (n=393)
No ALI/ARDS (n=2754)
p<0.001
Sakr 2005 Chest
40%46%
23%
16% 18%
11% 11%
25%
10%
5%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
(%)
Pneumonia Inhalation Lung Contusion
Severe sepsisShock
Multiple blood transfusion
ALI (n=62)
ARDS (n=401)
Etiologies du SDRAPrédominance du sepsis
Brun-Buisson 2004 ICM
Etude multicentrique prospective78 réa dans 10 pays européens1er février 31 mars 1999
Pronostic du SDRA d'origine septique Sheu 2010 Chest
Etude bicentrique 586 SDRA
La surmortalité des SDRA d'origine septique est liée- à la gravité de la maladie- aux comorbidités
Traitement du sepsis et SDRA
Iscimen 2008 CCM
Etude monocentrique en réanimation médicaleRéalisée entre 2004 et 2007160 patients en choc septique sans ALI/SDRA 44% évolueront secondairement vers l'ALI/SDRA
>3h>6h
4. Le poumon cible du sepsis
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Drive respiratoire
Vagal afferences
A. Arach. K+
osmolality lactates
Ventilator muscle failureAdapted from
Magder 2009 Crit Care
Sympathetic nervous system
HRVasoconstriction
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire
Hussain 1985 JAPModèle de choc endotoxinique non réanimé chez le chien
Les animaux meurent de défaillance respiratoire en l'absence de support ventilatoireCette défaillance précède la défaillance circulatoire
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire
Hussain 1986 JAP Boczkowski 1988 ARRD
Modèle de PNP à Streptocoque chez le rat
Day 3Day 0
Perte de l'endurance diaphragmatique
PDi
Altération de la pompe
ventilatoire
Besoins énergétiques des muscles respiratoires
R
C
PEPi
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire
Altération de la pompe
ventilatoire
Besoins énergétiques des muscles respiratoires
Apports énergétiques aux
muscles respiratoires
R
C
PEPi
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire
Magder 2009 Crit Care
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Apports énergétiques aux M respiratoires
Altération de la pompe
ventilatoire
Besoins énergétiques des muscles respiratoires
Apports énergétiques aux
muscles respiratoires
Performance musculaire intrinsèque
des muscles respiratoires
R
C
PEPi
Physiopathologie de la défaillance respiratoire du sepsis – Altération de la pompe ventilatoire
Substrats (glycogène, P…) stade tardif
Stress oxydatif
Altérations mitochondriales
Masse musculaire (< 48h)Effet délétère du TNF sur la performance contractile
VIDD
Sepsis pulmonaire
Sepsis extra-pulmonaire
TLR
LPS Peptidoglycanne
NF-B
TNF-, IL-1, IL-10
Expressionmolécules d'adhésion IL-8
ProteasesOxydantsPG, LT
Oedemealvéolaire
Oedemeinterstitiel
Inactivation SF
ARDSp ARDSexp
ARDSp
ARDSexp
86%64%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Pa
tie
nt
wit
h s
ep
sis
(%
)
ARDSp ARDSexp
LobarLobar
DiffuseDiffuse
PatchyPatchy
NS
5. Le poumon cible de la ventilation mécaniqueVentilator associated lung Ventilator associated lung injuryinjury
VALIVALI
Agression pulmonaire liée à la ventilation mécanique
BAROTRAUMABAROTRAUMA VOLOTRAUMAVOLOTRAUMA
ATELECTRAUMAATELECTRAUMA
BIOTRAUMABIOTRAUMA
Agression pulmonaire non liée à la VM (sepsis)
Mécanosensation MécanotransductionActivation
transcription
1. CoagulationTF, PAI1, PA….!!
2. inflammation:IL-1, IL-6, IL-13,
IL-1RA, MIF, COX II
3. Chimiotactisme/Mob CMLCK, C5R1,C3, CCR2
4. DiversPBEF, Aquaporin1, HSP-70, VEGF, CCL-2, thrombospondin 1, EDG-1, GBP2, anexin…
Schreiber 2006 Anesthesiology
Rat ETX ou contrôle
Randomisation après 24 h
VT 8 ml/kg
VT 24 ml/kg
VT 27 ml/kg
Schreiber 2006 Anesthesiology
Schreiber 2006 Anesthesiology
Un VT très élevé est responsable d'une agression pulmonaire supplémentaire sur des poumons pré-agressés par l'endotoxine
Bregeon 2005 Anesthesiology
Lapins randomisés en 3 groupes expérimentaux
ETX IVVS
SSIVM -> VT 10 ml/kg
ETX IVVM -> VT 10 ml/kg
Bregeon 2005 Anesthesiology
Un VT "standard" peut être responsable d'une agression pulmonaire supplémentaire sur des poumons pré-agressés par l'endotoxine
6. Ventilation protectrice et sepsis
Ventilation protectrice au cours du sepsisVentilation protectrice au cours du sepsis
Sepsis + ALI/ARDS
1. Limitation VT (6 ml/kg pds théorique)
2. Limitation Pplat < 30cm H2O
Sepsis sans ALI/ARDS
0.5s
3. Hypercapnie permissive
4. Utilisation d'une PEP
5. Utilisation de la FiO2 la plus basse
All mechanically ventilated patients (n = 382)
Diffuse alveolar damage (DAD)Patients with risk factor for ARDS but without clinical criteria according to the American-European conference consensus (n= 157, sepsis = 76%)
Esteban 2004 Ann Intern Med
Patients décédés en réanimation entre 1991 et 2002 (n=1399)Autopsie acceptées par 382 familles
Dans le sous-groupe de patient à risque de SDRA (sepsis+++), la définition actuelle du SDRA est prise en défaut chez environ 20% des patients Une ventilation protectrice n'est pas appliquée
All mechanically ventilated patients (n =138)
48%
52%
Mention of ARDS/ ALI in charts
No mention of ARDS/ ALI
in charts
Sous groupe de l'étude précédenteExclusion :• des séjours < 12 h• des décès survenant plus de 15 jours après l'intubation• des dossiers incomplets
Ferguson 2005 CCM
50% des patients avec DAD à l'autopsie ne sont pas diagnostiqués comme SDRA Une ventilation protectrice n'est pas appliquée chez ces patients
83%ALI/ARDS
criteria
17%No ALI/ARDS criteria
Gajic 2004 CCM
n = 66
n = 160
n = 100
Gajic 2004 CCM
International ventilation study database412 réanimations3261 patients sous VMI > 48 heuresSans critère d'ALI/ARDS à l'intubation
Gajic 2005 ICM
Ces données sont en faveur de l'application du concept de ventilation "protectrice" chez tous les patients
Determann, 2010. Crit CarePatients sans ALI à l'initiation de la VMRandomisés en VT 10ml/kg PPT vs 6 ml/kg PPT
Determann, 2010. Crit CarePatients sans ALI à l'initiation de la VMRandomisés en VT 10ml/kg PPT vs 6 ml/kg PPT
VT 6
VT 10
• Arrêt prématuré après 150 patients non prévu a priori
7. Modalités de la ventilation mécanique au cours du sepsis
Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI
Volume courantALI/SDRA
861 patients
(4-8)
ARDS network, 2000. NEJM
Volume courantALI/SDRA
Low tidal volume
Traditional tidal volume
ARDS network, 2000. NEJM
Volume courant ALI/SDRA + sepsis
Eisner, 2001. AJRCCM
Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI
Effect of mechanical ventilation strategy on dissemination of intratracheally instilled Escherichia coli in dogs
Groupe I:Groupe I: VT QSP PTP 15 cm H2O
PEP 3 cm H2On=6
Groupe II:Groupe II: VT QSP PTP=35 cm H2O
PEP 3 cm H2On=6
Groupe III:Groupe III: VT QSP PTP = 35 cm H2O
PEP 10 cm H2On=6
Modèle de pneumopathie à E. Coli chez 18 chienssuivis pendant 6 h dans 3 conditions expérimentales
PEPNahum, 1997. CCM
ARDSpARDSp n=49 : 73% de sepsis pulmonaire
ARDSepARDSepn=20 : 5% de sepsis abdominal : 85% de sepsis extra-abdominal
148225
0
100
200
300
400
500
Primary ARDS (n=49) Secondary ARDS (n=20)
Alv
eola
r re
crui
tmen
t (m
l)
p > 0.05
PEP=10 cm H2O
Puybasset, 2000. ICM
68 patientsALI/ARDS
Gattinoni, 2006. NEJM
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Pat
ien
t
Pneumonia Sepsis Aspiration trauma Other
Patients with lower percentage ofpotentially recruitable lung (n=34)
Patients with higher percentage ofpotentially recruitable lung (n=34)
Gattinoni, 2006. NEJM
p=0.01 p=0.02
Gattinoni, 2006. NEJM
Gattinoni, 2006. NEJM
> 2 criteria
PEPSDRA
Briel, 2010. JAMA
PEPSDRA
Briel, 2010. JAMA
PEP - Résumé
ALI/ARDS + sepsis pulmonaire PEP > 10-15
ALI/ARDS + sepsis extra-pulmonaire PEP 5-10
Prédiction de la recrutabilité présence de 2 critères sur les 3 suivants PaO2/FiO2 < 150 à PEP 5 VD/VT entre PEP 5 et PEP 10 compliance système respiratoire entre PEP 5 et PEP 10
ARDS PEP > 10-15
Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI
Groupe I: VM à basse pressionGroupe I: VM à basse pression VT QSP Pmax = 14 cm H2O
PEP 0 cm H2On=6
Groupe II:VM à haute pression Groupe II:VM à haute pression VT QSP Pmax = 45 cm H2O
PEP 0 cm H2On=6
Groupe III: VM à basse pression + Groupe III: VM à basse pression + manœuvres de recrutement (MR)manœuvres de recrutement (MR)
VT QSP Pmax = 14 cm H2OPEP 0 cm H2O
MR = CPAP 45 cm H20/30s/15minn=6
Modèle de pneumopathie à P. Aeruginosa chez le ratSuivi pendant 6 h dans 3 conditions expérimentales
Manœuvres de recrutement
Cakar, 2002 CCM
Manœuvres de recrutement
Halbertsma, 2009 J Crit Care
7 nourrissons avec ALI (0.5-45 mois)• méningococcémie (n = 2)• bronchiolite à VRS (n = 2)• grippe (n = 1)• sepsis respiratoire viral avec choc(n = 1)• pneumonie (n = 1)
15 cm H2O 5-10s
Halbertsma, 2009 J Crit Care
Etude ancillaire d’ALVEOLI96 patients ALI randomisés dans le bras PEEP haute (13.8 3.0 cm H2O)MR=CPAP 35-40 cm H2O pdt 30s
Etude crossover:
Fausse MR à J2 & J4
MR à J1 & J3
Fausse MR à J2 & J4
MR à J1 & J3
Brower, 2004 CCM
Constantin, 2010 CCM19 patients (79% sepsis)47% SDRA focaux, 53% de SDRA non focaux
Manœuvres de recrutement - Résumé
Utilisation systématique non recommandée au cours du SDRA
Effet délétère potentiel majoré au cours du sepsis
Recommandations formalisées d'expert SRLF - 2005
Volume courant PEP Manœuvres de recrutement VNI
Confalonieri, 1999 AJRCCM
VNI et pneumopathies
Confalonieri, 1999 AJRCCM
VNI et pneumopathies
p=0.02
VNI et IRA hypoxémiqueAntonelli, 2000 JAMA
Critères d'inclusion:FièvreInfiltrat pulmonairePaO2/FiO2<200Immunodépression – 50% de pneumopathies
Hilbert, 2001 NEJM
0%
20%
40%
60%
80%
NIV Control
46%77%
Intu
ba
tion
(%
)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
NIV Control
50%
81%
Ho
spita
l mo
rta
lity
(%)
p = 0.03 p = 0.02
123 patientsIRAPaO2/FiO2<300Œdème pulm bilatéral
Delclaux, 2000 JAMA
Antonelli, 2001 ICM
CONCLUSION 1. La défaillance respiratoire est très fréquente au cours du sepsis
en réanimation, et impose souvent le recours à l'assistance ventilatoire mécanique.
2. La VM génère très probablement une agression pulmonaire supplémentaire, justifiant l'utilisation de réglages ventilatoires appropriés en cas d'ALI/SDRA
3. Le SDRA est largement sous diagnostiqué, et la recherche quotidienne des critères AECC est requise pour adapter la ventilation mécanique
4. En l'absence de lésion pulmonaire identifiable, les mêmes précautions ventilatoires sont probablement requises.