Déterminants de Déterminants de l’oxygénation tissulairel’oxygénation tissulaire

J. DuranteauJ. DuranteauUniversité Paris-SudUniversité Paris-Sud

Hôpital de BicêtreHôpital de Bicêtre

ATP

Fonction mitochondriale

ConvectionVO2 = IC. (CaO2 - CvO2).10

DiffusionVO2 = KO2 (PvO2 - PmitO2)

O2

Index cardiaqueIndex cardiaque HémoglobineHémoglobine MicrocirculationMicrocirculation

ConvectionConvectionVOVO22 = IC. (CaO = IC. (CaO22 - CvO - CvO22).10).10

Index cardiaqueIndex cardiaque HémoglobineHémoglobine MicrocirculationMicrocirculation

ConvectionConvectionVOVO22 = IC. (CaO = IC. (CaO22 - CvO - CvO22).10).10

5050

100100

150150

0 100 200 300 400 500 600 7000 100 200 300 400 500 600 700

Transport en oxygène Transport en oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

00

200200

Consommation d’oxygèneConsommation d’oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

5050

100100

150150

Consommation d’oxygèneConsommation d’oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

0 100 200 300 400 500 600 7000 100 200 300 400 500 600 700

Transport en oxygène Transport en oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

00

200200

EOEO22

critiquecritique

5050

100100

150150

Consommation d’oxygèneConsommation d’oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

0 100 200 300 400 500 600 7000 100 200 300 400 500 600 700

Transport en oxygène Transport en oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

00

200200

EOEO22

critiquecritique

Extraction tissulaire d’OExtraction tissulaire d’O22

Recrutement capillaireRecrutement capillaire Homogénéisation des débits et des HtesHomogénéisation des débits et des Htes Diminution de l’affinité de l’ODiminution de l’affinité de l’O22 pour Hb pour Hb

5050

100100

150150

0 100 200 300 400 500 600 7000 100 200 300 400 500 600 700

Transport en oxygène Transport en oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

00

200200

EOEO22

critiquecritique

LactateLactate

Consommation d’oxygèneConsommation d’oxygène (mL/min/m(mL/min/m22))

300Oxygen uptake (mL/min/m2)

Oxygen deliveryOxygen delivery (mL/min/m(mL/min/m22))

0

0 200 400 600 800 1000

Index cardiaqueIndex cardiaque HémoglobineHémoglobine MicrocirculationMicrocirculation

ConvectionConvectionVOVO22 = IC. (CaO = IC. (CaO22 - CvO - CvO22).10).10

5050

Saturation d’oxygèneSaturation d’oxygène (%)(%)

0 20 40 60 80 1000 20 40 60 80 100

POPO22 (mmHg) (mmHg)

00

100100

PCOPCO22 HH++ Temp Temp 2,3-DPG 2,3-DPG

Index cardiaqueIndex cardiaque HémoglobineHémoglobine MicrocirculationMicrocirculation

ConvectionConvectionVOVO22 = IC. (CaO = IC. (CaO22 - CvO - CvO22).10).10

Endothélium

Innervation artériolaire

Intaglietta, M., et al., Cardiovasc Res, 1996. 32 632-43.

Innervation relativeInnervation relative (longueur/surface (longueur/surface m/ m/ mm22))

0.80.8

00

0.60.6

0.40.4

0.20.2

1.01.0

1.21.2

A1A1A2A2

A3A3

A4A4

CapCap

Hématocrite capillaire

Hte micro/Hte macroHte micro/Hte macro

ArtérielArtériel veineuxveineux1,01,0

0,80,8

0,60,6

7070 60 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 7060 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70

Diamètre du vaisseau Diamètre du vaisseau mm

Lipowsky HH, Microvasc Res 19:297, 1980Lipowsky HH, Microvasc Res 19:297, 1980

OO2 2 extraction ratioextraction ratio

0 5 10 15 20 0 5 10 15 20

OO2 2 delivery (mL/kg/min)delivery (mL/kg/min)

1.01.0

0.80.8

0.60.6

0.40.4

0.20.2

0.00.0

Without endothelialWithout endothelialcellscells

With endothelial With endothelial cellscells

Curtis SE et al. J Appl Physiol 79: 1352-1360. 1995.

T

T

TT

T

T

T

T

TT

T T

TT

TT T T

Recrutement capillaireRecrutement capillaire Homogénéisation des débits et des Homogénéisation des débits et des HtesHtes

Diminution de l’affinité de l’ODiminution de l’affinité de l’O22 pour Hb pour Hb

Extraction tissulaireExtraction tissulaireen oxygèneen oxygène

Van Der Linden P et al., Van Der Linden P et al.,

Anesthesiology. 99:97-104, 2003.Anesthesiology. 99:97-104, 2003.

Van Der Linden P et al., Van Der Linden P et al.,

Anesthesiology. 99:97-104, 2003.Anesthesiology. 99:97-104, 2003.

1 MAC Halothane1 MAC Halothane

2.3 +/- 0.5 g/dl2.3 +/- 0.5 g/dl

55 volontaires sains au repos

Cathéters artériels radial et pulmonaire

Hémodilution normovolémique : Hb = 5,2 ± 0,5 g/dL (1h)

Détection ischémies myocardiques

3 sujets : sous décalage ST transitoire et réversible sans

Symptomatologie et sans conséquences péjoratives

Modifications apparues Hb 5-7 g/dL

Leung JM et al., Anesthesiology. 93:1004-1010, 2000.Leung JM et al., Anesthesiology. 93:1004-1010, 2000.

MAISMAIS

Réanimation Réanimation = malades avec ATCD cardiovasculaires= malades avec ATCD cardiovasculaires

HypovolémieHypovolémiebaisse de viscosité et bas débitsbaisse de viscosité et bas débits

SepsisSepsisaltérations microcirculatoiresaltérations microcirculatoires

ATP

Fonction mitochondriale

ConvectionVO2 = IC. (CaO2 - CvO2).10

DiffusionVO2 = KO2 (PvO2 - PmitO2)

O2

BesoinsBesoinsmétaboliquesmétaboliquesATPATP

OO22

VEGFVEGF glycolyseglycolyse

GLUT-1GLUT-1

EPOEPO iNOSiNOS HIF1HIF1

00 1010 2020 3030 4040 5050 606000

11

22

33

44 NormoxiaNormoxiaNormoxiaNormoxiaO

xy

gen

up

tak

e (

µm

ol/h

r/m

illio

n c

ells

)O

xy

gen

up

tak

e (

µm

ol/h

r/m

illio

n c

ells

)

Time (hrs)Time (hrs)

Hypoxia or normoxiaHypoxia or normoxia

120 torr 22 or 120 torr 120 torr120 torr 22 or 120 torr 120 torr

NormoxiaNormoxiaHypoxiaHypoxia

P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.P.T. Schumacker et al. Am.J. Physiol.L395-L402, 1993.

00 6060 120120 180180 240240 300300 360360 42042000

1010

2020

3030

4040

5050

6060

7070

8080

9090

100100

110110

120120 recoveryrecovery Hypoxia 20 torr Hypoxia 20 torr T

ota

l mo

tio

n (

% o

f c

on

tro

l val

ue

s)T

ota

l mo

tio

n (

% o

f c

on

tro

l val

ue

s)

Times (min)Times (min)

J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.J. Duranteau et al. J. Biol. Chem. 273:11619-11624. 1998.

Endothélium

Endothélium

ERO

Endothélium

300300

200200

RBC flux villus tip (mm/s) RBC flux villus capillary (mm/s)

400400

00

200200

300300

100100

100100

0 60 min

500500

Control

HemorrhageLow ETX (1.5 mg/kg)

High ETX (10 mg/kg)

0 60 min00

Nakajima Y et al. AJRCCM 2001Nakajima Y et al. AJRCCM 2001

1.1. Augmentation des résistances à écoulementAugmentation des résistances à écoulementDes globules rougesDes globules rouges

œdème interstitiels et œdème interstitiels et cellulairescellulaires

viscositéviscosité adhésion leucocytaireadhésion leucocytaire

2.2. Interaction avec la réponse cellulaire pro-Interaction avec la réponse cellulaire pro-inflammatoireinflammatoire

3.3. Etat procoagulantEtat procoagulant4.4. Diminution EODiminution EO22

Microcirculation - choc septique Microcirculation - choc septique

Crouser et al. Crit Care Med 2002; 30: 276-284Crouser et al. Crit Care Med 2002; 30: 276-284

Lésions microscopiques et altérationsLésions microscopiques et altérationsde la respiration mitochondrialede la respiration mitochondriale

D. Brealy et al.D. Brealy et al.The lancet 360,20,2002The lancet 360,20,2002..