Epreuve d’effort cardio -pulmonaireEpreuve fonctionnelle d’exercice - EFX

Indications et bases d’interprétation

Chantal KARILA

Service de pneumologie et allergologie pédiatriques

Hôpital Necker-Enfants malades

CFP2A 2013

La définition / les 3 principes

Explorationintégrée

des fonctions pneumo-

cardio-musculaires…

dans des conditions où

l’organisme doit

faire appel à ses réserves

ExamendynamiqueCO2 O2

CO2 O2

CO2 O2

Cellule musculaire(mitochondrie)

Diffusion tissulaire

Fonctioncardio-vasculaire

Echanges respiratoires

Ventilation

Air ambiant

Chaîne de transport de l’oxygène

VO2 = FC x VESx D(a - v)O2

VO2 = FC x VES x (CaO2- CvO2)

Pathologies respiratoiresAnémie

« Déconditionnement »Pathologies musculaires

ß BloquantsTroubles Rythme

« Déconditionnement »Pathologies cardiaques

Exploration intégréeLes facteurs limitant

L’organisme puise dans ses réservesSituation de stress physique

- Diagnostic d’une affection débutante, non visible au repos

- Le 1er symptôme d’une maladie cardiaque ou

pulmonaire débutante estune dyspnée d’effort

Examen dynamiqueOMS 1980 - Concept de Wood

Déficience (lésion) Examen cliniqueIncapacité (fonction) Exploration fonctionnelle

de repos ou EFXHandicap (social) Echelles de qualité de vieQualité de vie ou EFX

Examen proche du quotidien de l’enfant

Les indications

Le patient atteint de maladie et/ou symptômes respiratoires

1. Objectiver et quantifier la tolérance ou l’intolérance à l’effort Mesurer le handicap Evaluer le pronostic

2. Déterminer les mécanismes de l’intolérance à l’effort Les adaptations à l’effortLa dyspnée d’effort

3. Dépister une hypoxémie d’effort (+/- hypercapnie)

4. Evaluer la réponse aux traitements

5. Initier un réentrainement / une réhabilitation à l’effort

Et encore

6. En préopératoire, avant transplantation pulmonaireATS/ACCP 2003

Indication 1

Mesure de la tolérance à l’effort

Sévérité de la maladiePronosticHandicap

1- Mesure de la tolérance à l’effortVO2 pic (50 ml/kg/mn)

Index quantifiable, reproductible, objectif

Karila, Chest 2001 ExerciceEchauffement Récupération

Temps (min)

% Puissance max

100%

20%

VO2 max / pic

Reflète le taux de transport et d’utilisation de l’O2 possible

1-Tolérance à l’effort : VO2max

Normes fonction de la masse corporelle totale(poids/kg)

47 x masse (♂) et 40 x masse (♀)

Tolérance normale VO2pic ≥ 85% théorique

Handicap modéré < 85% VO2SLHandicap sévère < 60%

� Fréquente discordance entre l’évaluation par

interrogatoire… / la fonction respiratoire de repos

ET la tolérance à l’effort objective / VO2 pic

Matecki, RMR 2001

Il n’existe pas

d’enfant sédentaire !

1-Tolérance à l’effort : le 1er seuil ventilatoire

Intensitéd’exercice(VO2)

Ventilation

SV(60% de VO2max)

VE max

VE au SV

1er seuil lactique / Seuil anaérobie

Correspond à une intensité d’effort de 40-60% de la VO2picS’exprime en VO2 (ml/kg/min) � index quantifiable

1. Index pronostic

� Méta-analyse - 100 000 sujets sains

La VO2max (capacité aérobie maximale) :

- est l’index pronostic majeur

- chaque incrément de 3,5 ml O2/kg/min (=1 MET)

correspond à 13-15% de réduction de la mortalité,

toute cause confondue, incluant la mortalité cardiovasculaire

Kodama et al. “Cardiorespiratory Fitness as a Quantitative Predictor of all-cause mortality and cardiovascular events in healthy men and women: a meta-analysis”. JAMA 2009

1. Progression de la maladieVO2 index pronostic109 patients atteints de mucoviscidose

Nixon PA, NEJM, 1992 -(Pianosi P, Thorax 2005)

• VO2 élevée

� VO2 moyenne

g VO2 faible

Taux de survie en fonction du niveau d’aptitude physique

1. Sévérité de la maladieRéalité du handicap (EFR repos/EFX)

� SarcoïdoseMarcellis RGJ - Is there an added value of CEPT in sarcoidosis patients ? Lung 2013

OU encore : Faut-il traiter les patients dont la DLCO est normale ?OUI

Elargissement de la P(A-a)O2 au max de l’effort :> 35 mm Hg chez 18,2%et > 18 mm Hg chez 69,7% des patients à DLCO de repos normale

� Hernie diaphragmatique congénitale Peetsold MG- Pulmonary function and exercise capacity in survivors of congenital diaphragmatic hernia. ERJ 2009

53 enfants (11,9 + 3,5 ans)

EFR repos : syndrome obstructif avec distension alvéolaireEFX : normale (capacité d’exercice et échanges gazeux)

1. Réalité du handicap (EFR de repos/EFX)Survivants de bronchodysplasie pulmonaire

20 enfants

Age : 10 ans (7 - 15)

PN :1440 g (890 - 2600)

AG : 31 sem. (26 - 35)

O2 : 25 mois (1 - 106)

VM : 389 jours (10 – 1305)

EFR repos

VEMS : 79 ± 19 (% théo.)

DEM 25-75 : 50 ± 26

V max 50 : 49 ± 21

VEMS/CV : 73 ± 16

CRF :110 ± 21

VR/CPT : 33 ± 7

Tolérance à l’effortVO2max (43 ml/kg/mn) et Seuil ventilatoire normaux

Hypoxémie d’effort chez 12/20

Adaptations ventilatoires particulièresKarila C, RMR 2008

Indication 2

Les mécanismes de l’intolérance à l’effort

Les adaptations à l’effort

2- BDP / Evolution du débit ventilatoire d’effort

Karila C, RMR 2008

20 BDP - 18 contrôlesAge 10 ans

VE - p < 0,0001

%VO2max

VE

Augmentation insuffisante du VT à l’effort + compensée par l’augmentation de la FR « Rapid shallow breathing »

2 - SarcoïdoseMécanismes de l’intolérance à l’effort / dyspnée : utilité EFX

157 patients dyspnéiques à l’effortDiminution de la VO2max chez 73% des patients tous stades confondus

St I à IIIRéponse inadaptée de la FC à l’effort (diminution du pouls d’O2 et augmentation du ∆FC/ ∆VO2) - soit atteinte cardiaque spécifique de la sarcoïdose - soit défaut d’extraction musculaire de l’O2 (déconditionnement, corticothérapie au long cours) - soit compression cardiaque par les adénopathies médiastinales

St IVLimitation ventilatoireAltération des échanges gazeux(hypoxémie, élargissement ∆(A-a)O2, augmentation VD/VT et PaCO2)

Wallaert B. Respiration 2011

2 – La pathologie obstructive

Ventilation

FR maximale

VT maximal

Réserve Ventilatoire

VEMS ×35 – VE max

VEMS ×35

La réserve ventilatoireFonction du VEMS de base

Adaptations ventilatoires

VE

VO2

RV

VE max estimée = VEMS x 35

2 – La pathologie obstructive

Réserve ventilatoire épuisée �VO2SL par limitation ventilatoire

Normal TVO

VO2 respiratoire

VO2

respiratoire

VO2maxVO2SL

Sujet normal

VE

TVO

IntensitéSVSV

2. La pathologie obstructive

Hyperventilation d’effort relative

(pour toute intensité d’effort)

Dyspnée

Interprétation

VO2 - critères de VO2 max atteints - VO2 SL

Limitation cardio-vasculaire

- Persiste RV- Atteinte rapide de la FC max

- Pouls O2 en fin effort(plateau)- SV abaissé (facile à trouver)

Limitation respiratoire

- RV épuisée- Persiste RC- ERO2 élevé- SV abaissé (difficile à trouver)

Limitation périphérique ou corticale

- RV très élevée- Persiste RC- Absence d’acidose métabolique

2- Exploration d’une dyspnée d’effortAsthme

Dyspnée d’effort ≠ asthme d’effort

� EFX permet de faire le diagnostic différentiel

� Et dans l’asthme sévère, d’éviter l’escalade thérapeutique, notamment en corticoïdes inhalés(Mc Nicholl, Chest 2011)

Yoann - 9 ans Avant Après

VEMS (l/s) (%) 1,48 (96%) 1,12 (76%) - 24%

Chute VEMS >10% (ATS 2001)

79 enfants, 12.2 ± 2.3 ans, 41 fillesDyspnée d’effort > 4 semainesEFR et Rx. thorax normales

Pas d’amélioration après ß2CA préventif

Asthmatiques connusN=49

Pas asthme connuN=30

NormalN=34

DCVN=2

SH N=1

Faible conditionnement

N=5AIEN=9

NormalN=19

SHN=2

Faible conditionnement

N=2AIEN=8

EFX avec prise Salbutamol en préventif(400 µg)

2 causesN=2

2 causesN=1

Cross-sectional assessment of exertional dyspnea in otherwise healthy children. Mahut B, in press

2 - Exploration d’une dyspnée d’effort

� Adaptations à l’effort normales malgré la dyspnée d’effort2 profils (Laboratoire fonctionnel Hôpital Necker – Sur 6 mois / en 2010 - 26 enfants et adolescents non asthmatiquesqui ont eu une EFX pour exploration d’une dyspnée d’effort)

- Faible conditionnement physique (23%)Dyspnée pour tout type effort, surpoids, anxiété, antécédent d’épisode « sévère »

- Bon/excellent conditionnement physique (42%)Dyspnée sur efforts endurants, enfant sportif et/ou contexte de compétition, ou jeune enfant et respiration « anarchique »

Ex : Mélanie, 10 ans, non asthmatique Sports scolaires + capoeiraDyspnée d’effort lors d’un cross EFR /EFX normales - Pas de BIEEVA : 0 repos � 9,5 effort max

Ressenti anormal de l’augmentation physiologiquede la VE avec l’effort

Pas de diagnosticmais rassurés

3 - Hypoxémie d’effort

� Quelques exemplesChloé

Pneumopathie à éosinophiles

ReposEffort max

YounesMac Léod G

ReposEffortmax

SaO2 100 98

PaO2(mm Hg)

92 83 87 98

PaCO2(mm Hg)

34 32 38 32

pH 7,42 7,40 7,38 7,29

PAO2(mm Hg)

110 118,6 110,8 120

P(A-a)O2(mm Hg)

1835,6

(élargie)23,8 22

VO2 normale VO2SL 69%

InterprétationLimitation ventilatoire

Origine obstructive(EFR de repos)

Origine restrictive

FR ≥ 50VT = C Insp.

si origine thoracique- échanges gazeux nls- D(A-a)O2 nle- VD/VT nl

HypoVA associée

PaCO2 augmentée(par insuffisance VT)

Si :- obstruction majeure- fatigue des musclesrespiratoires

Troubles échangeur pulmonaire associés

PaO2 ≥ 5 (ou SaO2)

à PaCO2 égale

- Si chute PaO2 progressiveTr. Diffusion, amputation litcapillaire

-Si chute PaO2 fin d’effortStades de début

- Si chute PaO2 d’emblée maxAnomalies VA/Q

4 - Efficacité d’une thérapeutique� Asthme - Traitement par Omalizumab : amélioration de la capacité

d’exercice (VO2max) corrélée à l’amélioration des symptômes(Schäper C, Respir Med 2011)

� Protéinose alvéolaire : post lavages thérapeutiques

Raissa – 9 ans Juin Juillet Octobre

VO2 max (ml/kg/min)

et % théorique

19,8 (46%) 29,3 (69%) 37,9 (91%)

VO2 seuil (ml/kg/min)

et % théorique

-- 16,1 (38%) 16,5 (40%)

SaO2 seuil -- 93 94

SaO2 max 79 89 92

Avant traitement Après 2 lavages thérapeutiques

Après lavages

Avant bolus de Solumédrol

DLCO 71% 86%

5 - Initier/suivre un réentrainement Epreuve d’effort cardiopulmonaire

(tolérance, contre-indications, individualisation)

Sa02

VO2, SV

FC au SV

VEMS (bronchospasme d’effort)

Dyspnée, VE

6. Perspectives en pédiatrie� EFX avant transplantation

� EFX en préopératoire

Pas d’étude chez l’enfant

Seuil de VO2max de 20 ml/kg/min

� index prédictif de la mortalité et morbidité

« sur le modèle de la pathologie

cardiaque »

Arena R, Circulation 2011

EFX et transplantation pulmonaireMucoviscidose

Critères principaux actuels d’inscription sur liste, prédisant plus de 50% de mortalité à 2 ans :

- VEMS < 20% théo. (ou 30% chez adulte) - importance du déclin du VEMS

- PaCO2 > 50 mm Hg

- PaO2 < 55 mm Hg

Quid de l’EFX ?

Réserve ventilatoire au seuil45 patients en bilan pré-transplantationSuivi 18 mois : 30 transplantés ou en attente, 15 décès

Courbes de survie en fonction de la RV au seuil

Tantasira, AJRCCM 2002

Effort normal Repos Seuil Vent. % théo max Pic VO2 mes % théorique Théo max

Tolérance

Puissance (Watts) 65 115 110 105

VO2max (ml/kg/min) 5,5 26,1 66 43,7 111 39,4

QR 0,82 0,93 1,09 0,9 à >1

P.Ventilatoires

VE (l/min) 9,8 27,5 33 56,8 72 82,5

Vt (l) 0,369 0,688 1,051 97 1,089

FR 27 40 54

VE/VCO2 32 26 32 < 40

VE/VO2 35 28 29 < 45

VD/Vt estimé 0,22 0,18 0,20 0,2+-0,07

Réserve Ventilatoire 28 15-30%

P. Cardio-vx

FC (b/min) 97 153 75 199 98 203

Pouls d’O2 (ml/b) 3,2 7 8,9 113 7,9

Hématose

SaO2 98 97 97 ≥ 96

Johana, 11 ans, EFR de repos normale, P=40,7kg, T=153cm

Conclusion

Epreuve d’effort cardio-pulmonaire

– Examen dynamique, qui explore la globalité de l’enfant

– La maladie chronique et la réalité du handicap

– L’exploration des mécanises de la dyspnée ou de l’intolérance à l’effort

– L’efficacité ou l’utilité d’une thérapeutique