perspective sur une maladie, une thérapeutique

Épreuves fonctionnelles et stimulateurs cardiaques

Les évolutions des modes et des sites de stimulation ne doivent pas, du fait de l'opacité des programmes informatiques, engendrer un désintérêt relatif des cardiologues non stimulistes.

D urant la diaque a niques et

dernière décennie, la stimulation car- défibrillateur interne. Ces progrès vont aussi, malheu- connu de nombreuses évolutions tech- reusement, souvent de pair avec une relative opacité des cliniques; les progrès technologiques ont programmes informatiques internes, et un certain désin-

permis notamment un élargissement des indications dans térêt des cardiologues non stimulistes, qui confient de plus le domaine des myocardiopathies et de l'insuffisance car- en plus souvent aux ingénieurs technico-commerciaux le diaque en particulier; il ne s'agit plus seulement de cor- soin d'une programmation optimale. Pourtant, la pro- riger des troubles conductifs, mais de prévenir des aryth- grammation d'un stimulateur ne se résume plus au simple mies, d'améliorer I'hémodynamique contrôle des seuils de stimula- (correction d'une obstruction intraventri- L, programmation tion et de détection mesurés au culaire gauche ou augmentation de la ciné- d'un stimulateur ne s limite repos; elle doit s'intégrer dans tique par resynchronisation ...). Paradoxa- un contexte clinique (âge, lement, il a fallu plus de 30 ans pour

plus au simple contrôle pathologie, arythmies, acti-

comprendre, notamment grâce à I'écho- des seuils de stimulation vité physique...), et surtout cardiographie-doppler, que l'apex ventri- et de détection au repos. utiliser, d'une part les données culaire droit (techniquement, il est vrai, de I'échocardiographie-dop- le plus accessible) était le site de stimulation le plus pler pour l'obtention d'une hémodynamique optimale inadapté, d'un point devue hémodynamique et peut-être et, d'autre part, quand il est réalisable, d'un test d'effort. rythmique. Cela justifie une programmation favorisant Généralement, les paramètres standard de programma- dès que possible une contraction ventriculaire spontanée, tion d'un stimulateur cardiaque sont individualisés juste ou l'application d'un ou de plusieurs sites de stimulation après la pose de celui-ci, et surtout quelques semaines plus plus adéquats. Ces évolutions ont été obtenues grâce tard, quand les seuils des sondes implantées rejoignent aux progrès de l'électronique (gestion et prévention des leur valeur de chronicité. Malgré une évolution vers I'au- arythmies, fonction holter, télémétrie), des sondes plus tomatisation de la programmation (adaptation automa- sophistiquées adaptées aux nouveaux concepts des tique des seuils de stimulation, logiciels de personnalisa- « triples chambres », et parfois à l'association à un tion, ouverturespontanéedesfonctions holter ...), celle-ci

AMC pratique 1 no 146 1 février 2006 1 11

reste chronophage, mais peut (et généralement doit) être aidée par une évaluation échocardiographique au repos et électrocardiographique d'effort. Entre les phénomènes électriques déclenchés au niveau du cœur droit et les conséquences mécaniques au niveau du cœur gauche, les délais électromécaniques sont très variables suivant les patients. Ainsi, dès les premières évaluations doppler, est apparue la nécessité de disso- cier la durée du délai AV, selon que l'activité auriculaire était spontanée ou déclenchée ; mais bien d'autres para- mètres interviennent, dont la plupart ne sont encore éva- lués qu'au repos.

Échocardiographie-doppler L'échocardiographie permet par sa bivalence échogra- phique et doppler une approche reconnue et validée de I'hémodynamique cardiaque. Son caractère non invasif avec une accessibilité généralisée autorise la répétition des examens autant que nécessaire. Ces atouts indiscu- tables en font un outil irremplaçable dans l'optimisation des réglages de stimulateurs cardiaques. Les deux princi- pales cibles dans cette indication sont le réglage du délai auriculo-ventriculaire pour les stimulateurs de type DDD et, de façon plus marginale, le réglage du délai W WGND) dans la stimulation biventriculaire.

Réglage du délai AV

L'avènement de la stimulation cardiaque a révolutionné, dans le milieu du X X siècle, la prise en charge des patients atteints de troubles conductifs. Les premiers pacemakers de type W I se caractérisaient par une écoute et une sti- mulation exclusivement ventriculaires qui généraient potentiellement un asynchronisme auriculo-ventriculaire. Or, sur un plan physiopathologique, la systole auriculaire possède un rôle fondamental dans le remplissage ventri- culaire diastolique, assurant 10 à 15 % du débit cardiaque, en maintenant l'équilibre des pressions de remplissage. La perte de la composante auriculaire par la stimulation ventriculaire pure, ou un DAV mal réglé, est d'autant plus défavorable qu'existe une cardiopathie sous-jacente avec atteinte de la fonction systolique (myocardiopathie dila- tée) ettou de la fonction diastolique. Le retentissement fonctionnel peut être majeur avec survenue de malaises lipothymiques, plus rarement syncopes, aggravation d'une dyspnée, voire apparition de douleurs thoraciques. Ce tableau est fréquent en cas de PR long (> 250 ms) ou de syndrome du pacemaker qui correspond à une systole

auriculaire (conduction rétrograde ou programmation d'un DAV trop long) sur valve mitrale fermée. Le maintien d'une synchronisation AVest doncfondamental quand il est possible. Les délais entre l'écoute ou la stimu- lation auriculaire et la stimulation ventriculaire étant acces- sibles à la programmation, I'échocardiographie permet en quelques instants d'optimiser ce délai afin d'obtenir la meilleure synchronisation auriculo-ventriculaire possible. Sur un plan pratique, cette optimisation est principale- ment fondée sur un enregistrement doppler du flux trans- mitral qui permet de mesurer les différentes composantes diastoliques telles que les vélocités des ondes E et A, le temps de remplissage diastolique et l'intégrale temps- vitesse du spectre mitral. Le flux d'éjection sous-aortique peut également aider avec, comme principaux paramètres, le temps de prééjection aortique et I'IlV sous-aortique, reflet indirect du débit cardiaque. Les délais entre lesspikes de stimulation et les mesures doppler évaluent les diffé- rents délais électromécaniques. Pour une bonne compréhension de l'incidence des réglages, il faut intégrer les conséquences des modifica- tions du DAV qui interviennent sur le cycle précédent (fig. 1). Allongement du DAV Un DAV long se traduit par un rapprochement des ondes E et A, un raccourcissement du temps de remplissage dias- tolique, avec une tendance à la fusion des deux ondes (fig. 1 milieu). La principale conséquence est un remplis- sage diastolique insuffisant, caractérisé par une IlV mitrale moins importante et une durée diminuée. La phase de diastasis est ainsi trop réduite. Cette situation est typique d'un déséquilibre systolo-diastolique, avec une phase dias- tolique insuffisante par rapport à la phase systolique. C'est dans ce contexte de DAV long (en général > 250 ms) que peut apparaître une insuffisance mitrale diastolique par fermeture prématurée de la valve mitrale, en relation avec une inversion du gradient de pression auriculo-ventricu- laire et une interruption du flux antérograde. Ainsi, bien qu'intuitivement, on aurait tendance à vouloir program- mer un DAV long pour favoriser l'émergence d'un rythme ventriculaire spontané (économie du simulateur, contrac- tion ventriculaire plus homogène) ; il est souvent préju- diciable d'un point de vue hémodynamique. Raccourcissement du DAV En diminuant le DAV, on observe principalement une sépa- ration des ondes E et A, dont l'amplitude peut augmen- ter avec l'accroissement du temps de remplissage mitral,

12 / AMCpratique 1 no 146 1 février 2006

et une augmentation de la phase de diastasis. L'ITV mitrale s'en trouve majorée. En conséquence, l'optimisation du DAV s'oriente conceptuellement vers un raccourcissement du délai entre les stimulations atriale et ventriculaire, mais dans une certaine limite. En effet, un raccourcissement extrême du DAV conduit inexorablement au chevauche- ment des systoles auriculaire et ventriculaire (fig. 1 bas). La contraction auriculaire se termine alors sur une valve mitrale fermée par inversion du gradient auriculo-ven- triculaire. Le flux généré par la contraction atriale est donc brusquement interrompu et suivi d'un reflux dans les veines pulmonaires. Sur l'enregistrement doppler, cela se traduit par l'amputation de I'onde A qui diminue en amplitude. Les délais électromécaniques interauriculaires, parfois très longs chez certains patients, favorisent cette amputation, et probablement encore plus lors de I'accé- Iération chronotrope d'effort. DAV optimal Deux méthodes peuvent être utilisées pour le réglage optimal du DAV. La première, la plus scientifique, s'ap- puie sur la formule décrite par Ritter, qui propose de choisir arbitrairement deux délais AV, un court (autour de 50 ms) et un long (170 ms environ) dont on calcule la différence (ici, 120 ms). La différence entre les délais compris entre le spike ventriculaire et la fermeture mitrale pour chaque délai AV est calculée et soustraite à la valeur ci-dessus, puis ajoutée au délai auriculo-ven- triculaire court (ici, 50 ms). En pratique, le DAV optimal est obtenu en ajoutant 30 ms supplémentaire à la valeur obtenue. La seconde méthode, plus subjective, recherche sur 3 à 4

délais AV compris entre 50 et 200 ms la durée de rem- plissage mitral la plus longue possible, I'ITV mitrale la plus ample, sans amputation de I'onde A (fig. 2). Le délai entre le spike ventriculaire et la fin du flux auriculaire doit tou- jours être inférieur au délai entre le spike ventriculaire et le début du flux d'éjection aortique. Si une fuite mitrale est présente, le flux de régurgitation peut aider à positionner le début de la systole ventricu- laire (fig. 3).

Réglage du diélai W (intervalle de stimulation des deux ventricules) Le réglage du délai W des stimulateurs triple chambre est un élément récemment introduit dans le domaine de la resynchronisation biventriculaire, mais qui ne doit en aucun cas occulter le réglage primordial du DAV.

DAV nomal 1

DUppier Mitral ............................... ..................................... -

....................................................................... Doppter Aortique

'

I

Doppler M h 1 ...-.. ..................................... ....................... ..........

- I

Doppkr Mitral .......................................

I FIGURE 1: En haut : défibrillateur auriculo-ventriculaire normal ; au milieu : DAV augmenté ; en bas : DAV diminué.

Le principe de I'optimisation du délai W est fondé sur la question très controversée de la supériorité d'une sti- mulation conjointe des deux cavités ventriculaires ou de la stimulation ventriculaire gauche unique. Alors que certaines études hémodynamiques en aigu tendent à démontrer le net avantage d'une activation VG isolée,

AMCpratique / no 146 1 février 2006 1 13

l'avènement d'un délai VV, réglable sur les derniers modèles de stimulateurs triple chambre jette le trouble dans le champ déjà très complexe de la resynchronisa- tion biventriculaire. Les premières études en échographie- doppler DTI après implantation précoce semblent démon- trer la réalité d'un réglage optimisé pour chaque patient sur une échelle de -20 ms VD à +20 ms VG. Les para- mètres d'appréciation de l'effet du délai W sont princi- palement I'ITV sous-aortique, la fuite mitrale, appréciée en doppler couleur (fig. 5), ou des paramètres moins cou- rants comme le calcul de la dP1dt et l'indice de Tei (somme des temps de contraction isovolumique et de relaxation rapportés au temps d'éjection). En pratique, l'élément fondamental est la nécessité de ne pas modifier le para- mètre au cours des changements de délais VV afin de

minimiser au maximum la variation intrinsèque de la mesure. En raison de la lourdeur de la procédure de réglage, cette optimisation n'est généralement propo- sée actuellement qu'aux patients n'ayant pas de réponse favorable à la resynchronisation biventriculaire après 3 à 4 mois de stimulation avec un délai W nul. L'échocardiographie-doppler est actuellement utilisée pour une meilleure sélection des répondeurs à une resyn- chronisation biventriculaire et I'optimisation du site d'im- plantation ventriculaire gauche par DTI, a strain, strain rate et tissue tracking ». Quel que soit le type de stimu- lateur double ou triple chambre implanté, I'optimisation après implantation du délai AV est indispensable, d'au- tant plus qu'existe une myocardiopathie ou une dys- fonction diastolique. Cette dernière nécessite l'utilisation

14 1 AMCpratique 1 no 146 février 2006

de critères échocardiographiques simples, permettant I'ob- tention d'une meilleure synchronisation auriculo-ventri- culaire. En cas de stimulateur triple chambre, une possibilité d'amélioration des patients a priori non répondeurs peut être obtenue par réglage optimisé du délai W.

On assiste aussi, actuellement, à une extension des indi- cations de I'échocardiographie d'effort ; l'expérience acquise dans l'analyse segmentaire des coronaropathie et les progrès techniques laissent entrevoir une analyse plus approfondie des modifications des flux à I'effort chez les patients stimulés ; cela est particulièrement impor- tant pour les patients les plus limités, afin d'optimiser encore les paramètres programmables chronotropes dépendants (essentiellement les délais AV) et de mieux appréhender l'évolution à I'effort des retards électro- mécaniques.

Épreuve d'effort L'intérêt de l'épreuve d'effort dans la stimulation car- diaque - en dehors de la mise en évidence de certaines indications - s'est amoindri depuis le développement de fonctions holter intégrées, de plus en plus sophistiquées, et I'utilisation de tests de la vie courante mieux adaptés aux besoins physiologiques quotidiens. Cependant, les fonctions holter, y compris incorporant des enregistre- ments endocavitaires (mais qui restent de durée limitée),

ne transmettent que des modes de fonctionnement ou d'enregistrement, sans l'assurance réelle d'une efficacité de stimulation ou d'exhaustivité des enregistrements. Quant aux tests de la vie courante, i ls sont chronophages, sous-maximaux et ... hors nomenclature ! Bien que la majorité des stimulateurs cardiaques actuel- lement implantés intègrent une fonction R (...ate res- ponsive), peu sont évalués par un test d'effort permettant d'optimiser les réglages du (ou des) capteurs intégrés. Les protocoles d'évaluation clinique et les recommanda- tions préconisent souvent I'utilisation du tapis roulant (c'était surtout utile pour les premiers capteurs asservis à l'activité), mais pour une meilleure visibilité des tracés, I'utilisation éventuelle d'EMG « on line » par la tête de télémétrie, voire l'enregistrement simultanée des gaz expi- rés, la bicyclette ergométrique semble plus adaptée. La stimulation doit être également, s i possible, unipolaire, pour une meilleure lecture des tracés, d'autant que les spikes peu voltés peuvent ne pas être restitués lors de I'analyse du signal électrocardiographique par certains matériels d'épreuve d'effort peu performants.

Évaluation des profils chronotropes d'effort

Le but essentiel des tests d'effort est d'évaluer la fonc- tion chronotrope spontanée ou programmée. Quelle que soit la base de temps, auriculaire ou ventriculaire du sti- mulateur, le test d'effort évalue non seulement la

AMC pratique no 146 février 2006 1 15

fréquence cardiaque maximale atteinte, mais aussi sa ciné- tique à I'effort et en récupération - en fonction de l'âge, de la pathologie sous-jacente, et des thérapeutiques médi- camenteuses associées. Les courbes de synthèse chrono- trope sont parfois leurrées en cas d'activation de la sti- mulation dans une ou deux chambres uniquement pendant I'effort ; le suivi en temps réel est donc néces- saire. L'un des buts de ces tests maximaux est I'évalua- tion d'une programmation pertinente des fréquences de fin d'effort ; les valeurs critiques du rythme auriculaire spontané etlou entraîné et du point U1 (DAV + PRAPV) démasquent en effet fréquemment, après une période en Luciani-Wenckebach électronique, une chute brutale de la fréquence d'entraînement ventriculaire (fig. 4). Les délais AV programmés varient généralement selon les fré- quences cardiaques afin d'élever idéalement ce point 211, mais peut-être trop, le risque (méconnu) étant d'am- puter le remplissage télédiastolique. De nombreux patients, notamment lorsque la fonction ventriculaire gauche est altérée, ont une insuffisance chro- notrope, aggravée parfois par un traitement P-bloquant. Sa correction idéale par un stimulateur à fréquence car- diaque asservie se heurte cependant à plusieurs points : - un étalonnage en laboratoire ne correspond pas aux conditions de stimulation du capteur dans celles de la vie quotidienne ; - des relations complexes entre les propriétés ventricu- laires gauches systoliques et diastoliques et I'accéléra- tion chronotrope où interfèrent les pathologies sous- jacentes (ischémie, hypertrophie ... ) ; - une définition optimisée de l'insuffisance chronotrope (généralement définie par une augmentation de moins de 2 battlmin par mUkg1min d'Oz consommé) et de la fréquence cardiaque maximale théorique. Pour les patients à fonction ventriculaire gauche altérée, un plateau ou un pic de V02 est souvent atteint bien avant la fréquence cardiaque maximale théorique (220 -âge), avec des varia- tions individuelles très importantes, malgré un remplis- sage diastolique optimisé par une programmation idéale (mais effectuée généralement par écho-doppler unique- ment au repos) du délai AV. Cela explique au moins par- tiellement les valeurs de V02 plus élevées parfois obser- vées en récupération post-effort, quand la fréquence cardiaque diminue à des valeurs correspondant à un rem- plissage diastolique optimal. Enfin, la programmation juste avant I'effort d'une fonc- tion d'enregistrement holter courte permet, sur certaines

marques, de modéliser secondairement un profil chro- notrope plus adapté par modifications virtuelles des constantes du capteur.

Variation des seuils

Les seuils de détection et de stimulation varient peu à I'ef- fort dans les configurations de stimulateurs classiques WIR, DDDR) ; les modesVDD - et a fortiori DDD -à sonde unique font exception ; le dipole flottant, moins stable dans une oreillette droite qui se dilate par augmenta- tion du retour veineux à I'effort, rend compte des fré- quents défauts de détection. La recherche automatisée des intensités de stimulation minimales nécessaires peut induire des a curiosités » au cours des tests d'effort (a triple spikes D d'un double chambre sur un système d'autocap- ture par exemple). L'expérience manque encore pour les resynchronisations biventriculaires, mais des défauts de capture ventriculaire gauche d'effort ne sont pas rares, attestés par un élargissement brutal et un changement d'axe des complexes électroentraînés.

Autres points particuliers

Ils sont anecdotiques, parfois suspectés par les signes fonc- tionnels des patients, mais souvent asymptomatiques ; dans tous les cas où elle est possible, l'épreuve d'effort reste riche d'enseignements, révélant des comportements parfois aberrants d'algorithmes de prévention d'arythmie (« over driving D excessif sur simple tachycardie sinusale d'effort, a burst » inapproprié sur myopotentiels ...) ou leur mise en défaut (arythmie peu voltée non détectée mais attestée par les électrocardiogrammes endocavi- taires). L'enregistrement conjoint des marqueurs d'évé- nements, expliquant le comportement électronique des stimulateurs, est alors souvent nécessaire. Parmi les avan- cées les plus récentes, les constructeurs ont innové dans les mécanismes de prévention des arythmies supraven- triculaires, que les enregistrements holter ont montré très fréquentes, notamment en cas de dysfonction sinusale. La stimulation cathécholergique des tests d'effort aide à différencier les mécanismes des déclenchements et à opti- miser la programmation de ces algorithmes spécifiques et variables selon les constructeurs. Des malaises persistants liés à une surdétection de myo- potentiels peuvent n'être détectés que par I'effort (fig. 5). Chez des patients porteurs de défibrillateur associé, et devant parfois intégrer des programmes de réentraîne- ment à I'effort dans le contexte d'une insuffisance

16 1 AMCpratique 1 no 146 1 février 2006

É p r e u v e s fonctionnelles et stimulateurs cardiaqu

cardiaque, le comportement chronotrope, le déclenche- ment d'arythmie d'effort, leur détection adéquate est importante à vérifier par un test maximal.

Autres examens complémentaires L'utilisation d'autres examens complémentaires est plus anecdotique, ou releve de la recherche clinique. Ainsi, l'évaluation objective de la capacité aérobie par mesure des gaz expirés est plus précise, riche d'enseignements physiologiques (évaluation des capteurs asservis à la ven- tilation, détermination du seuil ventilatoire pour mieux adapter les capteurs aux nécessités de la vie courante, esti- mation du volume d'éjection systolique par le pouls d'oxy- gène...), mais souvent inutile à l'échelon individuel. Elle ne peut d'ailleurs distinguer la part d'une amélioration fonctionnelle liée à une meilleure hémodynamique centrale (débit cardiaque) de celle d'une compensation par une meilleure utilisation et extraction périphérique musculaire. Après resynchronisation biventriculaire, elle facilite cepen- dant la détermination de la fréquence cardiaque maximale optimale, souvent nettement inférieure à la théorique,

en fonction de la cinétique de VOz. Les holter classiques sont devenus obsolètes avec l'apparition de fonctions holter intégrées dans les stimulateurs cardiaques les plus modernes, sauf en cas de malaises persistants et inexpliqués. Enfin, la ventriculographie isotopique ne trouve que quelques indications résiduelles en recherche clinique.

Conclusion Une évaluation échocardiographique avec doppler et un test d'effort permettent de programmer idéalement les paramètres des stimulateurs cardiaques ; leur sophis- tication et le développement des resynchronisations biventriculaires les rendent d'autant plus nécessaires pour une programmation individualisée optimale du volume d'éjection et du profil chonotrope ; un champ d'investi- gation clinique très large persiste pour une meilleure com- préhension physiopathologique, sélection des répondeurs et optimisation de la resynchonisation biventriculaire dans l'insuffisance cardiaque, ainsi qu'une programmation personnalisée plus simple grâce à ces techniques d'évaluation.

Références

1. Janosik DL, Pearson AC, Buckingham TA, et al. The hemodynamic method of determination of the optimal atriowntricular delay in patients after benefit of diierential atrioventricular delay intervals for sensed and paced atrial biventricular stimulation. Paang Clin Electrophysiol 2004;27(1):5864. events dunng physiologie pacing. J Am Coll Cardiol 1989;14(2):499-507. 4. Sax JJ, Ansalone 4 Breithart OA, et al. Echocardiographic valuation of

2. Rier i! Lelieve T, Lavergne T, et al. Quick determination of the cardiac resynchronisation therapy: ready for routine clinical use? J Am Coll optimal AV delay at rest in patients paced in DDD mode for complete AV block. Cardiol2004;44:1-9. Eur J Cardiac Pacing Electrophysol 1994;4:P54. 5. Kindermann M. khwaab B. Finkler N, et al. Defining the optimal

3. MeluUn J, Nwak M, Mullennra J. A fast and simple echocardiographic upper heart rate limit during exercise. Eur Heart J 2002;23:1301-8.

+ En prarlque : ~eva~uatron ecnocaraiograpnrque avec doppl et le test d'effort permettent la pro

AMCpratique 1 no 146 1 février 2006 1 17