Oxygénation tissulaireOxygénation tissulaire

J. DuranteauJ. DuranteauUniversité Paris-SudUniversité Paris-Sud

Hôpital de BicêtreHôpital de Bicêtre

ATPATP

Fonction mitochondriale

ConvectionVO2 = IC. (CaO2 - CvO2).10).10

DiffusionVO2 = KO2 (PvO2 - PmitO2)

O2

Index cardiaqueIndex cardiaque HémoglobineHémoglobine MicrocirculationMicrocirculation

ConvectionConvection

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

EO2EO2critiquecritique

LactateLactate

300Oxygen uptake (mL/min/m2)

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

0

0 200 400 600 800 1000

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

ConvectionConvection

Endothélium

Effet Fahraeus-Lindqvist

Hte micro/Hte macroHte micro/Hte macro

Artériel veineuxArtériel veineux1,01,0

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

Van Der Linden P et al., Anesthesiology. 99:97-104, 2003.Van Der Linden P et al., Anesthesiology. 99:97-104, 2003.

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 cardio-vasculaires= malades avec ATCD cardio-vasculaires

Hypovolémie : baisse de viscosité et bas débitsHypovolémie : baisse de viscosité et bas débits

Sepsis : altération microcirculatoireSepsis : altération microcirculatoire

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

TT

TT

TT T T

Endothelium

300

200

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

400

0

200

300

100

100

0 60 min

500

Control

Hemorrhage

Low ETX (1.5 mg/kg)

High ETX (1.5 mg/kg)

0 60 min

0

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

400400

00

200200

300300

100100

0 60 120 min0 60 120 min

500500

ControlControl

ETXETX

ETX + NE + ArgETX + NE + Arg

ETX + NEETX + NE

ATPATP

Fonction mitochondriale

ConvectionVO2 = IC. (CaO2 - CvO2).10).10

DiffusionVO2 = KO2 (PvO2 - PmitO2)

O2

POPO2 2 extracellulaireextracellulaire

POPO2 2 mitochondrialemitochondriale

OO2 2 fluxflux ∆ ∆ POPO22

ATPATP

Fonction mitochondriale

ConvectionVO2 = IC. (CaO2 - CvO2).10).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.

0 20 40 60 80 1000

5

10

15

20

Ad

en

ine

nu

cle

oti

de

co

nc

en

tra

tio

ns

Ad

en

ine

nu

cle

oti

de

co

nc

en

tra

tio

ns

(nm

ole

s/m

illio

n c

ells

)(n

mo

les/

mill

ion

cel

ls)

Oxygen tension (torr)Oxygen tension (torr)

ATPATPADPADPAMPAMP

GRS Budinger et al.Am. J. Physiol. 270: L44-L53, 1996.GRS Budinger et al.Am. J. Physiol. 270: L44-L53, 1996.

Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995.

Oxygen (µM)Oxygen (µM)

0 5 10 150 5 10 15 Time (min)Time (min)

200200

100100

00

MtMt

SuccSucc

ADP 350 µMADP 350 µM

NONO

0.4 1.0 2.0 3.0 µM0.4 1.0 2.0 3.0 µM

Takehara et al. Arch. Biochem. Biophys.323, 27-32, 1995.

Oxygen (µM)Oxygen (µM)

0 5 10 150 5 10 15 Time (min)Time (min)

200200

100100

00

MtMt

SuccSucc

ADP 600 µMADP 600 µM

NO (0.8 µM)NO (0.8 µM)

NONO

NONO

NONO

King C et al. Crit Care Med 1999; 27:2518-2524.

OO22 consumption (ng.atom.min consumption (ng.atom.min-1-1.mg.mg-1-1))

ControlControl

1.81.8

1.41.4

11

0.60.6

0.20.2

00

LPSLPS

Unno N. Gastroenterology 1997; 113:1246-1257.

µg MTT-FZ / mg DNA µg MTT-FZ / mg DNA

Control LPS LPS + AGuanidineControl LPS LPS + AGuanidine

100100

8080

6060

4040

2020

00

Mitochondrial oxygen consumptionMitochondrial oxygen consumptionIn permeabilized muscle fibers In permeabilized muscle fibers

(µmol O2/h/mg)(µmol O2/h/mg)

L ’Her E and Sebert P. AJRCCM 164. 1444-1447, 2001.L ’Her E and Sebert P. AJRCCM 164. 1444-1447, 2001.

H0H0

0.13 ± 0.010.13 ± 0.010.09 ± 0.010.09 ± 0.010.12 ± 0.010.12 ± 0.01

H4H4

0.12 ± 0.010.12 ± 0.010.07 ± 0.010.07 ± 0.010.12 ± 0.010.12 ± 0.01

VO2-PMVO2-PMVO2-SucciVO2-SucciVO2-Asc-TMPDVO2-Asc-TMPD

H0H0

0.14 ± 0.010.14 ± 0.010.12 ± 0.010.12 ± 0.010.13 ± 0.010.13 ± 0.01

H4H4

0.11 ± 0.010.11 ± 0.010.11 ± 0.010.11 ± 0.010.12 ± 0.010.12 ± 0.01

Sham (n=5)Sham (n=5) Sepsis (n=5)Sepsis (n=5)

Adrie C et al. AJRCCM

2001; 164:389-395.

% cells with depolarized mitochondria (% ∆% cells with depolarized mitochondria (% ∆m)m)

ControlControl

2525 2020 1515 1010 55 00

7-10 d7-10 d<72 h<72 h dischargeddischarged

SurvivorsSurvivors

3030 2525 2020 1515 1010 55 00

Non-survivorsNon-survivors

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

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

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