PMC

Mécanismes d’action

Les découvertes animales et de laboratoire au cours des années 1980 et 1990 ont permis une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires sous-jacents à l’hypothermie, aidant à définir des stratégies adéquates de refroidissement et à prévenir d’éventuels effets secondaires.

Dans les années 1950 et 1960, lorsque les premières procédures de refroidissement ont été réalisées, on a supposé que les effets bénéfiques de l’hypothermie étaient liés à la réduction des demandes métaboliques cérébrales. Bien que cette affirmation soit correcte (une diminution du métabolisme cérébral de 6% à 10% pour chaque degré de réduction de la température corporelle a été observée), ce n’est pas le mécanisme unique impliqué.

Les lésions cérébrales après un arrêt cardiaque peuvent être considérées comme un modèle de lésion ischémique-reperfusion. Les résultats sur des animaux et en laboratoire au cours des années 80 et 90 ont montré une augmentation de l’apoptose, un dysfonctionnement de l’activité mitochondriale et une altération de la fonction de la pompe ionique contrôlant l’afflux de calcium dans les cellules. Pendant le refroidissement, une inhibition de l’activation de l’enzyme caspase, une prévention du dysfonctionnement mitochondrial, une diminution de la surcharge des neurotransmetteurs excitateurs et une modification des concentrations d’ions intracellulaires ont été observées. Le système immunitaire est également activé dans le cerveau blessé. Une heure après l’insulte ischémique, une augmentation des molécules inflammatoires (interleukine-1, facteur de nécrose tumorale alpha) libérées par la microglie, les cellules endothéliales et les astrocytes est détectable. Ce phénomène est associé à la chimiotaxie et à l’activation du système du complément facilitant le passage des neutrophiles, des macrophages et des monocytes dans l’endothélium.

De nombreuses expériences sur des animaux et certaines études cliniques ont montré que l’hypothermie supprime les réactions inflammatoires induites par l’ischémie et la libération de cytokines pro-inflammatoires et diminue la production d’oxyde nitrique, qui est un agent clé dans le développement de lésions cérébrales post-ischémiques. De plus, l’hypothermie peut altérer la fonction des neutrophiles et des macrophages, réduisant ainsi le nombre de globules blancs.

Un autre mécanisme de dommages est lié à l’augmentation des radicaux libres tels que le superoxyde, la peroxynitrite, le peroxyde d’hydrogène et les radicaux hydroxyles qui jouent un rôle important dans la détermination de la récupération ou de la mort des cellules blessées. Le refroidissement semble réduire la production de radicaux libres et atténuer les dommages, permettant aux cellules une meilleure récupération après une blessure. Cette fonction et la capacité à préserver l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique déterminent également une réduction de l’œdème cérébral et de l’hypertension intracrânienne qui en résulte.

En outre, l’utilisation du glucose dans le cerveau est affectée par l’ischémie-reperfusion, et il existe des preuves suggérant que l’hypothermie peut améliorer le métabolisme du glucose dans le cerveau; en particulier la capacité du cerveau à utiliser le glucose.

Une perturbation de l’équilibre des substances vaso-actives telles que l’endothéline, le thromboxane A2 (TxA2) et la prostaglandine I2, à la suite d’un événement ischémique ou traumatique, peut entraîner une vasoconstriction, une hypoperfusion et une thrombogenèse dans les zones lésées du cerveau.

Plusieurs études ont montré comment l’hypothermie affecte la sécrétion locale de ces agents dans le cerveau et dans d’autres sites reproduisant l’hémostase naturelle des agents vasoactifs.

Chez certains patients, au cours de la phase post-ischémique, il est également détectable une activité épileptique, probablement associée aux lésions cérébrales en cours. L’hypothermie est associée à une réduction de l’activité convulsive, offrant une neuro-protection adéquate.

L’hypothermie augmente l’expression des gènes dits précoces immédiats, qui font partie de la réponse protectrice du stress cellulaire aux blessures, et stimule l’induction de protéines de choc froid, qui peuvent protéger la cellule contre les blessures ischémiques et traumatiques. L’ischémie-reperfusion entraîne également une augmentation substantielle des taux de lactate cérébral qui se réduisent pendant le refroidissement. L’importance de l’effet protecteur de l’hypothermie sur le cerveau peut également être déduite par l’observation que la fièvre est associée à un risque accru d’issue défavorable, aggravant la mortalité des lésions cérébrales.

Stratégie de refroidissement

Grâce à une meilleure connaissance des mécanismes d’hypothermie, une approche raisonnée et une gestion de la stratégie de refroidissement ont été établies et trois phases principales identifiées.

La première est la phase d’induction, avec pour objectif d’atteindre une légère hypothermie (une température à cœur comprise entre 32 °C et 34°C), dès que possible. Certaines expériences sur des animaux suggèrent que la neuro-excitotoxicité ne peut être bloquée ou inversée que si le traitement est initié aux tout premiers stades de la cascade neuro-excitatrice. D’autres études ont rapporté des délais un peu plus larges, allant de 30 minutes à 6 heures maximum. La possibilité d’atteindre l’hypothermie sur le terrain pour un arrêt cardiaque hors hôpital fait encore l’objet de débats. Un essai insuffisamment alimenté a démontré une tendance vers un meilleur résultat neurologique lorsque le refroidissement a été commencé hors de l’hôpital avec une perfusion rapide de solution saline à 4 ° C, et les données préliminaires de l’étude PRINCE ont montré que le refroidissement avant ROSC avec un dispositif de refroidissement nasal est réalisable, et dans certains groupes de patients a permis un taux de survie intact neurologiquement plus élevé par rapport au TH commencé à l’hôpital. La deuxième phase est celle de la maintenance, dans le but de maintenir la température à cœur aussi proche que possible de la cible (fluctuation maximale 0,2-0,5 0C).

La troisième phase est la période de réchauffement, qui consiste en un retour lent et contrôlé à la normothermie (0,2-0,3 0C / h). Cette phase commence 24 heures après l’induction de l’hypothermie et se termine lorsque le patient atteint la normothermie. Le refroidissement lent évite les fluctuations hémodynamiques violentes et les troubles des électrolytes et prévient l’hypoglycémie due à une sensibilité accrue à l’insuline. De plus, certaines études suggèrent qu’un réchauffement rapide pourrait inverser certains effets protecteurs de l’hypothermie, tandis qu’une diminution significative de la saturation en oxygène veineux jugulaire lors du réchauffement rapide du patient après une chirurgie cardiaque est démontrée, et l’incidence et la gravité de la désaturation du bulbe jugulaire peuvent être atténuées par un réchauffement plus lent.

Chaque phase est caractérisée par des changements physiologiques. Le frisson est une stratégie de protection activée par l’organisme humain contrairement à la perte de température et entraîne une augmentation indésirable du taux métabolique et de la consommation d’oxygène.

Sa prévention et son traitement agressif nécessitent des étapes ultérieures: refroidissement rapide en dessous de 34 °C, administration de magnésium, sédation et analgésie adéquates, et éventuellement blocage neuromusculaire. Certains auteurs décrivent les avantages du réchauffement de la peau pendant le refroidissement. La prévention et le traitement des frissons sont d’une importance primordiale pour éviter la perte de bénéfices.

Pendant une hypothermie légère à modérée (32 ° C – 34 ° C), le débit cardiaque diminue de 25% à 40%, principalement en raison d’une diminution de la fréquence cardiaque; puisque la diminution métabolique dépasse la réduction du débit cardiaque, le résultat du système circulatoire global est inchangé ou amélioré. À 32 ° C, la fréquence cardiaque diminue généralement d’environ 40 à 45 battements par minute et lorsque la fréquence cardiaque diminue, la fonction systolique augmente généralement. Inversement, la contractilité myocardique diminue lorsque des agents chronotropes sont administrés ou qu’une stimulation est mise en place; si une augmentation de la fréquence cardiaque est nécessaire, un réchauffement du patient à une température légèrement plus élevée peut suffire. L’apparition d’arythmies malignes n’est décrite que pour une hypothermie sévère.

L’augmentation du retour veineux induite par l’hypothermie peut entraîner une activation du peptide natriurétique auriculaire et une diminution des taux d’hormone anti-diurétique entraînant une augmentation marquée de la diurèse, pouvant entraîner une hypovolémie, une perte d’électrolyte rénal et une hémoconcentration avec une viscosité sanguine accrue. L’hypovolémie est la cause la plus fréquente d’instabilité hémodinamique pendant la phase d’induction, sa prévention et son traitement rapide sont d’une importance cruciale.

L’hypothermie induit également des troubles électrolytiques: pendant la phase d’induction, les niveaux de potassium et de magnésium diminuent en raison de la perte urinaire et du déplacement intracellulaire. Alors que la correction des électrolytes peut prévenir les arythmies, il est nécessaire de considérer que dans la phase de réchauffement, le mouvement des électrolytes se produit dans la direction opposée.

Chez les patients refroidis, une réduction du métabolisme est également observée. L’apport calorique et la ventilation mécanique doivent être diminués afin d’équilibrer l’O2 et le CO2 et d’éviter les altérations susceptibles d’aggraver la lésion ischémique / de reperfusion.

Une diminution de la sécrétion d’insuline et, chez de nombreux patients, une résistance à l’insuline modérée (et parfois sévère) est observée. Cela peut entraîner une hyperglycémie et / ou une augmentation significative des doses d’insuline nécessaires pour maintenir le taux de glucose dans une plage acceptable.

Malgré les tests de coagulation standard ne montreront aucune anomalie à moins qu’ils ne soient effectués à la température centrale réelle du patient, en raison des effets sur la numération plaquettaire et la fonction, la cinétique des enzymes de coagulation et d’autres étapes de la cascade de coagulation, l’hypothermie produit une légère diathèse hémorragique.

L’hypothermie ne commence à affecter la fonction plaquettaire que lorsque la température diminue en dessous de 35 ° C, et d’autres facteurs de coagulation sont affectés lorsque la température diminue en dessous de 33 ° C; le risque de saignement cliniquement significatif induit par l’hypothermie chez les patients qui ne saignent pas déjà activement est très faible.

La clairance des médicaments est affectée par le refroidissement, la demi-vie est augmentée et des concentrations plasmatiques plus élevées sont obtenues avec les mêmes doses. Cela doit être gardé à l’esprit lors de l’administration de sédatifs, d’analgésiques, d’agents de blocage neuromusculaire ou d’autres médicaments requis.

Plusieurs preuves montrent que l’hypothermie peut supprimer l’activité épileptique, même si pendant l’administration de médicaments antiépileptiques pour la sédation du patient, une surveillance continue de l’EEG est recommandée en cas de suspicion d’activité épileptique convulsive ou non convulsive, en particulier lorsque des relaxants musculaires sont nécessaires pour contrôler les frissons.

L’hypothermie altère les fonctions immunitaires et inhibe diverses réponses inflammatoires, augmentant le risque d’infections. L’incidence de la pneumonie est décrite pour augmenter dans certains cas, en particulier pour l’hypothermie prolongée et certains auteurs suggèrent des traitements prophylactiques. Une attention appropriée doit être portée aux soins des plaies.

D’autres altérations mineures, comme une altération transitoire de la fonction intestinale ou une numération des amylases, se produisent mais elles se normalisent une fois la normothémie atteinte.

Dans le tableau 2, une liste des tests de laboratoire et instrumentaux que nous utilisons dans notre département pour surveiller et prévenir les changements, les effets secondaires et les complications potentielles dues à la TH.

Méthodes de refroidissement

Après avoir identifié le patient à refroidir et exclu les conditions qui contre-indiquent TH (tableau 1), les cliniciens doivent commencer à refroidir dès que possible et envisager les différentes options pour obtenir la température cible.

Les besoins d’autres procédures telles que l’intervention coronarienne percutanée ne doivent pas retarder le refroidissement, car l’angioplastie coronarienne transluminale percutanée s’avère réalisable et sûre.

Tout d’abord, une sonde de température doit être positionnée. Le site choisi pour mesurer la température à cœur est d’une importance capitale. Le cathéter artériel pulmonaire est l’étalon-or pour la détection de la température à cœur, mais les risques liés à la procédure doivent être pris en compte; les sondes œsophagiennes et vésicales sont moins précises et plus lentes dans la détection des changements de température, mais largement utilisées en raison d’une corrélation élevée avec la température centrale, d’un positionnement relativement simple et de peu d’effets secondaires.

Des sondes tympaniques sont également utilisées, particulièrement indiquées pour les mesures hors hôpital, elles sont rapides et faciles à placer, peuvent refléter la température du cerveau mais les lectures peuvent parfois être inexactes.

La meilleure façon d’obtenir un refroidissement rapide, un maintien de la température et un réchauffement lent et contrôlé est d’intégrer différentes méthodes de refroidissement.

L’administration de fluides froids en phase d’induction est une procédure courante, pratique, efficace, sûre et bon marché. Un bolus rapide de 20-30 ml / kg de solution saline isotonique à 4 ° C est efficace pour diminuer la température et son utilisation est étayée par de multiples preuves en milieu préhospitalier comme aux urgences.

Les dispositifs de refroidissement modernes fonctionnent de manière contrôlée, mesurant en permanence la température du patient et modifiant par conséquent la température des éléments de refroidissement (cathéters, tampons ou couvertures).

Les dispositifs de refroidissement intravasculaire permettent d’obtenir un contrôle serré de la température mais sont affectés par les risques et les complications du cathétérisme veineux central.

Les dispositifs de refroidissement de surface permettent un bon contrôle de la température, sont bien tolérés et relativement sûrs en raison de la faible fréquence de surrefroidissement et de l’absence de complications de cathétérisme vasculaire et sont utiles pour le maintien de la normotermie après refroidissement. Ces deux types d’appareils représentent, pour le moment, le meilleur choix pour la période de maintenance et de réchauffement. Les données préliminaires de l’étude PRINCE montrent que le refroidissement intranasal est réalisable et efficace et d’autres études sont nécessaires pour confirmer les avantages sur les résultats lorsqu’il est utilisé en milieu extra-hospitalier.

Des méthodes peu coûteuses telles que recouvrir le patient de glace ou placer des packs de glace sur l’aine, le cou et les aisselles sont également utilisées. Ces techniques sont bon marché mais manquent de contrôle en boucle avec la température corporelle centrale et exposent le patient à un risque de refroidissement excessif, ne permettent pas un contrôle serré de la température, ne permettent pas un réchauffement contrôlé et entraînent une charge de travail supplémentaire pour les infirmières.

D’autres méthodes telles que le lavage de la cavité corporelle, l’immersion dans l’eau glacée du corps entier, les casques de refroidissement ou les dispositifs extracorporels sont moins utilisées en raison d’un manque d’efficacité ou de risques et coûts / efficacité plus élevés.