Détection du bronchospasme lors du test de provocation

Mdmoires originaux

D6tection du bronchospasme lors du test de_provocation R. MARCELLEI, J. JUCHMES 2, L. MOTTARD 3, C. GROETENBRIEL 4

RESUME

SUMMARY

Cbez 161 asthmatiques pris au hasard, sont eonfront~s les mdrites respectifs de la mesure du V E M S et de la mise en ~vidence de I'asynehronisme ventilatoire en tant que t~moins d'un bronehospasme, spontan~ ou provoqu& En I'absence d'un brunchospasme, tandis que les enregistrements contr61es indiquent que tous les sujets sont indemnes des signes barom~triques de I'asynchronisme ventilatoire, les performances spirom~triques sont tr~s variables : elles sont comprises entre 20 et 135 p. cent de la valeur pr~dite. De m~me, alors que ie bronehospasme engendr~ au cours du test de provocation s'indique chaquc fois par une ventilation asynchrone, ia variation du V E M S peut simuitan~ment ~tre faible, non significative, voire s'effectuer darts le sens d'une augmentation par rapport au eontrble. La raise en ~vidence de I'asynchronisme ventilatoire est donc un t~moin nettement plus stir du bronchospasme. Elle s'effeetue tr~s ais~ment par une technique/i la port~e de tout pratieien : I'interruption du courant a~rien.

Detection of bronchospasm by histamine inhalation test. - Spirometric data and ventilatory asynchronism are compared in 161 randomly-chosen asthmatic patients for uncovering s p o n t a n e o u s or induced bronchospasm. U n d e r control conditions, while according to the ventilatory asynchronism criterion no b r o n c h o s p a s m is present, spirometric values vary from 20'to 135 p. cent of the predicted numbers. On the other hand, the b r o n c h o s p a s m induced by histamine inhalation produces systematically some irregularities of the ventilation ; these are indicated by erratic variations of the m o u t h pressure through the interrupted airflow technique. U n d e r the same conditions, the MEV variations can be insignificant diminutions as well as appreciable improvements. It is concluded that the detection of ventilatory asynchronism by the interrupted airflow technique is a more reliable test for bronchospasm than spirometry is.

En pratique quotidienne l'exptoration fonctionnelle respiratoire fait appel h la spirom6trie de pr6f6rence aux techniques m6caniques ventilatoires. C'est notamment le cas pour les tests de provocation bronchique dont l'interpr6tation, depuis une d6cennie, repose davantage sur les modifications du VEMS que sur les variations de la r6sistance dynamique ou la mesure des troubles de la distribution a6rienne. II faut en effet admettre que la pl6thysmographie, en raison des d6phasages cr66s lors du bronchospasme, expose ~ des difficult6s de mesure (Alpers et Guyatt, 1967 [1] ; Mochizuki, 1979 [9]) et que le cath6t6risme cesophagien est une approche inconfortable pour mesurer la pression intrathoracique. En outre, la bronchoconstriction, lorsqu'elle si~ge isolbment au niveau des bronchioles p6riph6riques, peut laisser intactes les.r6sistance s dynamiques pulmonaires globales en raison du grand hombre de pareils conduits et du faible d~bit a6rien qui par-

court chacun d'eux (Colebatch et coll., 1966 [3] ; Woolcock et coll., 1969 [14]). Quoique l'acc6s de spasme asthmatique concerne aussi bien les gros troncs que les bronchioles p6riph6riques (Dulfano et Hewetson, 1966 [4] ; McFadden et Lyons, 1969 [6]), on en arrive ainsi ~ admettre que la perte du VEMS est en meilleure relation avec le bronchospasme que ne l'est l'accroissement des r6sistances dynamiques pulmonaires (Bouhuys et Van de Woestijne, 1970 [2]). Du m~me coup, on simplifie l'exploration fonctionnelle respiratoire que des techniques de plus en plus 61abor6es avaient rendue accessible aux seuls initi6s. Toutefois, la m6thode spirographique, globalisant les anomalies, ne peut distinguer les troubles de distribution a6rienne caract6ristiques engendr6s par la crise d'asthme. Otis et coll. (1956) [10] ont remarquablement analys6 les in6galit6s ventilatoires cr66es par le bronchospasme/t la fois dans l'espace, illustr6es par la perte de compliance dynamique (Colebatch et

MaRre de Recherche au FNRS ; 2 Chef de Travaux /l l'Institut L6on Fredericq, Physiologie, Universit6 de Liege ; 3 M6decin collaborateur du Fonds des Maladies professionnelles ; 4 Conseiller rn6dical du Fonds des Maladies professionnelles. Tir6s ~ part : D r R. Marcelle, Institut L6on Fredericq, Physiologie, 17, place Delcour, B 4020 LII~GE (Belgique). Requ le 22 d~eemhre 1982. Aeeept~ le 20 jaavier 1983.

MARCELLE R., J U C H M E S T., MOTFARD D, L., GROETENBRIEL C. - D~tection du bronchospasme Iors du test de provocation. Rev. fr, Allergol., 1983, 2 3 (n ° 2), 81-86.

• R. M A R C E L L E E T COLLABORATEURS/

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Fig. 1. - Lors d'un test de provocation bronchique, variations de d6bit a~rien, de pression buccale et de volume pulmonaire enregistr6s pendant l'interruption it~rative h deux temps (15 ms et 150 ms), du courant a6rien ~ la bouche. A, Bet C sont des fragments d'enregistrements obtenus respectivement en conditions de contrble, en presence d'asynchronisme ventilatoire engendr6 par rinhalation d'un a6rosol d'histamine et apr~s qu'un a6rosol d'isopropylnoradr~naline ait ~limin6 le bronchospasme provoquC En A, la premiere partie est enregistr6e h petite vitesse (10 mm/s) afin d'illustrer raUure des variables obtenues en continu. La deuxi~me partie de A, ainsi que Bet C sont des exemples inscrits ~t plus grande vitesse (25 mrcds) offrant les d~taits des variations de pression buccale dans les trois conditions (voir le paragraphe ,, Techniques, dans le texte).

coll., 1966 131 ; Woolcock et coll., 1969 [13, 141) et dans le temps, off elles conduisent & la ventilation asynchrone. Tirant parti de cette analyse, Petit (1966) [111 a fait la d6monstration, tout aussi remarquable, de la simultan6it6 des seuils de la dyspn6e, des sibilances qui la caract6risent et de l'expression barom6trique de l'asynchronisme ventilatoire lors des acc6s d'asthme provoquds. La technique de Finterruption it6rative du courant a~rien qu'il a utilis6e cette fin est offerte, depuis, h la pratique quotidienne des tests de provocation bronchique (Marcelle et Petit, 1967 [8]). En effet, au cours de tels tests, le praticien est moins soucieux de mesurer l'intensit6 du bronchospasme provoqu6 que de disposer d'un indice objectif lui permettant de contr61er le d6passement d'un seuil conventionnel de r6ponse bronchique ~t l'agent spasmog6ne. Nous avons compar~ les m~rites respectifs du VEMS et de la d6tection de l'asynchronisme ventilatoire comme indices du seuil bronchospastique chez 161 asthmatiques tout venant, soumis au test de provocation ~ l'histamine. Les r~sultats sont discut~s et eritiqu6s par l'analyse statistique.

METHODES Techniques

Le VEMS est obtenu au moyen d'un spirom~tre (Pulmonet) comportant une admission automatique d'O2. Le seuil d'asynchronisme ventilatoire est mis en

6vidence par l'enregistrement continu des variations de pression buccale engendr6es par l'interruption it6rative du courant a~rien ~ la bouche, k'interrupteur utilis6 (Van Der Heyden) est con~u selon les principes d~finis par Petit et coll. (1963) [12] : il ferme le circuit alternativement pendant 15 et 150 ms, ~t la fr6quence de 6/s. Entre chaque interruption, le circuit est ouvert pendant 80 ms. En conditions normales, les variations de pression buccale associ6es aux interruptions br6ves ou longues ont une forme rectangulaire, ear l'6galisation des pressions alv6olaire et buccale est instantan6e (Petit, 1966 [111). En outre, la variation de pression buccale correspondant h l'interruption br+ve a une amplitude identique ~t l'interruption longue qui lui succ6de puisque la pression alvdolaire ne peut ~tre qu'insensiblement modifi6e entre deux mesures s6par6es de 80 ms (fig. 1 A). Avec l'asynchronisme ventilatoire, apparaissent des in~galit6s de pression alv6olaire dans le temps. Elles se traduisent par deux modifications caract~ristiques des variations de la pression buccale : celles engendr6es lors des interruptions tongues sont curvilignes et ont une amplitude plus grande que celles qui correspondent aux interruptions br~ves (fig. 1 B). Ces deux modifications traduisent le retard d'fquilibration des pressions alv~olaire et buccale crY6 par l'in6galit6 des pressions alv6olaires. Elles disparaissent d6s qu'un bronchodilatateur supprime les troubles de la distribution a~rienne (fig. 1 C). Les variations de pression buccale sont mesur6es par un 61ectromanom+tre (Elema) dont les r6ponses Rev. fr. AllergoL, 1983, 23, 2

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/ D E T E C T I O N DU B R O N C H O S P A S M E •

sont lin6aires jusqu'5- 300 cycles/s. Simultan6ment le dSbit aSrien est obtenu par un pneumotachographe (Fleish, 1956 [5]) reliS ~t un 61ectromanom&re diffSrentiel (Elema). Enfin, l'int6gration des 6quivalents 61ectriques du dSbit a6rien (Pneumom6tre, Elema) fournit les variations de volume. Les trois variables, pression buccale, dSbit aSrien et volume pulmonaire, sont inscrites simultan6ment au moyen d'un inscripteur ~ projection d'encre (Mingograf, Siemens).

Sujets examin6s L'~tude porte sur 161 sujets masculins tout venant, ~gSs de 24 ~ 76 ans, rSpondant 5- diverses nationalit6s (beige, italienne, espagnole...). Tous sont reconnus souffrant d'un asthme allergique d'origine professionnelle sur la foi de l'anamn~se, des r6ponses anaphylactiques cutan6es et de la prdsence d'une hyperr6activitfi bronchique aux agents bronchoconstricteurs. Ils sont examin6s dans le cadre d'un contr61e d'une expertise m6dicale r6alis6 au si6ge du Fonds des maladies professionnelles.

Marche de l'exploration Le sujet, en position assise, respire calmement travers l'interrupteur de courant aSrien et le pneumotachographe. Un enregistrement contr01e permet de v6rifier l'absence ou la prSsence d'un asynchronisme ventilatoire spontanS. Sans quitter son si6ge, il lui est alors commands d'effectuer 3 manoeuvres successives de CV et de VEMS. Ensuite, si le contr01e indique que la ventilation est synchrone, on proc6de & l'administration d'un a6rosol d'histamine. A cette fin, le sujet est ~ nouveau connects ~ l'interrupteur de courant aSrien dont la sortie est reli6e par un tube en T 5- un circuit ouvert oh circule tant0t de l'air, tantOt de l'air entrainant l'aSrosol, soit d'histamine, soit d'isopropylnoradr6naline (Alupent). Ces aSrosols, sont fabriqu6s au moyen d'ultrasons (Mistogen) ~ partir d'une solution fi 1%o ou 1 % d'histamine et d'une solution ~ 1 % d'isopropylnoradr6naline. Le sujet inhale d'abord l'a6rosol de la solution d'histamine 5- 1%ojusqu'~t l'apparition des premiers signes d'asynchronisme ventilatoire au niveau de l'enregistrement qui se d6roule en continu pendant toute la dur6e du test. En l'absence de r6action bronchique appr6ciable, cette inhalation est interrompue apr6s une dur6e maximale de 2 rain. Elle fait alors place 5- celle de l'a6rosol d'histamine 51% jusqu'au seuil de l'asynchronisme ventilatoire et d6faut, 6galement pendant une dur6e maximale de 2 rain. A la fin de l'administration d'histamine, le sujet est 5- nouveau invit6 5. pratiquer 3 manoeuvres de CV et de VEMS. En cas de r6action bronchospastique, u n aSrosol d'isopropylnoradr6naline lui est enfin fourni jusqu'5- disparition des signes barographiques de l'asynchronisme ventilat0ire. La quantitS de substance inhalSe peut ~tre ais6ment calcul6e au moyen de la formule :

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off V e s t la ventilation mesur6e en litres pendant toute la dur6e de l'inhalation de l'a6rosol ; C, la concentration de la solution /n6re de l'a6rosol, exprim6e en g/1 ; 1,12 est une constante des g6n6rateurs d'a6rosols qui exprime, en litres, le volume d'air n6cessaire pour dispenser 1 ml de la solution m~re. Rev. fr. Allergol., 1983, 23, 2

RESULTATS Les r6sultats sont colligSs par un syst6me de mi.cro-ordinateur (Apple II plus) permettant la transcription directe des divers graphiques qui illustrent l'expos6.

Valeurs spiromdtriques en conditions basales La population est divisSe en deux groupes selon que les sujets prSsentent (N = 49) ou non (N -- 112) un asynchronisme ventilatoire spontan& Que l'on considbre la CV (fig. 2) ou le VEMS (fig. 3) on constate dans les deux groupes, une grande dispersion des valeurs contrOles individuelles. Chez les sujets indemnes d'asynchronisme ventilatoire les mesures de la CV s'Stendent entre 45 et 115 p. cent de la valeur prSdite et la moyenne est inf6rieure de 15 p. cent de la moyenne thSorique. Dans le m6me groupe, le VEMS varie entre 20 et 135 p. cent de sa valeur normale pour atteindre, en moyenne, 80 p. cent de la moyenne thSorique. La respiration asynchrone abaisse respectivement de 44 et 57 p. cent les moyennes des CV et de VEMS mais beaucoup de sujets d e ce deuxi6me groupe effectuent des performances spiromStriques comparabies & celles des sujets indemnes d'asynchronisme ventilatoire. Pour ces deux mesures, les sigma et les 6carts-types sont similaires dans les deux groupes de sujets.

Valeurs des rdsistances dynamiques pulmonaires en conditions basales La m&hode utilis6e ne permet la mesure de la pression dynamique que si les interruptions du courant aSrien sont effectuSes en dehors de tout asynchronisme ventilatoire. Dans le groupe des sujets pr6sentant un bronchospasme spontan6 cette mesure a doric dt6 r6alis6e ~ la fin de l'examen apr6s que l'administration d'une dose appropri6e d'isopropylnoradrSnaline ait supprim6 les signes barom6triques de l'asynchronisme ~;entilatoire. La figure 4 montre que les valeurs de r6sistanee dynamique pulmonaire sont en moyenne du m6me ordre de grandeur darts les deux groupes de sujets : la disparition

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Fig. 2. - Valeurs contrOles de la CV, chez 112 asthmatiques asymptomatiques (A) et 49 asthmatiques en accSs spontan8 (B) qu'objective la mise en 6vidence d'asynchronisme ventilatoire. U E M :3

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Fig, 3. - Valeurs contrOtes du VEMS obtenues dans les deux groupes d'asthmatiques identiques ~ ceux de la figure 2.

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Fig. 4. - Valeurs basales des r6sistances dynamiques pulmonaires globales obtenues Iors du contrOle chez I 11 asthmatiques asymptomatiques et apr6s bronchodilatation chez 45 asthmatiques pr6sentant un acc6s spontan6.

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/DETECTION

DU BRONCHOSPASME

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D'HIE;TAMINE

h administrer dans la pratique des tests de provocation bronchique (Marcelle, 1976 [7]). R e m a r q u o n s toutefois que tous nos sujets ont pr6sent6 leur r6ponse bronchique avant la fin de la deuxi6me minute d'inhalation de ra6rosol d'histamine ~t 1%.

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Fig. 5. - Variabilit6 d e s d o s e s d'histamine individuelles n6cessaires pour engendrer un bronchospasme liminaire chez 80 asthmatiques asymptomatiques.

En pr6sence d'un acc6s asthmatiforme liminaire, le VEMS se modifie d'une mani~re tr6s variable, selon le sujet. Comme rillustre la figure 6 off chaque trait vertical repr6sente un patient, le VEMS peut diminuer de 1 ~ 65 p. cent comme il peut 6galement s'accroRre de 35 p. cent par rapport ~ sa valeur contr61e. Mais la chute du VEMS atteint 20 p. cent en moyenne, ce qui permet ~ la statistique de lui accorder une mention tr6s satisfaisante malgr6 rimportance des 6carts entre les sujets et rimpossibilit6 de pr6voir ie sens de la variation du VEMS associ6e la bronchoconstriction. DISCUSSION

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Fig. 6. - Variations individuelles du VEMS observ6es chez 80 asthmatiques, E la suite de l'inhalation de la dose individuelle d'histamine n6cessaire au d6clenchernent d'un bronchospasme liminaire.

de rasynchronisme ventilatoire correspond ~. des r6sistances dynamiques globales de meme niveau que celui des sujets d'embl6e indemnes de bronchospasme spontan6. Les sigma et les d6viations standards sont similaires. Variation du V E M S sous I'effet d'une dose d'histamine g~n~ratrice d'asynchronisme ventilatoire

Chez 80 des 112 sujets indemnes de bronchospasme spontan6, un a6rosol d'histamine a 6t6 administr6 jusqu'~t rapparition du seuil d'asynchronisme ventilatoire. La dose spasmog6ne liminaire vaut, en moyenne, 0,4 mg quoique chez un quart des sujets, 0,5 h 2 mg d'histamine ont 6t6 n6cessaires pour faire apparaitre un seuil de bronchoconstriction (fig. 5). Ces r6sultats illustrent la variabilit6 individuelle du niveau actuel de r6activit6 bronchique, ce qui rend illusoire toute standardisation de la dose d'histamine

Le test de provocation bronchique a deux objectifs : 6tablir le diagnostic de l'hyperr6activit6 bronchique et appr6cier l'6volution de la maladie par les modifications du niveau d'excitabilit6 des muscles lisses des bronches. Pour atteindre ces deux objectifs, le praticien doit disposer d'une technique capable de lui indiquer ~t coup stir l'instant off !e suiet pr6sente une r6action ventilatoire qui puisse etre li6e au seul bronchospasme provoqu6. Nos r6sultats d6montrent que la mesure du VEMS ne r6pond pas ~ cette condition lorsqu'elle s'adresse une population non s61ectionn6e. En valeur absolue, comme en valeur relative, la grande variabilit6 des mesures de VEMS et de CV par rapport ~ leurs normes th6oriques indique q u e les performances spirographiques de nos sujets ne sont pas fonction des seuls troubles de perm6abilit6 bronchique, pr6existants ou provoqu6s. Certains sujets d6veloppent une force musculaire d'une intensit6 telle que le volume d'air expir6 par unite de temps atteint ou d6passe la valeur pr6dite, en d6pit du bronchospasme. D'autres, quoique indemnes d'asynchronism e ventilatoire, accomplissent des manoeuvres imparfaites, produisant l'expiration d'un volume d'air nettement inf6rieur ~t celui auquel les bronches pourraient livrer passage. Le manque de motivation, fonction de l'~tge, de la race, de l'objectif assign6 ~ l'examen, est souvent responsable des contre-performances spirom6triques ; mais il ne faut pas n6gliger le role de ratrophie musculaire stri6e, d'ailleurs tr6s r6pandue chez les insuf. fisants respiratoires chroniques. En tout cas, ce ne sont pas les valeurs de r6sistance dynamique pulmonaire globale qui permettent de pr6voir la qualit6 des manoeuvres spirom6triques : elles sont semblables dans les deux groupes lorsqu'un bronchodilatateur a supprim6 l'asynchronisme ventilatoire chez les sujets en bronchospasme spontan6. Si les r6sistances dynamiques pulmonaires sont le reflet de la

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permrabilit6 des gros troncs bronchiques, ce n'est donc pas 5- ce niveau qu'il faut rechercher la cause des valeurs paradoxales du VEMS que nous avons mesurres en conditions contr/51es. Le praticien ne peut d~s lors davantage s'appuyer sur la spiromrtrie pour juger de l'absence d'un bronchospasme spontanr, condition indispensable 5. la validit6 du test de provocation. Par nature discontinue, la spiromrtrie ne peut servir 5- une apprrciation de la dose bronchospastique liminaire de l'agent inhal6 au cours du test de provocation. Cependant la recherche d'un seuil de bronchoconstriction, variable selon les cas et les circonstances, est indispensable si on souhaite 6viter au sujet l'inconfort d'une rraction exagrrre et inutile. Elle est imprrative lorsque le test de provocation a pour but de mesurer le niveau actuel d'excitabilit6 bronchique comme trmoin de l'rvolution de la maladie. D'ailleurs, c'est la m~me mrthode qui

ET COLLABORATEURS/

devrait servir au cours des tests de bronchodilatation 5- l'rvaluation de l'efficacit6 actuelle des th6rapeutiques disponibles dans chaque cas particulier. Dans la mesure o3 l'asynchronisme ventilatoire est bien l'anomalie mrcanique ventilatoire sprcifique et simultan~e du bronchospasme, sa raise en 6vidence au cours du test de provocation est donc l'indice de choix d'une rraction positive. Nos rrsultats le confirment puisque, chez nos sujets, le bronchospasme spontan6 comme la rraction provoqure se r~v~lent par les caractrres baromrtriques propres de l'asynchronisme ventilatoire tandis que les valeurs du VEMS sont peu convaincantes, voire trompeuses chez bon nornbre de ces m~mes sujets. Dans de bonnes conditions, la technique de l'interruption itrrative du courant arrien, precise et facile 5- rnettre en application, fournit le moyen de drtection de l'asynchronisme ventilatoire le mieux adapt6 5- la pratique courante.

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