Mesures simultanees en continu de la pO2 encephalique et de la pO2 cardiaque d'un mammifère en ventilation autonome

Mesures simultanees en continu de la pO2 encephalique et de la pO2 cardiaque d'un mammifère en ventilation autonome

Life Sciences Vol. 3, pp. 725-736, 1984. Pergamon Press, Inc. Printed in the United States. ~dESURES SIMULTANEES EN CONTINU DE LA p02 ENC~PHALIQUE ET...

342KB Sizes 0 Downloads 78 Views

Life Sciences Vol. 3, pp. 725-736, 1984. Pergamon Press, Inc. Printed in the United States.

~dESURES SIMULTANEES EN CONTINU DE LA p02 ENC~PHALIQUE ET DE LA p02 CARDIAQUE D'UN MAyL1dIFÉRE EN VENTILATIODi AUTONOà~ . B.ityt~ak Zoophyaiologie,Faculté des Sciencea,Caen (received 4 June

1964)

LA polarographie d'oxygéne selon Clark (1) avec électrodes tout en verre et couvertes (2) permet de mesurer séparément les p02 encéphalique (3) (4) et cardiaque (5) . Mais ai l'on cherche h établir simultanément les corrélations respiratoires encéphalocardiaques , oa doit ou bien placer l'animal en ventilation artißicielle - ce qui constitue une contingence pouvant masquer des phénomènes régulateurs essentiels - ou bien maintenir la survie de l'animal-éprouvette par une circulation croisée - ce qui peut introduire des interßérences entre les animaux circulatoirement associés . Le présent travail indique comment le probléme a pu Atre résolu et fait état de certains résultats obtenus . Matériél et Techniauea Des Lapins d'élevage pesant environ 2 kg , de préßérence maigres et de pelage noir , ont été min en oeuvre à la température ordinaire (42 Lapins ont jusqu'é, présent été utilisés ) . Polaroaraphie s le montage comprend 2 nanoampéremètres Siemens associés chacun à ua galvanomètre TS1C Seßram dont le spot est suivi par un "Photodyne" PH D8 Seßram ,ces suiveurs de spot enregistreurs étant mécaniquement couplée de ßaçon à ce que la vitesse de déroulement soit identique . Les électrodes à p02 sont celles du "Combi-analyaator" Eschweiler à membrane de Teßlon de 25 }~ d' épaisseur ; la tension de polarisation est de 700 mY . Préparation de l'animal pour le maintien prolon¢é de la ventilstioa autonome , coeur exposé t le Lapin anesthésié par injection loua-cutanée de 2 g d'uréthane / kg poids vif est maintenu our

725

728

MESURES $IMULTANEES

Vol. 8, No . 7

la table d'opération â plat ventre , les quatre membres étendus et la t8te tenue haute à l'aide d'un statif de contention . Le revgtement cutané rasé de la zone thoracique gauche est éliminé et les plans musculaires de la patte antérieure gauche sont réséqués ( en sectionnant le minimum de vaisseaux ) de façon à pouvoir tourner de 180 Q cette patte autour de la zone brachiale . Le thorax est ouvert par une incision intercostale pratiquée de préférence entre la 3e et la 4e c8tes et la cavité thoracique est maintenue béante à l'aide d'un écarteur ( le poumon gauche se rétracte ) ; le péricarde est incisé longitudinalement dans sa portion antérieure gauche et le coeur est mis alors sous contrainte d'un poids de 30-40 g fixé à l'apex ventriculaire par un hameçon monté sur ßi1 de nylon passant par une poulie de rappel . Dans ces conditions de ventilation unilatérale les mouvements thoraciques augmentent en fréquence et en amplitude et se poursuivent régulièrement , comme les contractions cardiaques , pendant au moins 8 heures . Alise en place des électrodes (a) encéphalique . On procède à une trépanation indifféremment dans les secteurs bD ou bE des coordonnées stéréotaxiques de Aionnier et Ganglofß (6) et l'électrode , maintenue par un cadre élastique , est descendue avec précaution sur la surface méningée à l'aide d'un statif à crémaillères verticale et horizontale .Oa se guide pour évaluer une position de contact convenable - telle notamment que les vaisseaux ne soient pas écrasés - sur les indications du nanoampèremètre ( les valeurs minima doivent ~tre autant que possible peu différentes de la p02 teineuse ) . L'électrode est munie d'une sorte de jupe en polyêthylène dont la base s' applique sur la boote cranieaae et constitue ainsi une chambre humide ; (b) cardiaque . Le support , auquel est fixée la poulie associée au système de traction cardiaque qui mantient le ventricule hors du thorax , porte un levier orientable auquel l'élec trode est adaptée de façon à ce que son centre de gravité soit bas . L'électrode est posée sur la paroi externe du ventricule

gauche ea contraction ; pour que le contact soit bon , on accroche l'ensemble levier-électrode par un élastique à, l'écarteur et

Vol . 3, No. 7

ME8URE8 3IMULTANEEB

727

on régle la pression mécanique de façon è, ce que la valeur que ßournit le nanoampèremètre soit stable et convenable ( le mieux est de régler les positions des électrodes encéphalique et cardiaque de telle sorte que ces valeurs soient sensiblement identiques) . Inhalation des aaz

: elle se Bait avec ua débit de l'ordre de 5 1

/ mn è, environ 1 cm du museau . Les injections intraveineuses sont pratiquées dans la veine marginale de l'oreille . Lea calculs de p0 2 ( en mm Hg ) sont eßßectués en tenant compte des valeurs ampèrométriques obtenues avec des mélanges gazeux de référence et notamment de l'air . Résultats et discussion (1) Inhalation d'oxvaéne : les Fig . 1 et 2 montrent les types de réactions obtenues habituellement .Le circuit gazeux se Baisant selon le trajet : voies ventilatoires hautes - poumon droit ventricule gauche - encéphale , c'est le niveau cardiaque qui réagit en premier . On remarquera que la p02 encéphalique se maintient généralement plus élevée que la p02 cardiaque , la consommation d'oxygène cardiaque s'avérant ainsi plus importante que celle de l'encéphale , résultat qui doit s'interpréter en considérant que le myocarde de ~ammißére extrait environ 75 96 de l'oxygéna du sang artériel (7) tandis que le cerveau en extrait environ 35 9b (8) . Le maintien prolongé fréquent d'une p02 élevée dans

l'encéphale pourrait recevoir une explication en considérant que l'inhalation de 85-100 ~ d'oxygène réduit la cfrculatian sanguine cérébrale de 15 9~ (9) probablement en abaissant la pC0 2 artérielle , ce qui provoque une constriction des artérioles cérébrales de sorte que la durée de passage d'un sang très oxygéné ae trouve prolongée . Quoi qu'il en soit les présents résultats confirment le~ obaerrationa (10) montrant la rapidité des variations de p02 encéphalique d'origine ventilatoire . (2) Inhalation d'azote : la Fig . 3 montre la baisse générale de p02 avec une réaction encéphalique également dißßérée par rapport à la réaction cardiaque . Si la pression mécanique de l'électrode

728

MESURER SIIVIULTANEEB

Vol . 3, No . 7

cardiaque avait été trop élevée sur le coeur , ce décalage ne se serait pas produit ou aurait mAme pu ~tre inversé , observation qui est également valable pour l'ensemble des réactions décrites ici . (3) Inhalation de Qaz carbonique : la Fig .4 montre la réaction ventilatoire réßlexe telle qu'elle est généralement res4entie au niveau des p02 . On voit que le coeur réagit d'abord à l'hypercapnie par une diminution de sa p02 ( associée à une bradycardie et à une cyanose ventriculaire ) et ce n'est que lorsque la stimulation ventilatoire à départ bulbaire se ßait sentir que la p02 lévoventriculaire s'accroît et dépasse légèrement la valeur initiale , le rythme cardiaque revenant alors à ce qu'il était A t0 et le ventricule passant à la couleur vermillon . Au niveau encéphalique la réponse se traduit toujours par une phase initiale d'hypoxie - correspondant à la bradypnée et à la bradycardie et par une phase ultérieure d'hyperoxie cessant rapidement . I1 ßaut noter que le gaz carbonique augmente le débit cérébral (11) de sorte que ai tout atiQUlua nerveux , sensoriel notamment , accroît le métabolisme respiratoire d'une zone corticale iatégratrice , le taux de C02 doit y ~tre augmenté , d'oû dilatation des artérioles cérébrales et,en conséquence l'apport d'oxygène et de métabolites doit s'y trouver automatiquement accru (12) . Quoi qu'il en soit , le contr8le d'intensité et d'intensité ventilatoires et cardiaques doit ~tre systématiquement exercé lors des modifications corrélatives p02 / pC02 encéphaliques . (4) Infection intraveineuse d'adrénaline s le Fig .S montre la suite de réactions polyphasiques , souvent opposées , que préaenteat l'encéphale et le coeur ( avec tachycardie initiale passagère ) . Cea " spasmes " de p02 portent essentiellement sur l'encéphale et doivent correspondre à des réactions vaso-motrices où la formation réticulée - qui stimulée , augmente la consommation d'oxygène encéphalique (13) - pourrait intervenir . I1 ßaut cependant noter que , d'après Hirach (4) , la consommation d'oxygéne cérébrale reste généralement inchangée chez le Chien jusqu'à une p02 veineuse de 20 mm Hg . La réaction biphaaique cardiaque doit , en partie au moins , correspondre pour la phase ini-

I ~a

47

FIG. 1

IO eantraetion~ aaràiagn~s en 2s8/IO " " tàoraeiga~~ " IIt

FIG. 2

IO costtraations cardisquea en 3 s " thorßoiquea en IO s

FIG. 3

I mn

IO contractions cardiaques en 3 s " " tàoraciques " IO s

w r

w z 0

0

I ~n

ô~évhale

IO contractfons earàisqu~a en 3s IO ontraetioas ~horaeiques en IOs

Ç~ur

36

F'IG. 4

50 pg adrénaline

FIG. 5

période de tac2~ycardie peu marquée

Sa " et D : IO contractions cardiaques ea 3a2/IO " " thoraciques " IOa4/IO

734

MESURES SIIVIULTANEES

~ ip : IO coatractioaa aardiaques en A a thoraeiques .en II a 2/IO " " ISO p:~ ~eétJlsholiae

FIG. B ~ ip : IO coatractioas cardiaques as 7 s 2/IO (arble ) thoraeiquss " " " 22 s 2/IO(aysbole t~h ) 29,5

FIG. 7

Vol . 3, No . 7

Vol . 3, No. 7

MESURES SIàIiULTANEES

7S5

tiale hyperoxique à une augmentation du débit coronaire ( soit par verso-dilatation , soit par tachycardie , soit encore par augmentation du nombre de capillaires coronaires ouverts â la circulation ) tandis que l'hypoxie ultérieure doit ~tre associée , en partie , à une certaine dette d'oxygène résultant d'un métabolisme cardiaque tranaitoirement accru . (5) In:iection intraveineuse d'acétylcholine : les Fig . 6 et 7 montrent qu'au point de vue cardiaque on retrouve un type de variation dépressive de p02 que nous avions décrit en examinant la paroi interne gauche du coeur ouvert ~ donc exsangue ) en place en contractions régulières (5) ; elle doit ~tre associée , en partie , à une réduction passagére du débit coronaire . Quant à la réaction encéphalique , elle est décalée et montre une phase qui, par rapport au coeur , est de sens opposé (Fig .6) ou non (Fig .7)j l'augmentation de la p02 encéphalique - qui est plus ou moins durable selon les cas et qui succède trés généralement à une

phase de moindre p02 - doit probablement s'interpréter comme une réaction réflexe . D'une façon générale on peut considérer que les réactions hi- ou polyphasiquea manifestées nettement sous l'influence du gaz carbonique , de l'adrénaline et de l'acétylcholine sont l' expression spasmodique de réflexes régulateurs . En conclusion , la technique mise au point assurant une circulation sanguine naturelle et permettant la manifestation

des réflexes de l'animal est susceptible d'une application plus étendue que la préparation coeur-poumons de Starling et , dans son aspect polarographique , permet désormais d'évaluer quantitativement les mécanismes en jeu dans les liaisons pulmo-cardioencéphaliques et de révéler métaboliauement des réflexes . ( Travail fait sous contrat de la Délégation générale à la Recherche scientifique et technique ( Convention 63-FR-071 ) ) . Eiblio~raphie 1 . .L .C .CLARK , Am .$oc .Art .Intern .Orttana

_2 ,4I (1956) . 2 . D .1f .LÜBBERS et Th.OCKENGA , Pflü~[er's Arch .Qes .Ph_yaiol . 268,

736

ME8URE8 BIbIULTANEEB

Vol . 3, No . 7

Easel (1960) . 3 . D .H .INGFAR , D .1P .LUB~3ERS et $.SIESJO

Acta phYSiol .scand .

48 , 373 (1960) .

4 . H .HIRSCH , Actual .neurophysiol .publ .A .31 .MONNIER ,4e série, 32 f196â) . 5 . K .KUNZE , D .W .LUBI3ERS et B .RYBAK , G .R .Acad .Sc .2__5_3 ,904(1961) . 6 . ~d .BdONhIER et H .GANGLOFF , Atlas etctechnigus stéréotaxique cour le cerveau du Lapin éveillé ,vo1 .I .Elsevier (1961) .

7 . J .E .ECKENHOFF, J .H..EiAFKENSCHIEL , C .~1 .LANDISESSER et M .HARMEL, Am .J .Ph_vaiol . _ I49 , 634 . 8 . S .IYRIGHT , Applied Physioloa_v ,lOth ed . ,Oxford University Press ,p .150 (1961) . 9 . C .F .SCHMIDT , The cerebral circulation in health and disease , Oxford (1950) . 10 . J .S .MEYER , H .C .FANG et D .DENNY BRO~PN , Arch .Neurol .Ps_vch . 72 , 296 (1954) . 11 . D .W .BRONK et R .GESELL ,Am .J .Phvsiol . 82~ 170 (1927) . 12 . L.SOKOLOFF et S .S .KETY , Ph_vsiol .Review 40 (dart II) suppl .4 (1960) . 13 . Gr .BENETATO , I .HAULICA , Y.NESTIANU et E .BUBUIANU , J . de Phvsio1 .55 , 649 (1963)

.