Flux Sanguin Cérébral chez les Patients présentant Une Insuffisance Cardiaque Chronique Avant et Après une Transplantation Cardiaque

Le flux sanguin cérébral normal au repos (CBF) est d’environ 50 mL / min pour 100 g, et il est maintenu constant dans une large plage (60 à 150 mm Hg) de la pression artérielle moyenne (MAP).1 Le cerveau est particulièrement sensible aux changements circulatoires qui réduisent l’apport d’oxygène et de glucose et dépend de manière critique d’une distribution adéquate du débit cardiaque et d’une régulation précise de la FBC. En l’absence d’hypotension profonde, un abaissement aigu du débit cardiaque chez les animaux de laboratoire est associé à des valeurs de CBF normales ou légèrement réduites.2 De même, les patients souffrant d’insuffisance cardiaque sont généralement considérés comme présentant une FBC normale en raison de la redistribution du flux sanguin vers le cœur et le cerveau et loin des muscles squelettiques et des lits vasculaires cutanés, splanchniques et rénaux.3 D’autres résultats, cependant, ne soutiennent pas uniformément cette généralisation. Malgré les changements compensatoires, un débit cardiaque chronique faible est associé à une réduction de 25% de la FBC chez les lapins cardiomyopathiques.4 Chez l’homme, la FBC peut être légèrement réduite, 5 et une déficience cognitive accompagnée de léthargie, de confusion, de problèmes de mémoire et de vertiges peut augmenter la morbidité chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque chronique sévère (ICC). Étant donné que ces problèmes neuropsychologiques sont soulagés par le cœur

transplantation,6 il est raisonnable de supposer que des altérations de la FBC peuvent survenir chez les patients atteints d’ICC. Cependant, l’effet de l’ICC sévère sur le CBF n’a été étudié que de manière incomplète chez l’homme. Dans cette étude, nous avons comparé les valeurs de CBF chez des patients atteints d’ICC sévère avec celles d’un groupe témoin correspondant à l’âge; l’effet de la transplantation cardiaque sur l’hémodynamique cérébrale a également été étudié.

Sujets et méthodes

Patients

Douze patients (11 hommes; âge moyen ± SEM, 51,9 ±4,9 ans) présentant une insuffisance cardiaque sévère due à une cardiomyopathie dilatée (n = 9) ou à une cardiopathie ischémique (n = 3) ont été inclus dans l’étude. Tous les patients étaient en classe fonctionnelle III / IV de la New York Heart Association (NYHA) et avaient été évalués pour une transplantation cardiaque. Cinq des patients atteints d’ICC ont subi une transplantation cardiaque dans les 6 mois suivants. Douze volontaires sains appariés selon l’âge (11 hommes; âge moyen ±SEM, 47,4 ±2,1 ans) ont été inclus comme témoins normaux. Les données démographiques de base sont présentées dans le tableau. Aucun des sujets n’avait de diabète, d’épilepsie, d’hypertension ou de maladie du foie, des poumons ou du cerveau. Les patients atteints d’ICC utilisant des nitrates ont vu ce traitement suspendu 24 heures avant et pendant l’enquête. Aucun des sujets témoins n’avait de maladies cardiovasculaires. Tous les sujets de l’étude ont donné leur consentement éclairé. L’étude a été approuvée par le comité d’éthique local (protocole No. KF 01-256/98) et a suivi les principes de la Déclaration d’Helsinki.

Conception de l’étude

La pression artérielle au repos en décubitus dorsal, la fréquence cardiaque, la CBF et la vitesse du flux sanguin de l’artère cérébrale moyenne (MCAV) ont été mesurées chez tous les patients atteints d’ICC et les volontaires sains. Chez les 5 patients atteints d’ICC transplantés, les mesures ont été répétées 1 (n = 5) et 6 mois (n = 3) après la transplantation.

Mesures hémodynamiques

Le CBF a été mesuré avec un scanner à émission de photons unique dédié au cerveau à l’aide de la technique d’inhalation 133Xe (Tomomatic 564, Medimatic Inc).

Le 133Xe est rapidement éliminé du cerveau, ce qui permet des mesures séquentielles dans de courts intervalles de temps. Le 133Xe a été inhalé pendant 1,5 minute à partir d’un sac de 4 litres rempli d’air atmosphérique et d’oxygène avec une concentration de 133Xe de 740 MBq / L. La fenêtre d’énergie a été fixée à 66 à 142 keV. Un cristal NaI collimaté, enregistrant la radioactivité comme une estimation de la courbe d’entrée artérielle au cerveau, a été placé au-dessus de l’apex du poumon droit. L’activité cérébrale a été enregistrée pendant 270 secondes par le réseau de détecteurs susmentionné, tournant à 6 tr/ min. Les données ont été reconstruites par rétroprojection filtrée en une matrice 32×32 donnant 3 tranches transversales situées à 10, 50 et 90 mm au-dessus de la ligne cantho-orbitale. La résolution dans le plan était de 1,5 à 2,0 cm (pleine largeur à mi-hauteur maximum), avec une épaisseur de tranche de 20 mm. Pour le calcul CBF, les approches de Kanno et Lassen7 et de Celsis et al8 ont été utilisées. Un algorithme basé sur une combinaison de tomographie séquentielle, de la méthode de l’image précoce et de la courbe pulmonaire temps-activité a permis de calculer le CBF moyen et régional. Des régions d’intérêt symétriques ont été appliquées à la tranche CT d’émission monophotonique moyenne selon le niveau de référence anatomique par 1 observateur expérimenté en utilisant un ensemble de régions d’intérêt standard. Ainsi, les valeurs d’écoulement des pixels en millilitres par minute pour 100 g ont été résumées pour donner des valeurs d’écoulement moyennes des hémisphères, des ganglions de la base et des lobes frontal, temporal et occipital.

La MCAV a été mesurée par échographie Doppler transcrânienne (Multi-Dop X, DWL) et calculée à partir de 10 battements cardiaques consécutifs, à une profondeur de 45 à 55 mm.9 On a pris soin de placer la sonde 2 MHz du même côté de chaque patient tout au long de la période d’étude. La position des sondes était sécurisée par un bandeau en caoutchouc. La MCAV a été mesurée après que les sujets aient été en décubitus dorsal pendant au moins 10 minutes.

La pression artérielle a été mesurée avec un moniteur entièrement automatisé (OMRON M4)10 sur le bras gauche du patient.

Analyse statistique

Les valeurs des 2 groupes d’étude (CHF et témoins) ont été comparées par le test t de Student pour des observations non appariées. Les valeurs prétransplantatoires et posttransplantatoires ont été comparées par le test t de Student apparié. Les résultats sont exprimés en moyenne ±SEM, et P < 0,05 est considéré comme significatif.

Résultats

CBF et MCAV

La CBF au repos était de 36 ±1 mL/min pour 100 g chez les patients de 12 CHF, ce qui correspond à une réduction de 31% par rapport au groupe témoin (52 ±5 mL/min pour 100 g) (P < 0,05) (Figure 1a). La distribution régionale de CBF n’a pas été modifiée (P> 0,05). Bien qu’une tendance à une diminution de la MCAV ait été observée chez les patients atteints d’ICC, ces changements n’ont pas atteint de signification statistique en raison d’une variabilité assez importante (CHF, 36 ±8 cm/s; contrôle, 49 ±9 cm/s; P > 0,05) (Figure 2a).

Les valeurs de CBF avant et 1 mois après la transplantation étaient respectivement de 35 ±3 et 50 ±3 mL/min pour 100 g (P< 0,05) (Figure 1b). Ainsi, la FBC se normalise rapidement après la transplantation cardiaque (figure 1b). Les valeurs de MCAV ont été augmentées après la transplantation, mais là encore, le changement n’a pas atteint de signification statistique (figure 2b). Chez le petit nombre de patients (n = 3) réexaminés après 6 mois, le CBF et le MCVA après 6 mois ne différaient pas des valeurs à 1 mois (CBF, 43 ±1 mL / min pour 100 g).

La pression artérielle et le dioxyde de carbone

La CARTE au repos était significativement plus faible dans le groupe CHF (76 ±5 mm Hg) que dans les 12 témoins (95 ±3 mm Hg). La pression MAP a été significativement augmentée après la transplantation (avant la transplantation, 76 ± 5 mm Hg; après la transplantation, 93 ± 7 mm Hg; n = 5) et ne différait pas de la MAP chez les volontaires sains. Les patients atteints d’ICC présentaient des concentrations de CO2 expiratoires finales légèrement inférieures à celles de leur groupe témoin (4,6 ±0,2 versus 5,2 ±0,1 kPa; P < 0,05).

Discussion

Nous avons constaté que la FBC est réduite d’environ 30% chez les patients atteints d’ICC sévère par rapport à un groupe témoin en bonne santé adapté à l’âge. Cette découverte est en outre corroborée par une augmentation significative de la FBC chez les patients subissant une transplantation cardiaque et par des modifications qualitativement similaires de la MCAV.

L’autorégulation de l’écoulement garantit que l’écoulement à travers un organe ou un lit vasculaire est maintenu assez constant malgré les changements de MAP. Dans des circonstances normales, la FBC commence à chuter lorsque la MAP diminue à environ 80% des valeurs de la MAP de base (généralement environ 60 mm Hg), ce qui est légèrement inférieur à la MAP de base moyenne de 76 mm Hg trouvée chez les patients atteints d’ICC dans cette étude. On ignore si l’autorégulation cérébrale est préservée chez les patients atteints d’ICC. Théoriquement, l’activation induite par l’ICC de mécanismes physiologiques de contre-régulation neurohormonaux, tels que le système nerveux sympathique et le système rénine-angiotensine, peut entraîner un déplacement vers la droite de la limite inférieure de l’autorégulation, 11, 12, une diminution de la FBC pouvant résulter des faibles valeurs MAP trouvées chez les patients atteints d’ICC. D’autre part, comme on sait que des mécanismes adaptatifs de déplacement vers la droite de la limite inférieure de l’autorégulation se produisent dans l’hypertension artérielle13, le phénomène inverse est susceptible de se produire dans l’hypotension chronique. Un déplacement vers la gauche a déjà été démontré après une hypotension cérébrale chronique 14 et après l’administration d’un inhibiteur de l’ECA.15 Cependant, des études futures sont nécessaires pour déterminer si les limites de l’autorégulation cérébrale sont affectées par la présence d’ICC.

Les patients atteints d’ICC présentaient des concentrations de CO2 à expiration finale légèrement inférieures à celles de leur groupe témoin. Même si l’on suppose une réactivité normale du CO2 cérébrovasculaire, cette réduction de Pco2 ne serait responsable que d’environ 18% de la diminution du CBF observée. De plus, étant donné que l’hypocapnie est un phénomène chronique bien connu chez de nombreux patients atteints d’ICC et qu’une adaptation hémodynamique cérébrale a lieu en réponse à une réduction prolongée du CO2, l’influence de la différence actuelle de CO2 en fin d’expiration sur la CBF est discutable.16

Dans une insuffisance cardiaque modérée, un débit cardiaque normal au repos augmente insuffisamment pendant l’exercice, tandis que dans une insuffisance cardiaque plus sévère, le débit cardiaque est déjà réduit au repos. Dans cette dernière condition, il a généralement été admis que le flux sanguin est redistribué en faveur du cerveau et du cœur pour préserver le flux sanguin vers ces organes. Cependant, les patients atteints d’ICC sévère présentent une vasodilatation périphérique paradoxale médiée par un barorécepteur en position dressée17, qui peut contrecarrer la distribution du flux sanguin vers le cerveau et éloigner le flux sanguin de la circulation cérébrale. En effet, un débit cardiaque chronique faible est associé à une réduction de la FBC chez le lapin cardiomyopathique4, alors que les animaux saignés de façon aiguë sans insuffisance cardiaque conservent une FBC normale2 ou seulement légèrement réduite en l’absence d’hypotension profonde. Les données humaines sont limitées et contradictoires, 5,18 mais en général, la FBC a été considérée comme normale même chez les patients présentant une insuffisance cardiaque modérée à sévère.18 Des données plus récentes suggèrent que la MCAV diminue avec une diminution du débit cardiaque.19 Une tendance a également été observée dans la présente étude (groupe CHF par rapport au groupe témoin). De plus, d’autres rapports suggèrent que c’est l’augmentation du débit cardiaque, plutôt que l’augmentation de la pression artérielle, qui augmente la CBF dans des conditions caractérisées par un faible débit cardiaque20 ou un vasospasme cérébral.21,22

Sur la base des réponses à l’hypercapnie, les données de Georgiadis et al23 ont récemment suggéré que la capacité dilatoire artériolaire cérébrale devient presque épuisée chez les patients atteints d’ICC sévère. Le faible taux de CBF dans cette étude est compatible avec cette suggestion. Chez les animaux modérément hypotenseurs, chez lesquels le CBF est toujours normal en raison de la vasodilatation artériolaire, la stimulation sympathique réduit considérablement le CBF.11,24 L’activité exagérée des systèmes sympathique et rénine-angiotensine est une réponse neurohormonale centrale pour maintenir le débit cardiaque et l’intégrité hémodynamique centrale pendant le développement de l’ICC. Par conséquent, on peut supposer que chez les patients atteints d’ICC sévère, la combinaison globale d’une MAP réduite et d’une activité neurohormonale accrue ne peut être compensée par une vasodilatation autorégulée artériolaire cérébrale et / ou par des mécanismes systémiques disponibles pour la redistribution du flux sanguin. À cet égard, il est intéressant de noter qu’il a été démontré que l’inhibiteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine, le captopril, augmentait le CBF chez les patients atteints d’ICC5, alors qu’aucune étude à notre connaissance n’a évalué l’effet, par exemple, de l’inhibition β-adrénergique sur le CBF chez les patients atteints d’ICC.

Chez les sujets normaux, une diminution aiguë de 30% de la FBC est associée à des symptômes légers d’hypoperfusion cérébrale et une confusion mentale se produit à 50% à 60% des niveaux normaux de FBC.25 Il est donc probable que les symptômes neurologiques/mentaux associés à l’ICC soient causés par des épisodes chroniques ou intermittents d’hypoperfusion cérébrale. Des données récentes suggèrent que les symptômes mentaux sont potentiellement réversibles après la transplantation cardiaque6, ce qui rétablit l’hémodynamique centrale (p. ex., la MAP et le débit cardiaque) et normalise le lecteur neurohormonal observé avant la transplantation. Nous n’avons pas effectué de tests neuropsychologiques, mais la constatation selon laquelle la réduction de 30% de la FBC chez les patients en attente de transplantation cardiaque était normalisée dans le mois suivant l’opération peut fournir une explication physiologique des effets neuropsychologiques rapportés de la transplantation.

Lors des calculs de CBF, nous avons supposé que le temps de transit du xénon des poumons au cerveau chez les patients atteints d’ICC était similaire au temps de transit chez les sujets sains. Une augmentation substantielle du temps de transit pulmonaire non corrigé donnera une CBF quelque peu diminuée, ce qui pourrait alors théoriquement expliquer une partie de la CBF réduite chez nos patients atteints d’ICC. Les données sur cette question sont limitées, mais il a été démontré que les patients atteints d’ICC avec un indice cardiaque de 2,8 ± 0,2 L / min par mètre carré avaient un temps de transit pulmonaire normal et que seuls les patients avec un indice cardiaque de 1,9 avaient un temps de transit deux fois plus élevé.26 Dans notre étude, puisque l’indice cardiaque était de 2,5±0.2 dans le groupe CHF, les changements (s’ils sont présents) du temps de transit dans ce groupe ne sont susceptibles d’induire que des modifications mineures des valeurs de CBF mesurées. Ceci est corroboré par la constatation que les calculs basés sur des temps de transit deux fois supérieurs aux valeurs normales produisaient toujours un CBF significativement réduit chez les patients atteints d’ICC.

En conclusion, nous constatons que le CBF est réduit d’environ 30% chez les patients atteints d’ICC sévère (classe NYHA III et IV) et que le CBF se normalise après transplantation cardiaque. Il s’agit de la première étude à montrer que le CBF est réduit de manière réversible chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque de classe III / IV de la NYHA. Ce phénomène peut contribuer aux symptômes neurologiques souvent ressentis par les patients atteints d’ICC.

Notes de bas de page