Epreuves d`effort cardiopulmonaires: indications et bases de

Epreuve d’effort
cardio-pulmonaire
Epreuve fonctionnelle d’exercice - EFX
Indications
et bases d’interprétation
Chantal KARILA
Service de pneumologie et allergologie
pédiatriques
Hôpital Necker-Enfants malades
CFP2A 2013
La définition / les 3 principes
Exploration intégrée
des fonctions pneumocardio-musculaires…
dans des conditions où
l’organisme doit
faire appel à ses réserves
Examen dynamique
Air ambiant
CO2 O2
Ventilation
CO2 O2
Echanges respiratoires
Fonction
cardio-vasculaire
Diffusion tissulaire
Cellule musculaire
(mitochondrie)
CO2 O2
Chaîne de transport de l’oxygène
VO2 = FC x VES x D(a - v)O2
« Déconditionnement »
Pathologies cardiaques
Pathologies respiratoires
Anémie
VO2 = FC x VES x (CaO2- CvO2)
ß Bloquants
Troubles Rythme
Exploration intégrée
Les facteurs limitant
« Déconditionnement »
Pathologies musculaires
L’organisme puise dans ses réserves
Situation de stress physique
- Diagnostic d’une affection débutante, non visible au repos
- Le 1er symptôme d’une maladie cardiaque ou
pulmonaire débutante est une dyspnée d’effort
Examen dynamique
OMS 1980 - Concept de Wood
Déficience (lésion)
Incapacité (fonction)
Handicap (social)
Qualité de vie
Examen clinique
Exploration fonctionnelle
de repos ou EFX
Echelles de qualité de vie
ou EFX
Examen proche du quotidien de l’enfant
Les indications
Le patient atteint de maladie et/ou symptômes respiratoires
1. Objectiver et quantifier la tolérance ou l’intolérance à l’effort
Mesurer le handicap
Evaluer le pronostic
2. Déterminer les mécanismes de l’intolérance à l’effort
Les adaptations à l’effort
La dyspnée d’effort
3. Dépister une hypoxémie d’effort (+/- hypercapnie)
4. Evaluer la réponse aux traitements
5. Initier un réentrainement / une réhabilitation à l’effort
Et encore
6. En préopératoire, avant transplantation pulmonaire
ATS/ACCP 2003
Indication 1
Mesure de la tolérance à l’effort
Sévérité de la maladie
Pronostic
Handicap
1- Mesure de la tolérance à l’effort
VO2 pic (50 ml/kg/mn)
Index quantifiable, reproductible, objectif
% Puissance max
Reflète le taux de transport et d’utilisation de l’O2 possible
VO2 max / pic
100%
20%
Temps (min)
Echauffement
Exercice
Récupération
Karila, Chest 2001
1-Tolérance à l’effort : VO2max
Normes fonction de la masse corporelle totale (poids/kg)
47 x masse (♂) et 40 x masse (♀)
Il n’existe pas
d’enfant sédentaire !
Tolérance normale VO2pic ≥ 85% théorique
VO2SL
Handicap modéré < 85%
Handicap sévère < 60%
Fréquente discordance entre l’évaluation par
interrogatoire… / la fonction respiratoire de repos
ET la tolérance à l’effort objective / VO2 pic
Matecki, RMR 2001
1-Tolérance à l’effort :
le 1er seuil ventilatoire
1er seuil lactique / Seuil anaérobie
Correspond à une intensité d’effort de 40-60% de la VO2pic
S’exprime en VO2 (ml/kg/min)
index quantifiable
Ventilation
VE max
VE au SV
SV
(60% de VO2max)
Intensité
d’exercice
(VO2)
1. Index pronostic
Méta-analyse - 100 000 sujets sains
La VO2max (capacité aérobie maximale) :
-
est l’index pronostic majeur
chaque incrément de 3,5 ml O2/kg/min (=1 MET)
correspond à 13-15% de réduction de la mortalité,
toute cause confondue, incluant la mortalité cardiovasculaire
-
Kodama et al. “Cardiorespiratory Fitness as a Quantitative Predictor of all-cause mortality
and cardiovascular events in healthy men and women: a meta-analysis”. JAMA 2009
1. Progression de la maladie
VO2 index pronostic
109 patients atteints de mucoviscidose
• VO2 élevée
VO2 moyenne
g
VO2 faible
Taux de survie en fonction du niveau d’aptitude physique
Nixon PA, NEJM, 1992 - (Pianosi P, Thorax 2005)
1. Sévérité de la maladie
Réalité du handicap (EFR repos/EFX)
Sarcoïdose
Marcellis RGJ - Is there an added value of CEPT in sarcoidosis patients ? Lung 2013
OU encore : Faut-il traiter les patients dont la DLCO est normale ?
OUI
Elargissement de la P(A-a)O2 au max de l’effort :
> 35 mm Hg chez 18,2%
et > 18 mm Hg chez 69,7% des patients à DLCO de repos normale
Hernie diaphragmatique congénitale
Peetsold MG- Pulmonary function and exercise capacity in survivors of congenital
diaphragmatic hernia. ERJ 2009
53 enfants (11,9 + 3,5 ans)
EFR repos : syndrome obstructif avec distension alvéolaire
EFX : normale (capacité d’exercice et échanges gazeux)
1. Réalité du handicap (EFR de repos/EFX)
Survivants de bronchodysplasie pulmonaire
20 enfants
Age : 10 ans (7 - 15)
PN :1440 g (890 - 2600)
AG : 31 sem. (26 - 35)
O2 : 25 mois (1 - 106)
VM : 389 jours (10 – 1305)
EFR repos
VEMS : 79 ± 19 (% théo.)
DEM 25-75 : 50 ± 26
V max 50 : 49 ± 21
VEMS/CV : 73 ± 16
CRF :110 ± 21
VR/CPT : 33 ± 7
Tolérance à l’effort
VO2max (43 ml/kg/mn) et Seuil ventilatoire normaux
Hypoxémie d’effort chez 12/20
Adaptations ventilatoires particulières
Karila C, RMR 2008
Indication 2
Les mécanismes de l’intolérance à
l’effort
Les adaptations à l’effort
2- BDP / Evolution du débit ventilatoire
d’effort
20 BDP - 18 contrôles
VE
Age 10 ans
%VO2max
VE - p < 0,0001
Karila C, RMR 2008
Augmentation insuffisante
du VT à l’effort + compensée
par l’augmentation de la FR
« Rapid shallow breathing »
2 - Sarcoïdose
Mécanismes de l’intolérance à l’effort / dyspnée : utilité EFX
157 patients dyspnéiques à l’effort
Diminution de la VO2max chez 73% des patients tous stades confondus
St I à III
Réponse inadaptée de la FC à l’effort
(diminution du pouls d’O2 et augmentation du ∆FC/ ∆VO2)
- soit atteinte cardiaque spécifique de la sarcoïdose
- soit défaut d’extraction musculaire de l’O2 (déconditionnement, corticothérapie au long cours)
- soit compression cardiaque par les adénopathies médiastinales
St IV
Limitation ventilatoire
Altération des échanges gazeux
(hypoxémie,
élargissement ∆(A-a)O2,
augmentation VD/VT et PaCO2)
Wallaert B.
Respiration 2011
2 – La pathologie obstructive
La réserve ventilatoire
Fonction du VEMS de base
Ventilation
Réserve
Ventilatoire
VEMS ×35 – VE max
VEMS ×35
VT
maximal
FR
maximale
2 – La pathologie obstructive
Adaptations ventilatoires
VE max estimée = VEMS x 35
RV
VE
Normal
VO2 respiratoire
VO2SL
VO2max
TVO
VO2
respiratoire
VO2
Réserve ventilatoire épuisée
VO2SL par limitation ventilatoire
2. La pathologie obstructive
Hyperventilation d’effort
relative
(pour toute intensité d’effort)
VE
Dyspnée
TVO
Sujet
normal
SV
SV
Intensité
Interprétation
VO2
- critères de VO2 max atteints
- VO2 SL
Limitation
cardio-vasculaire
- Persiste RV
- Atteinte rapide de
la FC max
- Pouls O2 en fin effort
(plateau)
- SV abaissé
(facile à trouver)
Limitation
respiratoire
- RV épuisée
- Persiste RC
- ERO2 élevé
- SV abaissé
(difficile à trouver)
Limitation
périphérique
ou corticale
- RV très élevée
- Persiste RC
- Absence d’acidose
métabolique
2- Exploration d’une dyspnée d’effort
Asthme
Dyspnée d’effort ≠ asthme d’effort
Yoann - 9 ans
VEMS (l/s) (%)
Avant
Après
1,48 (96%) 1,12 (76%)
- 24%
Chute VEMS >10% (ATS 2001)
EFX permet de faire le diagnostic différentiel
Et dans l’asthme sévère, d’éviter l’escalade
thérapeutique, notamment en corticoïdes inhalés
(Mc Nicholl, Chest 2011)
79 enfants, 12.2 ± 2.3 ans, 41 filles
Dyspnée d’effort > 4 semaines
EFR et Rx. thorax normales
Pas d’amélioration après ß2CA préventif
Asthmatiques connus
N=49
Pas asthme connu
N=30
EFX avec prise Salbutamol en préventif
(400 µg)
Normal
DCV
SH
Faible
conditionnement
N=34
N=2
N=1
N=5
AIE
N=9
Normal
N=19
SH
N=2
2 causes
N=2
Cross-sectional assessment of exertional dyspnea in otherwise healthy children. Mahut B, in press
Faible
conditionnement
N=2
AIE
N=8
2 causes
N=1
2 - Exploration d’une dyspnée d’effort
Adaptations à l’effort normales malgré la dyspnée d’effort
2 profils
(Laboratoire fonctionnel Hôpital Necker – Sur 6 mois / en 2010 - 26 enfants et adolescents non asthmatiques
qui ont eu une EFX pour exploration d’une dyspnée d’effort)
- Faible conditionnement physique (23%)
Dyspnée pour tout type effort, surpoids, anxiété, antécédent d’épisode « sévère »
- Bon/excellent conditionnement physique (42%)
Dyspnée sur efforts endurants, enfant sportif et/ou contexte de compétition,
ou jeune enfant et respiration « anarchique »
Ex : Mélanie, 10 ans, non asthmatique
Sports scolaires + capoeira
Dyspnée d’effort lors d’un cross
EFR /EFX normales - Pas de BIE
EVA : 0 repos 9,5 effort max
Ressenti anormal de l’augmentation physiologique
de la VE avec l’effort
Pas de diagnostic
mais rassurés
3 - Hypoxémie d’effort
Quelques exemples
Chloé
Pneumopathie
à éosinophiles
Repos
Effort
max
SaO2
PaO2
Younes
Mac Léod G
Repos
Effort
max
100
98
92
83
87
98
34
32
38
32
pH
7,42
7,40
7,38
7,29
PAO2
110
118,6
110,8
120
18
35,6
(élargie)
23,8
22
(mm Hg)
PaCO2
(mm Hg)
(mm Hg)
P(A-a)O2
(mm Hg)
VO2 normale
VO2SL 69%
Interprétation
Limitation ventilatoire
Origine obstructive
(EFR de repos)
Origine restrictive
FR ≥ 50
VT = C Insp.
si origine thoracique
- échanges gazeux nls
- D(A-a)O2 nle
- VD/VT nl
HypoVA associée
Troubles échangeur
pulmonaire associés
PaO2 ≥ 5 (ou SaO2)
à PaCO2 égale
PaCO2 augmentée
- Si chute PaO2 progressive
(par insuffisance
VT)
Tr. Diffusion, amputation lit
capillaire
Si :
- obstruction majeure
- fatigue des muscles
respiratoires
-Si chute PaO2 fin d’effort
Stades de début
- Si chute PaO2 d’emblée max
Anomalies VA/Q
4 - Efficacité d’une thérapeutique
Asthme - Traitement par Omalizumab : amélioration de la capacité
d’exercice (VO2max) corrélée à l’amélioration des symptômes
(Schäper C, Respir Med 2011)
Protéinose alvéolaire : post lavages thérapeutiques
Raissa – 9 ans
Juin
Juillet
Octobre
VO2 max (ml/kg/min)
et % théorique
19,8 (46%)
29,3 (69%)
37,9 (91%)
VO2 seuil (ml/kg/min)
et % théorique
--
16,1 (38%)
16,5 (40%)
SaO2 seuil
--
93
94
SaO2 max
79
89
92
Avant traitement
Après 2 lavages
thérapeutiques
Après lavages
Avant bolus de Solumédrol
DLCO
71%
86%
5 - Initier/suivre un réentrainement
Epreuve d’effort cardiopulmonaire
(tolérance, contre-indications, individualisation)
VO2, SV
FC au SV
Dyspnée, VE
Sa02
VEMS (bronchospasme d’effort)
6. Perspectives en pédiatrie
EFX avant transplantation
EFX en préopératoire
Pas d’étude chez l’enfant
Seuil de VO2max de 20 ml/kg/min
index prédictif de la mortalité et morbidité
« sur le modèle
de la pathologie
cardiaque »
Arena R, Circulation 2011
EFX et transplantation pulmonaire
Mucoviscidose
Critères principaux actuels d’inscription sur liste,
prédisant plus de 50% de mortalité à 2 ans :
VEMS < 20% théo. (ou 30% chez adulte) - importance du
déclin du VEMS
-
-
PaCO2 > 50 mm Hg
-
PaO2 < 55 mm Hg
Quid de l’EFX ?
Réserve ventilatoire au seuil
45 patients en bilan pré-transplantation
Suivi 18 mois : 30 transplantés ou en attente, 15 décès
Courbes de survie en fonction de la RV au seuil
Tantasira, AJRCCM 2002
Johana, 11 ans, EFR de repos normale, P=40,7kg, T=153cm
Effort normal
Repos
Seuil Vent.
% théo max
Pic VO2 mes
% théorique
Théo max
115
110
105
43,7
111
39,4
Tolérance
Puissance (Watts)
65
VO2max (ml/kg/min)
5,5
26,1
QR
0,82
0,93
9,8
27,5
0,369
FR
66
1,09
0,9 à >1
P.Ventilatoires
VE (l/min)
56,8
72
82,5
0,688
1,051
97
1,089
27
40
54
VE/VCO2
32
26
32
< 40
VE/VO2
35
28
29
< 45
0,22
0,18
0,20
0,2+-0,07
28
15-30%
Vt (l)
VD/Vt estimé
33
Réserve Ventilatoire
P. Cardio-vx
FC (b/min)
97
153
Pouls d’O2 (ml/b)
3,2
98
75
199
98
203
7
8,9
113
7,9
97
97
Hématose
SaO2
≥ 96
Conclusion
Epreuve d’effort cardio-pulmonaire
– Examen dynamique, qui explore la globalité de
l’enfant
– La maladie chronique et la réalité du handicap
– L’exploration des mécanises de la dyspnée ou de
l’intolérance à l’effort
– L’efficacité ou l’utilité d’une thérapeutique