Pneumologie - Hypoxie / hypoxémie

 

HYPOXIE ET HYPOXEMIE

Pneumologie

B. HOUSSET

Masson

P 287

HYPOXIE ET HYPOXEMIE

Hypoxémie signifie « diminution de la pression partielle en oxygène dans le sang artériel (PaO2) ». Il peut y avoir hypoxie sans hypoxémie, hypoxémie sans hypoxie. Comprendre en quoi l’assimilation des deux termes est un abus de langage permet de comprendre les bases rationnelles de certains principes thérapeutiques.

La quantité d’oxygène qui arrive aux cellules est désignée par l’expression « contenu artériel en oxygène », noté CaO2. L’oxygène existe dans le sang sous forme liée à l’hémoglobine, et sous forme dissoute (éq. 1) :

CaO2 (mL/dL) = [ Hb (g/dL) * Sa O2 (%) * 1,34 ] + [ PaO2 (mmHg) * 0,006 ]

Le premier terme de l’équation 1 [ Hb * Sa O2 * 1,34 ] correspond à la quantité d’oxygène portée par l’hémoglobine, déterminée par :

-      -    La quantité totale d’hémoglobine ; Hb (d’où le lien entre anémie et hypoxie) ;

-      -    La proportion de l’hémoglobine porteuse d’oxygène ;

-     -     Le fait que trois molécules d’hémoglobine portent quatre molécules d’oxygène (d’où le coefficient 1 ?34 (= 4/3) décrivant le « pouvoir oxyphorique » de l’hémoglobine).

Avec des valeurs normales d’hémoglobine et de saturation, la quantité d’oxygène liée à l’hémoglobine est d’environ 19 mL (15 g * 95 % * 1,34).

Le deuxième terme de l’équation 1 [ PaO2 * 0,006 ] représente la quantité d’oxygène dissoute dans le sang, avec PaO2 la pression partielle exercée par l’oxygène, et 0,006 coefficient de solubilité de l’oxygène. Une PaO2 normale de 100 mmHg correspond à une quantité de l’oxygène dissout de 0,6 mL, soit 3 % du contenu en oxygène total, si Hb et SaO2 sont normales.

La PaO2 n’a donc pas de lien direct avec le contenu en oxygène : ce lien passe par la relation qui lie PaO2 et SaO2. C’est la forme particulière de cette relation, non pas linéaire mais sigmoide (fig. 15.2), qui explique pourquoi on peut diminuer considérablement PaO2 (hypoxémie) sans diminuer de façon majeure CaO2 (hypoxie).

Deux exemples illustrent la dissociation entre hypoxémie et hypoxie :

-       -  L’hypoxémie normoxique au cours d’une pneumopathie infectieuse aigue : chez un patient sans pathologie sous-jacente, avec un chiffre d’hémoglobine normal de 14 g/dL, l’équation 1 indique que passer d’une PaO2 de 100 mmHg (SaO2 : 99 %) à une PaO2 de 60 mmHg (SaO2 : 90 %) ne fait passer CaO2 que de 19,2 mL/dL à 17,2 mL/dL.

- Une hypoxémie franche, témoin d’une pneumopathie grave, et éventuellement associée à des signes cliniques inquiétants, peut donc être indépendante de toute hypoxie. Devant un tel tableau, il est justifié de parler de « pneumopathie aigue hypoxémiante », et non d’ « insuffisance respiratoire aigue » ;

-          L’hypoxie sans hypoxémie au cours d’une anémie aigue sur hémorragie : en l’absence de pathologie sous-jacente, une anémie aigue va entraîner une hyperventilation, avec une PaO2 souvent nettement supérieure à 100 mmHg (Sa O2 : 100 %). Cependant, l’équation 1 indique que passer d’un chiffre d’hémoglobine de 14 g/dL à 8 g/dL fait passer CaO2 de 19,4 mL/dL à 11,4 mL/dL. En deçà de 6 g/dL, CaO2 est inférieur à 10 mL/dL, avec un risque important de souffrance tissulaire. Il s’agit donc bien d’une hypoxie, donc d’une véritable insuffisance respiratoire aigue au sens « cellulaire » du terme, alors même que la PaO2 est normale ou élevée et que l’appareil respiratoire est normal.

La relation PaO2-SaO2 explique et justifie les indications larges à l’admission en réanimation ou en unité de soins intensifs dès qu’est atteint un niveau d’hypoxémie où « tout peut arriver ». Le risque d’aggravation brutale nécessitant une prise en charge immédiate existe même si l’état clinique ne le suggère pas : un patient « adapté » à l’hypoxémie du fait de la chronicité d’une maladie respiratoire peut se présenter au cours d’une poussée « d’insuffisance respiratoire aigue » avec une PaO2 à 40 mmHg, conscient, peu dyspnéique, sans signes de gravité, et mourir d’arrêt cardiaque hypoxique brutal quelques heures plus tard.

Fig. 15.2. Relations entre PaO2 et SaO2 en conditions normales de température (37 °C) et de pH (7,40).

PaO2 (mmHg) en abscisse      Pression partielle en oxygène dans le sang artériel

SaO2 (%) en ordonnée            Saturation en oxygène

Courbe ascendante concave de 0 (0 ; 0) à d (30 ; 50).

Courbe linéaire de d (30 ; 50) à c (40 ; 75).

Courbe ascendante convexe de c (40 ; 75) à b (60 ; 90).

Courbe linéaire de b (60 ; 90) à a (100 ; 98).

Puis courbe asymptotique à SaO2 = 100 %.

La relation entre PaO2 et SaO2 n’est pas linéaire. Entre les points a et b, PaO2 varie de façon importante sans que SaO2 ne soit très affectée. Par conséquent, CaO2, déterminant majeur de l’oxygénation cellulaire, n’est pas non plus très affecté (si Hb = 13 g/dL, CaO2 = 17,8 mL/dL au point a, et 16,0 mL/dL au point b – cf. équation 1 dans le texte). Une hypoxémie relativement importante (PaO2 = 60 mmHg en b) n’est donc pas synonyme d’hypoxie.

Du point b au point c, la situation change : pour une baisse de PaO2 de 20 mmHg, CaO2 passe de 16,0 ML/dL en b, à 13,2 mL/dL en c. Ce chiffre est au-dessus du niveau critique de CaO2 pouvant déterminer une hypoxie, mais peut être insuffisant si la demande est augmentée ; on aborde une zone dangereuse de la courbe.

En effet, en deçà de c la relation PaO2 – SaO2 a une pente relativement raide. Une variation minime de PaO2, de quelques mmHg, va entraîner une diminution importante de SaO2 et donc de CaO2. L’hypoxémie est devenue suffisamment importante pour risquer de déboucher rapidement sur une hypoxie avec les risques neurologiques (troubles de vigilance) et cardiaques (au maximum arrêt cardiaque hypoxique) que cela comporte.

L’anémie, fréquente en situation aigue et en réanimation, potentialise ces phénomènes : avec Hb = 8 g/dL au lieu de 13 g/dL, Ca O2 est de 11,2 mL/dL en a, de 10 mL/dL en b, et de 8,2 ML/dL en c.

Dictionnaire :

Hypoxémie (gr. hupo,sous; oxus, oxygène; haima, sang) : voir anoxémie

Hypoxie (gr. hupo, sous; oxus) : voir anoxie

Anoxie (gr. an- priv.; oxus, oxygène) : diminution de la quantité d'oxygène distribuée aux tissus par le sang dans l'unité de temps; elle est la conséquence de l'anoxémie. Lorsque cette diminution est faible, elle est appelée hypoxie.

Anoxémie (gr. an- priv.; oxus, oxygène; haima, sang) : diminution de la quantité d'oxygène contenu dans le sang (si elle est faible, on l'appelle hypoxémie). Cette diminution peut avoir différentes causes : dépression atmosphérique (mal d'altitude), anémie, anomalies ou latération de l'hémoglobine par certains toxiques (aniline, nitrites, sulfamides), intoxication par le CO, pneumopathes chroniques, cardiopathies congénitales avec shunt veino-artériel, insuffisance cardiaque, etc. Elle provoque l'anoxie.

Epreuve d'anoxémie (anoxaemia test) : épreuve consistant à faire respirer un patient, pendant 20 minutes, dans une atmosphère pauvre en oxygène (10 % d'02). En diminuant temporairement l'oxygénation du myocarde, cette épreuve peut faire apparaître passagèrement, en cas d'insuffisance coronaire, des anomalies de l'électrocardiogramme qui n'existent pas dans les conditions normales.