Bilan carbone sous ECMO : un casse-tête !

Question évaluée

L’amplitude de la correction initiale de la PaCO2 sous ECMO est-elle associée à une augmentation de complications neurologiques ?

Type d’étude

Étude de cohorte, multicentrique, rétrospective sur données de registre (Registre ELSO).

Population étudiée

11.972 patients adultes ayant bénéficié d’un traitement par ECMO (toute configuration) pour détresse respiratoire aigüe entre 2012 et 2017

Méthode

Étude de la variation relative de la PaCO2 des 24 premières heures après initiation du traitement par ECMO tel que :

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L’objectif principal était l’analyse de l’association entre la ∆PaCO2 et la survenue d’une complications neurologique (parmi les suivantes : mort cérébrale, crise épileptique clinique ou électroencéphalographique, AVC ischémique ou hémorragique) par régression logistique multiple ajustée sur l’existence d’un arrêt cardiaque pré-ECMO, d’une hyperbilirubinémie, et d’un traitement par épuration extra-rénale (facteurs précédemment identifiés de complications neurologiques sous ECMO (1)).

Analyse de sensibilité avec ajustement sur le statut acido-basique, l’âge, le score RESP (2) et la configuration d’ECMO utilisée.

Résultats essentiels

11972 patients ont été étudiés dont 88% ayant bénéficié d’une ECMO VV, 54% présentant une acidose hypercapnique (pH <7.3 et PaCO2 > 50mmHg) à l’initiation du traitement.

La ∆PaCO2 médiane était de -31% [IQR -46 ; -26], la variation absolue médiane était de -18mmHg [IQR -33 ; -6]. 1719 (19%) des patients ont présenté une variation relative en PaCO2 > 50%.

L’incidence de complications neurologiques était de 6.9% (AVC hémorragique 3.5% ; AVC ischémique 1.9% ; mort cérébrale 1 .6% ; crise épileptique 1.1%).

Une ∆PaCO2 > 50% était statistiquement significativement associée à un sur risque de complications neurologiques par rapport à une ∆PaCO2 < 50% (9.8% versus 6.4%, p<0.001) y compris après ajustement sur les trois variables définies précédemment (OR = 1.732 [CI95 1.295 ; 2.317], p<0.001). Le profil des complications neurologiques restait similaire.

Ce sur-risque était exacerbé chez les patients ventilés depuis plus de 7 jours (OR = 2.87 [CI95 1.91 ; 4.20] vs OR = 1.33 [CI95 1.06 ; 1.66], p<0.001). L’existence d’une hyperoxémie (PaO2 > 300mmHg) ou d’une hypoxémie (PaO2 <60 mmHg) post-ECMO, d’une acidose métabolique pré-ECMO ou d’une diminution absolue en PaCO2 > 40mmHg étaient également associés au risque de complications neurologiques.

Après ajustement sur le score RESP, une ∆PaCO2 > 50% n’était pas statistiquement associé à la mortalité en réanimation.

Commentaires

Le niveau de PaCO2 est un déterminant majeur du débit sanguin cérébral (DSC) (3). Le CO2 étant un puissant vasodilatateur cérébral, une hypercapnie est responsable d’une augmentation du DSC, avec un risque d’œdème cérébral (4). Inversement, la correction rapide de cette hypercapnie entraine une vasoconstriction, avec un risque d’ischémie focale. Ces processus physiopathologiques, associés à une hyperexcitabilité neuronale (conséquente de l’alcalinisation du liquide céphalo-rachidien), une possible gêne au retour veineux secondaire à l’existence d’une canule de réinjection jugulaire sont autant de facteurs de risque d’agression cérébrale lors de l’initiation de l’ECMO. Cette étude semble confirmer l’association entre correction trop rapide de l’acidose hypercapnique sous ECMO et la survenue de complications neurologiques, déjà précédemment décrite dans une cohorte plus petite (5).

Points forts

Il s’agit d’une étude de très large effectif, avec une analyse statistique robuste. Le résultat sur le critère de jugement principal est en accord avec un fort rationnel physiopathologique.

Points faibles

• Le design rétrospectif de cette étude limite l’interprétation de causalité du fait de certains facteurs de confusion, en effet,
• La valeur du ∆PaCO2 ne reflète qu’un delta en un temps donné, et non l’évolution exacte de la capnie des 24 premières heures.
• Au moins une des deux données de PaCO2 nécessaire au calcul de ∆PaCO2 était manquante chez 3098 (26%) des patients.
• De même, aucune donnée sur l’hémostase des patients ou l’anticoagulation qu’ils recevaient n’était disponible dans le registre ELSO.

Implications et conclusions

Chez les patients recevant une ECMO pour insuffisance respiratoire, une importante baisse de la PaCO2 au cours des 24 premières heures suivant l'initiation de l'ECMO est associée à une incidence accrue de complications neurologiques, telles que des AVC hémorragiques et ischémiques, la mort cérébrale et des crises épileptiques. Sans qu’il soit possible avec cette étude de prouver une causalité entre ces deux phénomènes, une attention particulière devrait être portée la vitesse et l’intensité de correction de la capnie à l’initiation de l’ECMO, en ciblant probablement une correction progressive et lente.

CONFLIT D'INTÉRÊTS

Article commenté par Thomas Laumon et Nicolas Bréchot, Service de Réanimation Médicale, Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière, AP-HP, France.

Les auteurs déclarent n'avoir aucun lien d'intérêt.

Le contenu des fiches REACTU traduit la position de leurs auteurs, mais n’engage ni la CERC ni la SRLF.

Envoyez vos commentaires/réactions à l'un des auteurs (nicolas.brechot@aphp.fr) ou à la CERC.

Références

1. Neurologic Injury in Adults Supported With Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation for Respiratory Failure: Findings From the Extracorporeal Life Support Organization Database.
   Lorusso R, Gelsomino S, Parise O, Di Mauro M, Barili F, Geskes G, et al.
   Crit Care Med. août 2017;45(8):1389-97.
2. Predicting survival after extracorporeal membrane oxygenation for severe acute respiratory failure. The Respiratory Extracorporeal Membrane Oxygenation Survival Prediction (RESP) score.
   Schmidt M, Bailey M, Sheldrake J, Hodgson C, Aubron C, Rycus PT, et al.
   Am J Respir Crit Care Med. 1 juin 2014;189(11):1374-82.
3. The cerebrovascular response to carbon dioxide in humans.
   Battisti-Charbonney A, Fisher J, Duffin J.
   J Physiol. 15 juin 2011;589(Pt 12):3039-48.
4. Global cerebral edema from hypercapnic respiratory acidosis and response to hyperosmolar therapy.
   Roh D, Merkler AE, Al-Mufti F, Morris N, Agarwal S, Claassen J, et al.
   Neurology. 19 avr 2016;86(16):1556-8.
5. Brain injury during venovenous extracorporeal membrane oxygenation.
   Luyt C-E, Bréchot N, Demondion P, Jovanovic T, Hékimian G, Lebreton G, et al.
   Intensive Care Med. 1 mai 2016;42(5):897-907.

CERC

B. HERMANN (Secrétaire)
A. BRUYNEEL
G. DECORMEILLE
S. GOURSAUD
N. HEMING
G. JACQ
T. KAMEL
G. LABRO
JF. LLITJOS
L. OUANES-BESBES
L. POIROUX
A. ROUZÉ