Les premières études sur l’échange de gaz pendant la respiration de liquide ont commencé avec l’objectif principal de développer un moyen d’évacuation d’urgence sous-marine en respirant une solution saline comme milieu respiré ayant une pression partielle d’azote minimale. Respirer de l’air à des pressions hyperbares exposerait le plongeur à des pressions partielles d’azote très élevées et à un risque important de mal de décompression. Les premiers travaux sur la ventilation liquide (1) ont montré que l’hypercapnie était la limitation la plus significative de la respiration liquide avec une solution saline en raison de sa faible solubilité dans le dioxyde de carbone.

Au début des années 1990, plusieurs groupes ont introduit la respiration liquide dans le domaine clinique du traitement des maladies pulmonaires en utilisant des perfluorocarbures (PFC) à solubilité accrue en CO2 pour fournir une nouvelle stratégie de traitement du syndrome de détresse respiratoire (SDR). Les limites d’espace empêchent une discussion détaillée de toutes les références importantes. L’étude de Kandler et de ses collègues (2) dans ce numéro de l’American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine (pp. 31-35) porte la technologie PFC à son plus haut niveau de sophistication. Une brève discussion des méthodes d’administration de PFC aide à illustrer l’importance d’une approche d’administration d’aérosols.

Une étape positive significative a été l’utilisation de l’échange gazeux associé au PFC (3), maintenant appelé ventilation liquide partielle (PLV). Un volume de PFC équivalent à la capacité résiduelle fonctionnelle normale (30 ml/kg) est instillé dans la trachée avec une ventilation de gaz régulée en volume superposée (fraction d’oxygène inspiré = 1,0). En présence d’une lésion pulmonaire, les échanges gazeux sont améliorés pendant la VPL (4-7) en raison des effets combinés de la réduction de la tension superficielle et de l’amélioration de la distribution d’O2 dans les zones œdémateuses du poumon. Ces études ont évalué l’efficacité de l’échange de gaz en utilisant des mesures de l’efficacité de l’échange d’O2 et de CO2, telles que PaO2, PaCO2 et aapo2. En utilisant la technique d’élimination des gaz inertes multiples dans le poumon normal, les limitations d’échange gazeux sont dues à une augmentation du shunt et de l’aAPco 2 résultant de la faible solubilité du CO2 dans le PFC (8). Avec les volumes importants de PFC en PLV, l’échange de CO2 se détériore en raison de la limitation de diffusion à travers la couche fluide de PFC (9).

Une complication de la VPL résulte de la densité élevée de la PFC, qui est répartie principalement dans les régions dépendantes du poumon (10). Bien que le gaz soit distribué à toutes les régions pulmonaires, une ventilation accrue a été observée dans les régions non dépendantes. Ainsi, le PLV peut fonctionner par une redistribution combinée du flux sanguin et de la ventilation vers les régions non dépendantes, ce qui améliore l’adaptation volume alvéolaire / débit cardiaque (VA / Q) dans les régions non dépendantes du poumon.

L’utilisation créative de petites quantités de PFC peut avoir des conséquences thérapeutiques similaires ou supérieures. L’utilisation de PFC vaporisés (molécules individuelles en phase gazeuse) a été décrite par Bleyl et ses collègues (11). Ces chercheurs ont introduit le perfluorohexane (choisi pour sa pression de vapeur optimale, 177 mm Hg) à travers deux vaporisateurs en série sur des moutons blessés par l’acide oléique. Ils ont montré une amélioration de l’oxygénation pendant l’intervalle de traitement. Cette amélioration a été maintenue après la phase de traitement. Les niveaux de pic artériel de Po 2 ont été atteints 2 h après la fin de la période de traitement sans PFC résiduel. L’observation importante était que le PFC vaporisé avait un effet significatif sur l’amélioration du statut animal sans nécessiter l’introduction d’un volume de PFC liquide important dans les poumons. Ces résultats ont montré que les propriétés de réduction de la tension superficielle du PFC pouvaient être obtenues en introduisant du PFC sous forme de vapeur.

L’étape innovante la plus récente de Kandler et de ses collègues dans ce numéro de la Revue est l’utilisation novatrice d’aérosols (petites gouttelettes de PFC en phase gazeuse) pour augmenter la teneur en PFC dans le gaz inspiré (2). Cette approche permet de délivrer un plus grand volume de PFC à la surface pulmonaire qu’avec la vaporisation tout en introduisant moins de volume de PFC qu’avec une ventilation liquide complète ou partielle. Un avantage majeur des aérosols est que le PFC est délivré à la surface alvéolaire de manière relativement uniforme sans la distribution dépendante de la densité du PFC dans les régions dépendantes des poumons. Cette étude a évalué l’effet du PFC aérosolisé (FC77) avec un modèle pulmonaire de porcelet appauvri en tensioactifs. Les auteurs ont comparé l’aérosol-PFC avec trois autres modes de ventilation : le PLV à capacité résiduelle fonctionnelle (FRC), le PLV à faible volume pulmonaire et la ventilation obligatoire intermittente, et ont montré que l’aérosol–PFC offrait le meilleur échange gazeux et améliorait la conformité dynamique. La PaO2 maximale a été trouvée dans le groupe aérosol–PFC jusqu’à 6 h après la fin du traitement. L’amélioration des échanges gazeux était aussi efficace que le PLV et persistait plus longtemps. Aucun effet indésirable n’a été observé avec le PFC en aérosol.

Un avantage significatif des méthodes vaporisées et aérosolisées par rapport au PLV est la distribution plus uniforme de la réduction de la tension superficielle indépendante de la distribution du PFC en fonction de la densité pendant le PLV. Cependant, la méthode de Kandler (2) présente des avantages significatifs qui la distinguent de la vaporisation uniforme en tant qu’amélioration du mode d’administration de PFC. Premièrement, la méthode d’administration d’aérosol n’a pas le même potentiel de lésion pulmonaire. Deuxièmement, il y a un avantage considérable pour l’acceptabilité et la facilité d’utilisation pour le traitement des poumons blessés dans l’environnement de soins intensifs. Une formation minimale sera nécessaire pour que le personnel administre le PFC en aérosol de manière sûre et compétente. De plus, l’équipement restera simple à utiliser et peu coûteux, ce qui augmente l’accessibilité de la technique. Troisièmement, la simplicité de l’équipement et la facilité d’utilisation rendent cette thérapie plus portable, ce qui pourrait étendre son utilisation en dehors de l’unité de soins intensifs. Quatrièmement, contrairement à la vaporisation, cette méthode n’est pas limitée par la pression de vapeur du PFC utilisé. Par conséquent, plus de types de PFC pourraient convenir, peut-être spécifiques à des lésions pulmonaires particulières. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour évaluer cette modalité de traitement prometteuse et optimiser son efficacité. Kandler et ses collègues ont peut-être simplifié l’administration de PFC au point que nous constaterons un regain d’intérêt pour l’utilisation de ces produits chimiques pour traiter les poumons gravement blessés.