Physiologie pulmonaire en réponse aux agressions chimiques et mécaniques
Les lésions pulmonaires aiguës (ALI) résultent de facteurs aussi divers que l'exposition aux endotoxines, les agressions chimiques, les expositions aiguës aux particules ou les impacts mécaniques, comme on le voit dans les lésions pulmonaires induites par les ventilateurs (VILI). Les études ALI et VILI poussent la compréhension à la fois de la mécanique respiratoire fondamentale et de la physiologie pulmonaire générale pour décrire comment les dommages se produisent dans l'espoir d'atténuer les dommages. VILI en particulier, est un domaine de recherche explosif après l'épidémie de maladie COVID en raison du grand nombre de patients gravement malades dans les hôpitaux nécessitant une ventilation et de l'augmentation concomitante des occurrences cliniques de VILI. Des études récentes sur l'ALI examinent comment les VILI et les paramètres spécifiques au sujet tels que l'obésité ou des antécédents d'interventions chirurgicales affectent les résultats1, 2.
La bléomycine est un glyxopeptide à usage oncologique clinique qui peut générer un phénotype de maladie pulmonaire fibrotique dans des modèles animaux de recherche pulmonaire préclinique. Alors que les deux mérites et sujets de préoccupation de l'utilisation de la bléomycine sont connus3, 4, la progression bien définie de la maladie après instillation, ainsi que la facilité d'utilisation opérationnelle, contribuent à sa popularité.
Au cours de la première semaine suivant l'instillation, la bléomycine contribue à une réponse inflammatoire aiguë des poumons3. Krischer et al. utilisent cette réponse dans leur article le plus récent qui examine les changements structurels dans les cellules productrices de surfactant et la barrière sang-gaz, dans six groupes expérimentaux de rats. Les conditions expérimentales commencent par une répartition saine (H) vs exposition à la bléomycine (B). Ces groupes sont ensuite divisés en 3 groupes chacun : 2 groupes avec ventilation utilisant des pressions positives en fin d'expiration (PEP) de 1 ou 5 cmH2O ou où aucune ventilation n'est effectuée avant la collecte des données.
Krischer et al. sont capables de montrer l'effet des dommages de la bléomycine et des VILI sur le poumon à travers de belles images des poumons dans chaque condition (ex. Figure 1).
Figure 1. Microscopie optique de tissus prélevés dans le poumon gauche de sujets sains (H) ou traités à la bléomycine (B), mettant l'accent sur la barrière sang-gaz. Des images représentatives pour chaque groupe de ventilation sont présentées et les structures à noter sont indiquées. Cellule épithéliale alvéolaire (AE); matrice extracellulaire (ECM); endothélium (endo); cellules interstitielles (IC); lame basale (bl); espace aérien alvéolaire (Air); lumière capillaire (caplumen); érythrocyte (éry); fibrilles de collagène (col). De Krischer et al. 2020 Figure 1[/légende]
Ils sont en outre capables de trouver une corrélation négative entre l'épaisseur moyenne de la barrière des gaz sanguins et la compliance quasi-statique (Figure 2). En revanche, l'élastance tissulaire (H) démontre une forte corrélation positive avec le volume des corps multivésiculaires clairs aux électrons ; un type spécialisé d'endosome qui contient des vésicules extracellulaires liées à la membrane.
Figure 2. Corrélations entre les données histologiques et les données de mécanique pulmonaire mesurées avec le flexiVent. En particulier, une corrélation négative de l'épaisseur moyenne de la barrière sang-gaz avec Cst et une corrélation positive entre le volume de corps multivésiculaires clairs aux électrons avec l'élastance tissulaire (H) sont notées. De Krischer et al. 2020 Graphique 8.
Dans l'ensemble, Krischer et al. montrent que des altérations induites par la ventilation mécanique dans l'ultrastructure cellulaire se produisent après une réponse inflammatoire suite à une agression par la bléomycine. Les lésions causées par la bléomycine entraînent une diminution de la compliance statique (Cst) et celles-ci semblent être liées à des changements interstitiels. Des réglages de ventilation bas (PEP = 1 cmH2O) mais pas plus élevés (PEP = 5 cmH2O) semblent aggraver ces anomalies interstitielles septales suite à une exposition à la bléomycine. Cette étude est un excellent exemple de la profondeur des connaissances possibles lorsque des tests d'imagerie, histologiques et d'expression génique sont utilisés en combinaison avec des paramètres de mécanique pulmonaire avec le FlexiVent.
Maia, L. de A., Cruz, FF, de Oliveira, MV, Samary, CS, Fernandes, MV de S., Trivelin, S. de AA, Rocha, N. de N., Gama de Abreu, M., Pelosi, P., Silva, PL et Rocco, PRM (2019). Effets de l'obésité sur l'inflammation pulmonaire et le remodelage des lésions pulmonaires aiguës modérées expérimentales. Frontières en immunologie, 10 1215. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01215
Maia, L., Fernandes, MV de S., Santos, AC, Rocha, N. de N., Oliveira, M., Santos, C., Morales, M., Capelozzi, V., Souza, S., Gutfilen , B., Schultz, M., Gama de Abreu, M., Pelosi, P., Silva, P. et Rocco, PRM (2019). Effets de la ventilation mécanique protectrice avec différents niveaux de PEP sur les lésions alvéolaires et l'inflammation dans un modèle de chirurgie abdominale ouverte : une étude randomisée chez des rats obèses par rapport à des rats non obèses. Frontières en physiologie, 17(10), 1513. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.01513
Izbicki, G., Segel, MJ, Christensen, TG, Conner, MW et Breuer, R. (2002). Évolution dans le temps de la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine : fibrose pulmonaire induite par la bléomycine. Journal international de pathologie expérimentale, 83(3), 111-119. https://doi.org/10.1046/j.1365-2613.2002.00220.x
Liu, T., De Los Santos, FG et Phan, SH (2017). Le modèle bléomycine de la fibrose pulmonaire. Dans L. Rittié (dir.), pulmonaire (Vol. 1627, p. 27–42). Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7113-8_2
Krischer, J.-M., Albert, K., Pfaffenroth, A., Lopez-Rodriguez, E., Ruppert, C., Smith, B. et Knudsen, L. (2020). Altérations induites par la ventilation mécanique du pool de surfactant intracellulaire et de la barrière sang-gaz dans les poumons sains et pré-lésés. Histochimie et biologie cellulaire, 108. https://doi.org/10.1007/s00418-020-01938-x
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