Oxygénothérapie hyperbare

Philippe Alquier, Professeur à la Faculté de Médecine et Chef de Service du Département de Réanimation Médicale et de Médecine Hyperbare au CHU d’Angers, répond aux questions de Pierre Allain.

L’oxygène est utilisé en médecine à pression normale, c’est son utilisation conventionnelle, et dans certaines conditions, à pression plus élevée, c’est l’oxygénothérapie hyperbare. Pouvez-vous nous indiquer quand ces utilisations ont commencé ?

Ph. Alq – L’oxygénothérapie hyperbare, souvent désignée par OHB, est une thérapeutique consistant à faire inhaler au patient de l’oxygène à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Historiquement, elle résulte de l’application de la respiration en plongée connue depuis l’antiquité et de la découverte de l’oxygène (Priestley–1775), de la pression barométrique (Paul Bert–1878), des lois de la physique des gaz (Toricelli : 1644, Pascal–1653, Boyle–1661, Mariotte–1676).

Après des indications anecdotiques (Haldane-1895, traitement de l’intoxication oxycarbonée), l’approche véritablement scientifique de la médecine hyperbare revient à Boerema en chirurgie cardiaque en 1959 et à BrummelKamp en 1961 dans le traitement de la gangrène gazeuse. En France, les installations thérapeutiques sont implantées dans les principaux CHU au début des années 1960 et à Angers en 1976.

Comment peut-on délivrer de l’oxygène à une pression supérieure à la pression atmosphérique ?

Ph. Alq – Cela nécessite une infrastructure assez lourde dont l’élément principal est la chambre thérapeutique, parfois appelée caisson, dont la conception est assez proche de celle des sous-marins.

Cette chambre est alimentée par de l’air filtré, déshydraté, comprimé à haute pression et stocké dans des cuves tampons. La chambre est étanche ; la pression varie à l’intérieur en fonction du débit du gaz d’entrée. Le malade inhale de l’oxygène pur ou de l’air enrichi en oxygène, par un masque ou un respirateur artificiel, selon son état. Un système automatique assure en permanence l’égalité des pressions entre la chambre et le circuit respiratoire. Au sens strict, la simple inhalation d’air sous-pression est déjà une oxygénothérapie hyperbare.

A de très fortes pressions, l’oxygène devient toxique ce qui explique pourquoi, lors de plongées très profondes, les plongeurs inhalent un mélange appauvri en oxygène mais ceci représente un autre domaine dans lequel d’ailleurs la France à une compétence mondialement reconnue.

Quelles sont les conséquences de cet apport d’oxygène à pression hyperbare ?

Ph. Alq – L’inhalation d’oxygène en condition hyperbare entraîne une augmentation considérable du contenu sanguin en oxygène. L’oxygène transporté dans le sang existe sous 2 formes : combiné à l’hémoglobine (oxyhémoglobine) et dissous dans le plasma et les éléments figurés. Quantitativement, l’oxyhémoglobine est la forme la plus importante. Pour un taux d’hémoglobine de 15 g pour 100 ml , le sang peut transporter à saturation complète 20 ml d’oxygène combiné à l’hémoglobine. Cette quantité ne peut augmenter quelles que soient les conditions de pression.

Au contraire, la quantité d’oxygène dissoute dans le plasma est faible, de l’ordre de 0,28 ml pour 100 ml de sang à l’air ambiant ; mais son importance physiologique est essentielle puisque c’est cette forme qui diffuse et assure l’oxygénation des tissus. La quantité d’oxygène dissous régie par la loi de Henry ; est directement proportionnelle à la pression.

	Air ambiant	Oxygène pur
Pression en ATA (atmosphère absolue)	1	1	2	3
PpO 2 alvéolaire (mmHg)	100	673	1433	2193
Oxyhémoglobine (ml O 2 /100 ml sang)	19,7	20,1	20,1	20,1
O 2 dissout (ml O2/100 ml sang)	0,285	1,88	3,8	6

Donc, dans une chambre hyperbare, l’augmentation du contenu en O 2 du sang est due essentiellement à l’augmentation de l’O 2 dissous. A une pression de 3 ATA, et en oxygène pur, la quantité d’oxygène dissous est suffisante pour assurer l’oxygénation des tissus et la vie devient possible sans globule rouge, comme l’a démontré Boerema en 1959.

Cette oxygénothérapie hyperbare permet donc une meilleure oxygénation des tissus ?

Ph. Alq – Effectivement, lorsque sont réunies les conditions de pression et de concentration d’oxygène inhalé, les différents tissus de l’organisme sont mieux oxygénés.

Cependant, l’oxygène dissous, qui agit après diffusion hors des capillaires, doit être transporté par le flux sanguin jusqu’aux tissus ; cette augmentation de la concentration d’oxygène dissous permet d’augmenter l’apport local d’oxygène lorsque la vascularisation est altérée mais est sans effet si le flux sanguin est totalement interrompu.

La quantité d’oxygène dissous augmente proportionnellement à la pression, mais le facteur limitant est la toxicité de l’oxygène qui croît avec la pression partielle et la durée d’exposition.

L’oxygène et en particulier l’oxygène hyperbare peut-il être considéré comme un médicament ?

Ph. Alq – L’oxygène dans les conditions où il est utilisé en médecine peut être considéré comme un médicament. Mais l’oxygène hyperbare se différencie de l’oxygène normobare qui est utilisé quotidiennement dans toutes les structures de soins, par son mode d’action associant l’effet pression et l’effet hyper-oxygénation, paramètres régis par les lois de la physique des gaz, donc parfaitement reproductibles. Il a des indications, des contre-indications, des effets indésirables, un mode d’administration exclusivement par inhalation et une posologie précise: durée d’exposition, niveau de pression (unité de mesure l’ATA : atmosphère absolue), pourcentage d’oxygène (de 0,21 air ambiant à 1 oxygène pur), intervalle entre les prises, durée du traitement.

Quelles sont les indications de l’oxygénothérapie hyperbare?

Ph. Alq – On peut distinguer les indications qui résultent de l’effet pression et celles qui résultent de l’effet hyper-oxygénation.

1. L’effet pression.
   La simple augmentation de pression va entraîner, pour des raisons mécaniques, la réduction du volume des bulles gazeuses (loi de Mariotte : pression x volume = constante). Lorsque la pression double, le volume de la bulle diminue de moitié. C’est pourquoi l’oxygène hyperbare est le seul traitement étiologique des embolies gazeuses, que la présence des bulles soit liée à un accident de décompression au cours d’une plongée ou à la pénétration accidentelle de bulles d’air dans la circulation lors de certains gestes médicaux ou chirurgicaux.
2. L’ hyper oxygénation
   • compense certaines déficiences d’apport d’oxygène en augmentant la quantité d’oxygène dissous
     • lors d’ischémie critique ou subaiguë par altération de la micro circulation ne permettant plus un débit sanguin suffisant : artériolites (diabète, conséquences parfois très lointaines de radiothérapie, écrasement des membres). L’efficacité de ce traitement peut être évaluée par la mesure transcutanée de la pression d’oxygène dans les territoires atteints.
     • lors d’altérations de l’hémoglobine (intoxication oxycarbonée, méthémoglobinémie) puisque à 3 ATA l’organisme peut vivre uniquement grâce à l’oxygène dissous ; s’agissant de l’oxyde de carbone, la forte augmentation de la pression partielle d’oxygène contribue par ailleurs à déplacer l’oxyde de carbone de l’hémoglobine qui redevient apte au transport de l’oxygène.
   • A une action anti-infectieuse :
     • directe sur les bactéries anaérobies responsables de cellulites ou de gangrènes gazeuses qui ne se développent qu’en l’absence d’oxygène
     • indirecte : le fonctionnement normal des polynucléaires nécessite une pression partielle d’oxygène de l’ordre de 30 mmHg qui n’est pas fréquemment atteinte dans les territoires infectés en raison des micro thromboses particulièrement dans les infections par anaérobies ou les staphylocoques : la fonction phagocytaire des polynucléaires est rétablie au cours des séances d’oxygénothérapie hyperbare.
   • A des effets circulatoires :
     en entraînant une vaso constriction, sans diminution du transport en oxygène puisqu’il y a parallèlement une augmentation de l’oxygène dissous ; ce mécanisme est utilisé en clinique dans la prise en charge des traumatismes des muscles, surtout lorsqu’ils sont enserrés dans des gaines inextensibles.
   • Facilite la cicatrisation :
     par augmentation de l’angiogenèse et de la synthèse du collagène et des fibroblastes.

Le dénominateur commun de tous ces effets, en apparence disparates, est l’augmentation de la quantité d’oxygène dissous.

Les indications de l’oxygènothérapie hyperbare qui ont été précisées à l’occasion de la 1 ère Conférence européenne de Consensus sur la Médecine Hyperbare  : Lille –1994 sont résumées dans le tableau suivant :

RECOMMANDATIONS DE TYPE 1 : indication très fortement recommandée car l’OHB peut changer le pronostic vital

Maladie de décompression Intoxications à l’oxyde de carbone Embolie gazeuse Infections nécrosantes des parties molles à germes anaérobies ou mixtes Brûlures + CO Ostéoradionécrose Radionécrose des tissus mous (cystite)

RECOMMANDATIONS DE TYPE 2 : indication recommandée ne change pas le pronostic vital mais améliore le pronostic fonctionnel

Ecrasements de membre et syndromes de loge d’origine post-traumatique Surdités brusques Ostéomyélite chronique réfractaire Lésions des pieds chez les diabétiques Ischémie critique chronique des artéritiques

RECOMMANDATIONS DE TYPE 3 : indication optionnelles ou compassionnelles

Encéphalopathie post-anoxique Formes mineures des intoxications au CO Myélite, rectite post-radiothérapie Syndrome de reperfusion après chirurgie vasculaire Brûlures > 20 % de surface, > 2 ème degré Pathologie ophtalmologique ischémique aiguë

Quelles sont les indications de l’oxygénothérapie hyperbare qui vous paraissent donner les meilleurs résultats ?

Ph. Alq – En pathologie aiguë, ce sont les formes graves d’intoxication oxycarbonée, les fracas de membres et les embolies gazeuses.

En pathologie chronique, ce sont les lésions du «  pied diabétique » et les ostéo-radio-nécroses.

On demande aux traitements de faire la preuve de leur efficacité. A-t-il été possible de faire des études comparatives, groupe traité OHB versus groupe de référence, en aveugle par exemple ?

Ph. Alq – Autant les arguments théoriques sont solides et les travaux expérimentaux multiples, autant les études en double aveugle sont trop peu nombreuses. Il est vrai que l’infrastructure et les conditions techniques des séances rendent le double aveugle difficile mais possible par exemple en faisant inhaler à l’un des groupes de l’air appauvri en oxygène de façon à obtenir lors du traitement une pression partielle en oxygène identique à celle de l’air ambiant (0,21 ATA). L’autre raison expliquant le petit nombre d’études prospectives est le nombre réduit d’installations sur le territoire, obligeant à des transferts de malades parfois en état grave. L’éventualité que la moitié d’entres eux subissent les aléas d’un transport parfois sur de grandes distances sans bénéficier du traitement spécifique est un obstacle éthique qui doit être pris en compte. Par ailleurs, les études monocentriques évitent cette critique mais habituellement manquent de puissance. Il n’en demeure pas moins que des travaux d’évaluation sont indispensables et d’ailleurs pour certains déjà en cours au niveau européen sur la prise en charge du « pied diabétique »   par exemple. Parmi les travaux de méthodologie peu discutable on peut citer :

• Lindell K Weaver and all. Hyperbaric oxygen for acute carbon monoxide poisonning. N. Engl. J. Med. 2002, 347/14, 1057-66
• Bouachour G. et coll. Hyperbaric oxygen therapy in the management of crush injuries : a randomized double – blind placebo controlled clinical trial. J. Trauma. 1996, 41, 333-39.

Cette oxygénothérapie a-t-elle des contre-indications ?

Ph. Alq – Comme toute thérapeutique, l’oxygénothérapie hyperbare présente des contre-indications et nécessite des précautions lors de son utilisation.

• RESPIRATOIRE :
  • ce sont toutes les affections bulleuses et l’asthme. Les pneumothorax doivent être drainés avant la mise en pression.
  • Les œdèmes pulmonaires lésionnels constituent une contre indication incontournable, dans la mesure où l’oxygène hyperbare se comporte comme un co-facteur dans les situations capables de générer par elles-mêmes cette pathologie.
• ORL :
  • les dysfonctionnements de la trompe d’Eustache exposent à des otalgies lors des variations de pression. Cette situation peut justifier la mise en place de drains trans-tympaniques.
  • Les sinusites constituent des contre-indications temporaires.
• CARDIOLOGIQUE :
  • les troubles de la conduction auriculo-ventriculaire, non appareillés.
• NEUROLOGIQUE :
  • la comitialité non équilibrée est une contre indication relative ; avec disparition des crises, elle nécessite des séquences particulières où l’oxygène pur est entrecoupé d’inhalation d’air durant 5 minutes toutes les 30 minutes.
  • Pour les malades en état instable, l’isolement relatif durant les séquences thérapeutiques, justifie une mise en condition minutieuse avant la séance (par exemple, une intubation avec assistance respiratoire pour un patient insuffisant respiratoire chronique). Dans ces situations, la présence d’un accompagnement médical est indispensable durant la séance.

Quels sont les principaux effets indésirables de l’oxygène hyperbare

Ph. Alq – Les effets indésirables graves sont exceptionnels :

• une crise d’épilepsie généralisée, liée à la toxicité neurologique de l’oxygène, est imprévisible, fonction de la susceptibilité individuelle, mais survient pour environ 1/2000 compressions. Paradoxalement, elle ne constitue pas une contre indication définitive, car la récidive est très rare malgré la poursuite du traitement.
• l’aggravation d’un œdème pulmonaire est habituellement la conséquence d’une contre indication « limite » pour un patient déjà exposé à cette complication.

Les effets secondaires gênants sont fréquents :

• douleurs sinusiennes ou otalgies lors des variations de pression qui nécessitent d’assouplir le profil de la mise en pression.
• très particulières sont les complications psychologiques, liées au bruit, à l’isolement, conséquences des nécessités technologiques parfois à l’origine de crises d’angoisse. L’accompagnement systématique des patients par un soignant, les explications techniques avant la séance, améliorent la tolérance psychologique du traitement.

En pratique comment se déroule une séance d’oxygénothérapie hyperbare ?

Ph. Alq – Après vérification par un médecin de l’indication du traitement et de l’absence de contre indication, le patient bénéficie d’une information sur le déroulement de la séance. Lui sont expliquées notamment les sensations qui vont être perçues lors de la compression (possible otalgies et manœuvre destinée à équilibrer les tympans, chaleur lors de la mise en pression et refroidissement lors de la décompression, …), les procédures de sécurité concernant le risque d’incendie lié à la présence d’oxygène sous pression (interdiction de fumer, d’entrer des appareils électriques, …), les conséquences de la pression (problème des montres). Le patient est installé, selon son état, soit sur un fauteuil, soit sur un brancard. Un personnel infirmier, formé à l’hyperbarie, accompagne les malades à l’intérieur du caisson pendant la durée de la séance, pour mettre les malades en confiance et leur réexpliquer notamment les manœuvres d’équilibration des oreilles. La mise en pression de la chambre s’effectue à l’air comprimé à une vitesse relativement lente, de l’ordre du mètre/minute (0,1 bar/min) permettant ainsi de prévenir les barotraumatismes auriculaires. Lorsque la pression souhaitée est obtenue (en général 1,5 bar soit 2,5 ATA) le personnel accompagnant installe les masques qui vont servir à l’oxygénation des patients et ouvre les vannes d’admission de l’oxygène et des déverseurs (élimination de l’air expiré). Le personnel accompagnant subit l’hyperpression mais pas directement l’hyperoxygénation. Une séance standard dure habituellement 90 minutes à cette pression. La décompression s’effectue à la même vitesse que la compression, la plupart du temps les patients gardent leur masque à oxygène pendant cette période qui ne nécessite pas de manœuvre de valsalva.

La mise en pression est gérée par un membre du personnel situé à l’extérieur de la chambre via un pupitre de commandes. C’est lui qui assure la vitesse de compression et de décompression. Il est par ailleurs chargé de la surveillance du bon fonctionnement de l’installation : gestion des stocks d’air comprimé, du taux d’oxygène régnant à l’intérieur de la chambre (pouvant nécessiter la ventilation de la chambre en cours de séance). Il gère aussi la prévention des crises comitiales hyperoxiques en interrompant toutes les 20 à 30 minutes l’admission d’oxygène pendant 5 minutes et les diverses alarmes. Il bénéficie d’un rappel de l’écran de scope quand un malade nécessite une surveillance particulière. Pour communiquer avec l’intérieur de la chambre, il existe un système de microphone en plus des caméras de surveillance et des hublots.

Il y a-t-il beaucoup de centres d’oxygénothérapie hyperbare en France ?

Ph. Alq – La répartition des centres hyperbares en France est indiquée sur la carte ci-jointe.

Pour illustrer cette vue d’ensemble de l’oxygénothérapie hyperbare , pouvez-vous indiquer l’activité du centre d’Angers au cours d’une année ?

Ph. Alq – Oui, en 2003, l’Unité de Médecine Hyperbare du CHU d’Angers a réalisé 2263 séances pour 245 malades originaires de 17 départements. Les malades sont classés en fonction de l’indication.

Pathologies	Patients 2003
Accident de plongée	9
Artérite	9
Chirurgie plastique	8
Consultation plongée loisir	14
Consultation plongée professionnelle	24
Embolie gazeuse	1
Infection autre	4
Infection cellulite et fasciite	14
Infection gangrène gazeuse	5
Infection ostéite et arthrite	2
Intoxication au CO	6
Ostéoradionécrose autre	1
Ostéoradionécrose mandibulaire	43
Radionécrose tissu mou autre	6
Radionécrose tissu mou cystite	6
Radionécrose tissu mou ORL	5
Radionécrose tissu mou rectite	6
Recherche	22
Surdité brusque	5
Traumato. Autres	8
Traumatisme fracture ouverte	14
Traumato. Ischémie périphérique post-traumatique	12
Ulcères diabétiques	21
TOTAL	245

Vous avez participé à la rédaction d’un ouvrage sur l’oxygénothérapie hyperbare ; je pense que ceux qui veulent plus d’informations peuvent utilement consulter cet ouvrage :

Ph. Alq – Oui, une bibliographie complète peut être consultée dans un ouvrage récent, fruit de la collaboration de toutes les équipes françaises et de quelques équipes étrangères : « Traité de Médecine Hyperbare ». F. Wattel, D. Mathieu. Editions Ellipses – Paris 2002.

Merci beaucoup Philippe Alquier de nous avoir fait part de votre grande expérience en réanimation médicale et en oxygénothérapie hyperbare.

D’autres informations sur Pharmacorama : Oxygène.