Peut-on modifier le comportement respiratoire?
Jorge GallegoChargé de Recherches InsermHôpital Robert DebréParis
Pourquoi modifier le comportement respiratoire?
• Augmenter la ventilation alvéolairebasse fréquence, ventilation « diaphragmatique »
• Diminuer le travail des muscles respiratoiresasynchronisme thoraco-abdominal
• Eviter l’hypocapnie (syndrome d’hyperventilation)basse fréquence
• Diminuer l’activation psychologique (stress)relaxation, yoga
Ces objectifs peuvent-ils être réalisés simultanément?
Modifier dans le comportement respiratoire?
Contrôle central de la ventilation
Peu d’études contrôléesPeu de résultats objectifs
Modifier l’automatisme ventilatoire
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Blanchi and Sieweke, 2007
Automatisme respiratoire
• Complexe Pre-Botzinger: environ 600 neurones (chez le rat)• Noyau Rétrotrapézoïde• Gènes du contrôle respiratoire
chemorécepteurs peripheriques
contrôle suprapontiqueCortex (aire motrice supplémentaire, CX prémoteur)
hypothalamus
controle bulbopontiquenucleus tractus solitarius groupe ventral and dorsal du bulbegroupe pontique
motoneurones spinaux
chemorécepteurs centraux
mécanorécepteurs pulmonaires
IX
X
diaphragme
intercostaux
Amygdale+ cervelet
La respiration dépend: des activités cognitivesdes émotionsdes états de vigilance
Deux voies du contrôle respiratoire: « automatique » et « volontaire »
Apprentissage respiratoireContrôle volontaire indépendant
QuickTime and aᆰTIFF (Uncompressed) decompressor
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Syndrome d’Ondine: perte de l’automatisme, contrôle volontaire intact
Sritipayawan et al. 2002
A: Patiente 25 ans diagnostiquée Ondine à 14 mois. Ventilation basale normale à l’éveil, pas de réponse à l’hypercapnie
B: Nouveau-né de 13 jours (fille de la patiente A) Ondine. Hypoventilation au
cours du sommeil.
CCHS: Congenital Central Hypoventilation Syndromemaladie rare, mutation génétique du gène Phox2Bpas de réponse ventilatoire au CO2, hypoventilation au cours du sommeil
pas de modification de la ventilation de sommeil
Le syndrome persiste à vie.
Locked-in syndrome: perte du contrôle volontaire, automatisme intact
Ventilation basale variable. La commande volontaire s’ajoute à la commande automatique
QuickTimeᆰ et undホcompresseur TIFF (non compressホ)
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Haouzi et al, 2006
Contrôle volontaire indépendant du contrôle automatique
Rééducation du contrôle respiratoire: un apprentissage moteur
• Objectif: un comportement respiratoire automatique plus adapté
• Méthodes: instructions verbales, feedback (ou synchronisation), images mentales
• Critères d’automatisation: contrôle non attentionnel
•Rétention et transfert aux situations de la vie courante
Automatisation du comportement appris?
Automatisation d’un mouvement respiratoire volontaire
Consigne: ajuster la durée de chaque inspiration à une valeur fixéeFeedback visuelTest d’attention: mesure du temps de réaction à un bip sonore
Le temps de réaction diminue avec l’entraînement
Automatisation possible?
Triangles: temps de réaction pendant le contrôleRespiratoire (pendant l’inspiration et l’expiration)Points: temps de réaction sans contrôle
respiratoire Gallego 1991
D’autres stratégies sont-elles possibles?
Favoriser les phénomènes de plasticité respiratoire qui se produisent dans les conditions naturelles.
La réponse ventilatoire à l’exercice
La pression artérielle en CO2 reste constante à l’initiation de l ’exercice
Pas de « signal d’erreur »!
La régulation des gaz du sang n’explique pas l’augmentation initiales de la ventilation
Cortex cérébral
Musclesrespiratoires
Centresrespiratoires
bulbo-pontiques
EchangeurThoraco-pulmonaire
PCO2
PO2
Capteurs:
Comment s’effectue l’ajustementtrès précis de la ventilation aux besoins métaboliques?
La réponse ventilatoire à l’exercice: réponse apprise par expérience?
QuickTime et unᆰd compresseur TIFF (non compress )ホ ホ
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•Jeunes volontaires sains•Exercice sur ergomètre•4 min/10 fois par jours/ 7 jours•Avec ou sans CO2 ajouté (PetCO2: +8 Torr)•Test en air ambiant
Résultat:L’entraînement avec CO2 supplémentaire modifie la réponse ventilatoire à l’exercice.
Wood et al 2003
Pas de différence de scores de dyspnée pendant l’entraînement
Comportement volontaire ou conditionnement
Plasticité respiratoire: l’adaptation spontanée à l’hypoxie répétée
A: Réponse du nerf phrénique à la stimulation des c stimulation des chémorécepteurs ou à la stimulation électrique directe.
Barre : 120 sec. F diminue après la stimulation
B: AR: acute responseSTP: short term potentiationSTD: short term depression
D: en hypoxie soutenue la ventilation augmente, puis diminue.
Powell et al 1998
Plasticité respiratoire: changements (structurels ou fonctionnels) du contrôle respiratoire résultants de l’expérience antérieure
Mécanisme dépendant de la synthèse de sérotonine et de BDNF (Brain-derived Neurotrophic factor) au voisinage des noyaux moteurs du nerf phrénique
CIBLE THERAPEUTIQUE POTENTIELLE: lésions de la moelle épinière, sclérose latérale amyotrophique, apnées du sommeil,
La répétition des stimuli hypoxique entraîne une augmentation progressive de la réponse (PA: progressive augmentation) et une facilitation à long terme (LTF)
Comportement respiratoire
Facteurs génétiquesGènes du contrôle respiratoireMaladies génétiques
EnvironnementAdaptation à l’altitude
Expérience antérieureRéponse ventilatoire à l’exerciceFacilitation à long terme résultant des apnéesHypoxie, hyperoxie néonatale
Conclusions
On doit pouvoir modifier le comportement respiratoire
• en utilisant sur les principes généraux des apprentissages moteurs (connaissance des résultats, automatisation, transfert, rétention)
• En stimulant les mécanismes spontanés de plasticite respiratoire (5-HT, BDNF)..)
• en s’appuyant sur des mesures physiologiques et psychophysiologiques (PetCO2, asynchronisme, dyspnée)
• en validant les méthodes par des études contrôlées