L'érythropoïétine peut-elle protéger le flux sanguin cérébral et l'oxygénation pendant la plongée simulée ?

Fond

Pendant le refroidissement du visage et en particulier pendant l'apnée, les mammifères - et aussi les humains - peuvent provoquer un réflexe de plongée, provoquant une bradycardie, une vasoconstriction périphérique et une centralisation du flux sanguin vers le cerveau, les poumons et le cœur (18 Foster et al 2005), mais le réflexe est supprimé par l'activité physique. Le réflexe de plongée peut être provoqué uniquement par l'apnée et sera plus prononcé pendant le refroidissement facial simultané, mais pas par la stimulation d'autres récepteurs cutanés (19 Asmussen et al 1968).

La pression intrapleurale et le volume pulmonaire affectent le réflexe de plongée de telle sorte que moins la capacité vitale est utilisée, plus la bradycardie est prononcée. Cela s'explique par le fait que les récepteurs d'étirement pulmonaires sont moins activés par des volumes pulmonaires plus petits et envoient ainsi une sortie afférente vagale plus petite.

Le réflexe de plongée a un effet de conservation de l'oxygène, en raison de la vasoconstriction intense des viscères et des muscles, et simultanément à la réduction du débit cardiaque (CO). Par conséquent, le lactate plasmatique augmentera pour compenser le moindre flux sanguin régional. Si l'on hyperventile avec 100 % d'oxygène, le réflexe peut toujours être déclenché, mais il est plus prononcé pendant l'asphyxie. Les plongeurs sportifs expérimentés, qui plongent depuis plus de 7 à 10 ans, ont réduit l'acidose post-apnée et le stress oxydatif (18 Foster et al 2005), mais probablement aussi moins de sensibilité à l'hypoxie et à l'hypercapnie progressives, car ces individus ont une plongée plus prononcée. réflexe.

Les personnes souffrant d'apnée du sommeil sont, comme les plongeurs en apnée formés, exposées à des épisodes répétitifs d'hypoxie et d'hypercapnie pendant leur sommeil, pouvant aller jusqu'à 30 à 60 secondes, et elles ont développé une moindre sensibilité à cela. Ces patients ont généralement une activité chroniquement plus élevée du système nerveux sympathique, une résistance périphérique et une tension artérielle plus élevées (18 Foster et al 2005).

SCUBA Les plongeurs sportifs, qui plongent plus de 100 fois par an, surtout en eau froide, ont une diminution du flux sanguin cérébral et un déficit cognitif (20 Slosman et al 2003). L'âge et l'indice de masse corporelle (IMC) sont associés à une diminution du flux sanguin cérébral et au déficit cognitif, peut-être parce que les plongeurs SCUBA avec un IMC plus élevé ont de plus grands réservoirs d'azote dans leurs tissus adipeux, ce qui donne alors des incidences non symptomatiques plus faibles d'accident de décompression (20 Slosman et al 2003). Mais il est évident de supposer que cela pourrait être causé par une diminution du flux sanguin cérébral, à cause du réflexe de plongée.

Il a également été démontré que grimper à des altitudes élevées (entre 54 488 et 8 848 m) entraîne un déficit cognitif. Ceux qui présentaient les symptômes les plus prononcés, étaient très sensibles à l'hypoxie par hyperventilation. On soupçonnait que l'hypocapnie due à l'hyperventilation provoquait une diminution du débit sanguin cérébral (33 Hornbein TF et al 1989).

L'échographie Doppler transcrânienne (TCD) donne une valeur reproductible pour la perfusion cérébrale par un échantillonnage continu non invasif en temps réel (14 Aslid et al 1982). Un seul transducteur piézo-électrique envoie et collecte les ultrasons à travers la région temporale du crâne, là où il est le plus fin. Par la présente, le flux sanguin de l'artère cérébrale antérieure, médiane (MCA) et postérieure et basilaire peut être estimé.

Avec le TCD, il est possible de montrer quelles parties du cerveau sont activées pendant le travail statique et dynamique (15 Colebatch et al 1991, 16 Dahl et al 1992). De plus, la vasodilatation lorsque le CO2 est élevé est considérée comme une augmentation du débit sanguin artériel, et de petites embolies envoient un signal caractéristique pendant la chirurgie carotidienne (17 Halsey et al 1986).

Avec l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle dépendante du niveau d'oxygénation sanguine, l'IRMf BOLD montre que l'hypercapnie induite par l'apnée donne un flux sanguin cérébral plus élevé dans le cortex sensorimoteur, le cortex frontal, dans les ganglions basaux, dans le cortex visuel et dans le cervelet (21 Kastrup et al 1999 ). Les changements les plus importants sont observés dans le cervelet et les plus petits dans le cortex frontal (21 Kastrup et al 1999).

Avec le TCD, il peut être démontré que le débit sanguin cérébral augmente en MCA chez des sujets sains pendant le refroidissement facial, avec une ventilation normale, lorsqu'ils se reposent en décubitus dorsal sans affecter la pression artérielle systémique (22 Browna et al 2003). La tomographie informatisée d'émission de photons uniques (SPECT)-scanning pendant la pression normo-barique et hyperbare de plongeurs professionnels respirant 100% d'oxygène a montré qu'elle réduisait le flux sanguin cérébral dans plusieurs régions du cerveau (23 Di Pieroa et al 2002).

Le métabolisme cérébral dépend d'un apport continu de glucose, qui est supprimé lors de l'hypoglycémie induite par un travail prolongé (1 Nybo et al 2003). Le cerveau est cependant capable d'utiliser d'autres substrats dans une certaine mesure, comme le lactate qui est absorbé en quantité proportionnelle à la concentration artérielle (2 Dalsgaard et al 2003). Il semble donc que le cerveau lors d'un travail prolongé soit capable d'avoir une absorption de lactate à la même quantité que le glucose. Il semble également que le lactate soit métabolisé, car il ne s'accumule pas dans le liquide céphalo-rachidien ou les tissus cérébraux (3 Madsen et al 1999). Au repos, l'absorption cérébrale du glucose est équilibrée par une absorption proportionnelle d'oxygène (environ 1:6). Lorsque le cerveau est activé, cet équilibre est perturbé régionalement (4 Fox Raichle et al 1986) et globalement (5 Madsen 1995). Au repos, où la concentration de lactate dans le sérum est faible, l'importance du lactate pour le métabolisme cérébral est minime, mais pendant l'activité physique, où le lactate plasmatique augmente, l'absorption augmente et contribue à la baisse du rapport métabolique cérébral.

La cause sous-jacente de la chute du rapport métabolique cérébral pendant l'activité physique n'est pas connue. Mais la quantité excessive de glucides (par rapport à l'oxygène) peut atteindre un niveau comparable à la quantité totale de glycogène cérébral (6 Dalsgaard et al 2004).

De plus, le cerveau activé semble libérer IL-6 et HSP-72 (7 Nybo et al 2002). D'autre part, seule une petite quantité d'ammonium est absorbée par le cerveau (8 Nybo et al 2005), ce qui explique en partie - outre une élévation de la température (9 Nybo et al 2002) - pourquoi l'autorégulation cérébrale est moins stable pendant des périodes particulièrement intenses. l'activité physique (10 Ogoh et al 2005), telle que connue des patients dans le coma causé par une insuffisance hépatique (11 Larsen et al 1996).

Une explication possible de la chute du rapport métabolique cérébral pendant l'activité physique est que ce mécanisme peut être annulé dans le cerveau du rat après l'administration du propanolol, un médicament bêta-bloquant non spécifique (12 Schmalbruch et al 2002), alors que le métoprolol, un médicament cardiosélectif, ne le fait pas. ont le même effet chez l'homme (13 Dalsgaard et al 2004).

Mais on ne sait pas encore comment le flux sanguin cérébral et le métabolisme sont affectés par une "plongée en immersion du visage" et une activité physique prolongée simultanément, et donc une élévation du lactate sous pression hyperbare (dybde de 3 m), respirant l'air atmosphérique, similaire aux circonstances pour des plongeurs formés travaillent.

Vraisemblablement, cela entraînera une baisse du flux sanguin cérébral et, à terme, des déficits cognitifs.

L'érythropoïétine (rhEPO) est un médicament bien connu, utilisé comme dopant dans le sport depuis environ 15 ans (24 Parisotto R et al, 2001). Jusqu'à présent, la seule amélioration connue des performances sportives par la rhEPO est causée par des améliorations périphériques et en particulier la capacité du sang à transporter l'oxygène vers les muscles qui travaillent (25 A Gaudard et al, 2003) ; cela a été documenté par une élévation de l'hématocrite (25 A Gaudard et al, 2003). La rhEPO a également un effet neuroprotecteur sur les neurones chez les patients présentant des lésions neuronales causées par une ischémie hypoxique cérébrale (26, HH Marti 2004).

La rhEPO travaille également sur une série de mécanismes cérébraux, y compris l'amélioration de l'apprentissage moteur et spatial, l'augmentation de la production de dopamine et l'amélioration de la fonction neuronale grâce à l'activation des canaux calciques (26, HH Marti 2004). Un apprentissage moteur amélioré peut améliorer les choix des plongeurs professionnels pendant le travail et peut également être une performance physique et une efficacité mécanique. Une moindre concentration de dopamine dans le cerveau peut entraîner une fatigue accrue, et une augmentation de la production de dopamine causée par le traitement par la rhEPO peut retarder la fatigue pendant l'activité physique. L'injection intraveineuse de rhEPO augmentera la rhEPO dans les liquides céphalo-rachidiens, puisque la rhEPO est capable de traverser le sang du cerveau (26, HH Marti 2004). Dans l'ensemble, cela peut indiquer que la rhEPO agit non seulement sur les performances physiques, mais a également des effets sur le cerveau. Une concentration accrue de rhEPO pourrait améliorer la fonction cérébrale en stimulant la fonction neurale et ainsi induire une libération accrue de dopamine, réduire l'inadéquation entre l'absorption d'oxygène et de glucose, améliorer l'activation volontaire et augmenter l'effet grâce à un meilleur apprentissage moteur. La rhEPO a également un effet sur l'état des patients cancéreux et dialysés, qui ne s'explique pas seulement par une simple augmentation de l'héamocrite (27, W Jelkmann, 2004).

Ce projet apportera de nouvelles connaissances dans la compréhension des mécanismes d'utilisation clinique de la rhEPO.

L'érythropoïétine (EPO) est un facteur de croissance hématopoïétique principalement synthétisé dans les reins. Il stimule l'érythropoïèse. De nouvelles recherches ont montré que l'EPO peut être neuroprotecteur dans l'ischémie cérébrale, les traumatismes cérébraux, l'encéphalomyélite auto-immune et le kainattoksicitet (26, HH Marti 2004)). La physiopathologie est encore inconnue, mais peut secondairement à l'induction génique, par la suppression de la réponse inflammatoire, telle que la synthèse inductible d'oxyde d'azote (iNOS) et la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK), pour supprimer l'apoptose. Il peut également être plausible que l'EPO régule à la hausse les antioxydants. Chez le rat, la rhEPO a augmenté la survie après un choc circulatoire, induit par une ischémie totale/reperfusion du splanchnique (28 F Squadrito et al, 1999). Le traitement avec la rhEPO a supprimé l'activité de l'augmentation médiée par l'endotoxine du NO. La rhEPO supprime la production d'iNOS dans les cellules musculaires lisses après stimulation de l'IL-1 pro-inflammatoire. Ces effets de la rhEPO s'expriment des heures à des jours après le traitement avec des doses solitaires assez élevées et semblent être médiés indépendamment par l'effet érythropoïétique, qui ne peut être atteint qu'après des semaines de traitement continu avec la rhEPO (29 E Kusano et al, 1999, 30 Brines ML et al, 2000).

But de cette étude Le but de cette étude est d'étudier comment le flux sanguin cérébral et le métabolisme sont affectés par la plongée en immersion du visage et simultanément l'apnée pendant la pression normo-barique et hyperbare (3 m de profondeur) lors de la respiration de l'air atmosphérique chez les plongeurs sportifs entraînés. L'IL-6, le HSP-72, le lactate, l'ammonium et la température corporelle seront mesurés. L'oxygénation du cerveau et des muscles sera mesurée par des spectroscopies dans le proche infrarouge (NIRS). De plus, nous étudierons si une petite dose de rhEPO affecte les paramètres mentionnés lors d'une simulation de plongée en chambre de pression avec refroidissement facial.

Hypothèse Le flux sanguin cérébral chez les plongeurs entraînés sera diminué lors d'une activité physique prolongée lors d'une plongée simultanée en immersion du visage et en apnée sous pression hyperbare lors de la respiration d'air atmosphérique.

Il y aura une version d'IL-6 et HSP-72. Un prétraitement avec une petite quantité de rhEPO avant une activité physique prolongée pendant une plongée simulée a un effet protecteur sur le flux sanguin cérébral et l'oxygénation.