Exercice de respiration contre la dyspnée chez les patients insuffisants cardiaques pour améliorer la chimiosensibilité (Breathe-HF)

ARRIÈRE-PLAN

L'inefficacité ventilatoire, le plus souvent quantifiée comme une augmentation de la pente de la ventilation (V̇E) à l'expiration du dioxyde de carbone (V̇CO2) pendant l'exercice, est un point de repère chez les patients insuffisants cardiaques avec une fraction d'éjection réduite et préservée (HFrEF, HFpEF).[1] De nombreuses études ont montré que des pentes V̇E/V̇CO2 plus élevées étaient associées à un pronostic plus sombre.[2-4] Les composantes de la pente V̇E/V̇CO2 sont la pression partielle artérielle en CO2 (PaCO2), qui est affectée par l'hyperventilation, et le rapport espace mort pulmonaire/volume courant (VD/VT) qui est affecté par les anomalies de la perfusion pulmonaire.[5] La réponse exagérée de la ventilation des patients HFrEF peut être causée par une hypersensibilité des chimiorécepteurs au CO2, [6] et/ou une hyperactivité nerveuse sympathique couramment observée chez les patients HFrEF, basée sur une activation accrue des métaborécepteurs dans la réponse des muscles périphériques à l'augmentation du métabolisme anaérobie. [7] Il a été suggéré que l'hyperactivité nerveuse sympathique chronique diminue la capacité aérobie des muscles squelettiques sur la base d'une capillarisation réduite [8] et d'un flux réduit de globules rouges [9] conduisant à un changement du type de fibres musculaires vers une teneur plus faible en fibres de type I. [10] Le métabolisme musculaire anaérobie qui en résulte entraîne une fatigue musculaire accrue[11] et une acidose déjà à de faibles niveaux d'exercice, ce qui déclenche des réponses exagérées dans la ventilation.[12] L'hyperventilation, d'autre part, est bien connue pour stimuler l'activité nerveuse sympathique, et ainsi le cercle vicieux de l'activité nerveuse sympathique entraînant l'hyperventilation et l'hyperventilation activant l'activité nerveuse sympathique se poursuit.[13] Cela suggère que l'hyperventilation peut non seulement être une conséquence d'une mauvaise fonction ventriculaire gauche (LV), mais aussi un moteur.

Outre les thérapies pharmaceutiques et les interventions électrophysiologiques, la thérapie par l'exercice s'est avérée avoir des effets bénéfiques sur les paramètres hémodynamiques et ventilatoires chez les patients HFrEF[14] et HFpEF.[15] On pense que les principaux mécanismes de l'exercice sont une résistance périphérique réduite et donc une postcharge cardiaque par amélioration de la fonction endothéliale, une capillarisation accrue conduisant à une meilleure oxygénation des muscles squelettiques et à un métabolisme aérobie amélioré.[16] Malgré les effets bénéfiques de l'entraînement physique dans les centres et à domicile, [17, 18] l'adhésion à l'activité physique s'est avérée faible chez les patients HFrEF. [19] Étonnamment, peu d'études ont ciblé la ventilation directement avec des approches thérapeutiques. Seules trois études ont évalué les effets de l'entraînement à respiration lente sur la fonction cardiorespiratoire.[20, 21] Ces études ont révélé une amélioration de la fonction physique, une réduction de la pression artérielle pulmonaire et sanguine, une augmentation de la fraction d'éjection (FE)[20, 22] une amélioration de l'efficacité ventilatoire[20] et une réduction de l'apnée du sommeil.[22] De plus, ils ont trouvé une meilleure régulation du système nerveux autonome en réduisant la pulsion sympathique et en augmentant l'activité vagale.[23] On ne sait pas si une respiration lente peut augmenter suffisamment la PaCO2 pour modifier la sensibilité ou le point de consigne des chimiorécepteurs. D'autre part, il a été constaté que l'entraînement à l'apnée entraîne d'importants changements dans les niveaux de PaCO2 tolérés par les chimiorécepteurs au repos et pendant l'exercice.[24, 25] Cependant, à ce jour, aucune étude publiée n'a mis en œuvre l'apnée dans un entraînement respiratoire chez les patients atteints d'insuffisance cardiaque. De plus, des études antérieures n'ont pas cherché à déterminer si l'effet de la respiration lente sur l'amélioration de la pente V̇E/V̇CO2 était dû à une augmentation chronique de la PaCO2 ou à une diminution de l'espace mort ventilatoire.

HYPOTHÈSE

Les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'un entraînement de 12 semaines avec une respiration nasale lente suivie d'une apnée en fin d'expiration basée sur l'éducation, une introduction en centre et un entraînement respiratoire à domicile de 15 minutes/jour sera efficace pour réduire la réponse ventilatoire exagérée à l'exercice.

MÉTHODES

Étudier le design

Étude prospective randomisée contrôlée. Les patients éligibles sont identifiés lors de leur examen annuel à la Clinique d'insuffisance cardiaque et de cardiologie préventive de l'Hôpital de l'île de Berne. Les patients seront randomisés 1:1 (stratifiés pour HFrEF/HFpEF et sexe) dans un groupe d'intervention et un groupe témoin. Les patients du groupe d'intervention effectuent l'entraînement respiratoire en plus des soins standard et ceux du groupe témoin reçoivent des soins standard et se voient proposer l'entraînement respiratoire après la fin de l'étude. La conception de l'étude et l'intervention respiratoire ont été développées avec la contribution directe d'un groupe de patients (de l'étude pilote).

Intervention respiratoire

L'entraînement de modulation du schéma respiratoire est effectué à domicile pendant 12 semaines deux fois par jour pendant 15 min par séance et se compose de trois volets : 1) éducation sur la ventilation anormale dans l'insuffisance cardiaque, l'effet de la ventilation sur la PaCO2 et le système nerveux autonome, et la sensibilité des chimiorécepteurs ; 2) 1 à 3 séances d'entraînement en face à face guidées et surveillées avec respiration abdominale nasale lente et apnée intermittente soutenues par le gilet Healer (L.I.F.E., Milan, Italie) mesurant l'électrocardiogramme (ECG) et les excursions thoraciques au niveau du xiphoïde, manubrium thoracique et abdomen; 3) une formation indépendante à domicile sur l'apnée soutenue par des documents, des vidéos et des appels téléphoniques hebdomadaires pour surveiller les progrès et l'adhésion, répondre aux questions et encourager la progression avec la durée de l'apnée.

Des mesures

Les mesures sont effectuées lors de la visite 1 avant et de la visite 2 à la fin de la période d'intervention.

Test d'effort cardio-pulmonaire (CPET)

Les CPET sont effectués sur un vélo ergomètre selon les recommandations de l'American Heart Association.[38] Les tests de rampe sont effectués comme décrit précédemment.[31] La consommation d'O2 et la production de CO2 seront mesurées en continu dans un système spirométrique ouvert (Quark, Cosmed, Rome, Italie) et enregistrées sous forme de valeurs moyennes sur 8 respirations. Toutes les 2 min, les patients sont interrogés sur leur perception de la dyspnée sur l'échelle de Borg modifiée. La pente V̇E/V̇CO2 du repos au seuil ventilatoire 2 (VT2), le pic V̇O2 et V̇O2 à VT1 sont déterminés comme décrit précédemment.[31]

Analyses de sang

Des échantillons de sang sont prélevés dans la veine antécubitale pour l'analyse de l'hémoglobine et du NT-proBNP. Le sang artérialisé est extrait du lobe de l'oreille au repos et à l'exercice maximal pour l'analyse de la PaCO2, de l'oxygène (PaO2), du bicarbonate et du pH.

Sensibilité des chémorécepteurs

La sensibilité des chimiorécepteurs est mesurée par un protocole de réinhalation.[39] Les sujets sont couchés sur le dos et respirent par l'embout buccal d'un système spirométrique ouvert (Innocor, Cosmed, Rome, Italie). Avec la vanne à 3 voies ouverte sur l'air ambiant, le test commence par 2 à 5 minutes d'hyperventilation, permettant à la pression partielle de CO2 en fin d'expiration (PETCO2) de chuter. Après hyperventilation, le sujet respire confortablement, tandis que la valve à 3 voies est commutée sur le ballon de réinhalation. L'équilibrage de la PCO2 dans le sac, les poumons et le sang artériel par rapport au sang veineux mixte est obtenu en prenant trois respirations profondes. Pendant les minutes suivantes, le PETCO2 est autorisé à augmenter, tandis que le PETO2 est bloqué à 150 mmHg pendant le test hyperoxique, et à 50 mmHg pendant un deuxième test hypoxique en alimentant 100 % d'O2 dans le circuit par un orifice au niveau du sac de réinhalation. Les réponses chimioréflexes centrales et périphériques au CO2 sont estimées par la différence entre la réponse ventilatoire hyperoxique et hypoxique.[40, 41]

Résultats rapportés par les patients

Le questionnaire sur la cardiomyopathie de Kansas City (KCCQ) est rempli lors de la visite 1 et de la visite 2 pour évaluer la qualité de vie et la dyspnée. Lors de la visite 2, un entretien structuré est réalisé avec le patient pour évaluer la faisabilité et les obstacles à l'entraînement respiratoire. L'adhésion à la formation est contrôlée sur la base d'informations verbales par les patients lors des appels téléphoniques hebdomadaires.

Variabilité de la fréquence cardiaque (HRV) et fréquence respiratoire (BF)

La VRC est mesurée à partir d'un ECG de 24 heures enregistré avec le gilet Healer (L.I.F.E., Milan, Italie) et analysée à partir d'un segment pendant une phase de sommeil profond, comme décrit précédemment par le groupe d'investigateurs.[42] Puissance basse fréquence (LF, ms2, 0,04-0,15 Hz), puissance haute fréquence (HF, ms2, 0,15-0,4 Hz), et les LF/HF sont analysés [43]. BF est mesuré par des jauges de contrainte du gilet Healer.

RÉSULTATS

Le résultat principal est la pente V̇E/V̇CO2 analysée par ANCOVA avec des mesures répétées corrigées pour les valeurs de base et EF et le sexe.

Les critères de jugement secondaires sont le nadir du rapport V̇E/V̇CO2, le schéma respiratoire, le VD/VT, le pic V̇O2, le V̇O2 au VT1, le PETCO2 au repos, la sensibilité des chémorécepteurs périphériques et centraux, les gaz du sang artériel, le NT-proBNP, la fréquence cardiaque, la HRV, le ventricule prématuré battements de l'ECG de 24 heures, du KCCQ, de la faisabilité et de l'observance.

LES RÉFÉRENCES

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