Influence de la température sur la diffusion transcutanée des gaz sanguins : projet CAPNOS (CAPNOS)

D'un point de vue clinique, la pression artérielle de dioxyde de carbone (CO2) - paCO2 - est une donnée physiologique particulièrement intéressante car elle renseigne sur le bon fonctionnement du système cardiorespiratoire. Or, la mesure « gold standard » actuelle de cette paCO2 nécessite une ponction artérielle, opération qui nécessite du personnel qualifié, une analyse rapide des échantillons sanguins prélevés, et comporte des risques et des désagréments pour le patient. En fait, la pression partielle transcutanée de CO2 - tcpCO2 - est souvent utilisée comme mesure indirecte de la paCO2, en raison de sa bonne corrélation avec cette dernière. Cependant, les moniteurs tcpCO2 actuels sont encombrants, chers (10 à 20 000 €) et présentent une dérive importante, ce qui nécessite de recalibrer l'électrode de mesure toutes les 4 à 8 heures. De plus, ces moniteurs chauffent la peau à des températures comprises entre 41 et 44°C, ce qui peut entraîner des brûlures, en particulier lorsqu'ils sont utilisés sur des nourrissons.

En effet, une alternative aux moniteurs tcpCO2 actuels semble hautement souhaitable. En particulier, face à l'essor de l'électronique portable, une solution se rapprochant des oxymètres de pouls portés au poignet mais pour la mesure du CO2 serait un atout indéniable qui ne peut être atteint sans une refonte de la technologie de mesure du tcpCO2.

C'est dans ce contexte global que s'inscrit la présente recherche ; pour développer un capteur tcpCO2 portable, deux voies principales sont à explorer. D'une part, il est nécessaire de connaître les modalités de diffusion du CO2 à travers les tissus sous-cutanés et la peau vers un milieu extérieur (air ambiant ou capteur). D'autre part, il est nécessaire de développer une technique fiable pour mesurer le CO2 au moyen d'un capteur placé contre la peau et ceci avec une dérive minimale.

La présente recherche porte exclusivement sur la première de ces deux pistes, c'est-à-dire sur le phénomène de diffusion du CO2 à travers la peau. En effet, la littérature sur ce sujet est ancienne et incomplète. En particulier, la vitesse de diffusion du CO2 à travers la peau en fonction de la température cutanée n'est pas connue. Or, cette variation est d'un intérêt crucial pour le dimensionnement d'un capteur tcpCO2 en terme d'autonomie. En effet, la vitesse de diffusion du CO2 à travers la peau a une influence directe sur le temps de réponse d'un tel capteur.

La présente recherche est donc purement exploratoire, avec l'objectif d'acquérir de nouvelles connaissances en physiologie. Il vise à combler les lacunes de la littérature sur les variations du taux de diffusion transcutanée du CO2 en fonction de la température, avec pour objectif à terme de développer un nouveau type de capteur tcpCO2 contournant les contraintes des moniteurs actuels. L'objectif n'est pas de développer un nouveau type de capteur tcpCO2, mais de caractériser la vitesse de diffusion du CO2 à travers la peau à l'aide d'un système développé spécifiquement pour cette étude. Le système de mesure utilisé est un dispositif expérimental non destiné à être commercialisé comme dispositif médical. En effet, il mesure un débit de CO2 et non une pression partielle - pression partielle qui est, pour rappel, la grandeur d'intérêt clinique.