Fiche de révision : Explorations fonctionnelles respiratoires

📋 Plan du Cours

1. Rôle et techniques des EFR
2. Volumes et capacités pulmonaires
3. Réalisation et interprétation de la spirométrie
4. Pléthysmographie pulmonaire
5. Diffusion alvéolocapillaire du CO
6. Exemple d’obstruction et de DLCO basse
7. Courbes débit-volume et syndrome obstructif
8. Réversibilité de l’obstruction bronchique
9. Syndromes restrictif et mixte, distension et emphysème
10. Mesures et résultats spirométriques
11. Trouble ventilatoire obstructif
12. Sévérité et profil obstructif
13. Mesure et interprétation de la diffusion alvéolocapillaire
14. Testing des muscles respiratoires
15. Indications des explorations respiratoires

📖 1. Rôle et techniques des EFR

🔑 Notions clés & Définitions

• Épreuves fonctionnelles respiratoires : Explorations des volumes et des débits respiratoires qui permettent de diagnostiquer certaines pathologies, d’en évaluer la sévérité et de suivre leur évolution et leurs atteintes.

★ À maîtriser

• En pratique courante, les EFR portent surtout sur les volumes mobilisables et non mobilisables, la capacité pulmonaire totale, la capacité vitale, les débits dont le VEMS et la DLCO.

Compléments

• Au sens large, les EFR comprennent : la spirométrie, la pléthysmographie, la mesure de la DLCO, les mesures des pressions inspiratoires et expiratoires, les tests de marche, les tests d’effort VO2max, les explorations du sommeil par polygraphie ventilatoire

📖 2. Volumes et capacités pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Capacité vitale : Volume que l’on peut mobiliser au maximum à l’effort.
• Volume résiduel : Volume qui reste dans le poumon après une expiration complète et qui n’est pas renouvelé.
• Volume courant : Volume d’air utilisé au repos.
• Capacité résiduelle fonctionnelle : Volume gazeux présent dans les poumons et les alvéoles au niveau moyen de fin d’expiration.

★ À maîtriser

📌 La capacité vitale forcée (CVF) est mesurée lors d’une expiration forcée après une inspiration maximale, tandis que la capacité vitale lente est mesurée en soufflant lentement et le plus longtemps possible après une inspiration maximale.

📐 Formule - $\mathrm{CPT} = \mathrm{VR} + \mathrm{CV}$.

Compléments

• La CVF dépend davantage de l’effort musculaire que la capacité vitale lente ; chez un sujet jeune la CVF peut être un peu plus élevée, tandis que chez un sujet âgé ou dénutri la capacité vitale lente peut être un peu meilleure.

• Le volume résiduel représente environ 20 % de la capacité pulmonaire totale à 20 ans et 40 % à 70 ans, en lien avec l’augmentation de la compliance pulmonaire.

📖 3. Réalisation et interprétation de la spirométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• VEMS : Volume expiré pendant la première seconde d’une expiration forcée et qui reflète le souffle.
• Rapport de Tiffeneau : Le rapport de Tiffeneau correspond au VEMS divisé par la capacité vitale lente et traduit la présence d’une obstruction.
• Débit expiratoire de pointe : Débit instantané maximal atteint pendant une expiration forcée ; il se mesure au débitmètre de pointe et renseigne aussi sur le degré d’obstruction.

★ À maîtriser

• 🔄 La spirométrie se déroule ainsi : le patient inspire, il souffle le plus rapidement possible jusqu’à sa capacité vitale forcée ou lente, il réinspire, un pneumotachographe mesure les débits à différents volumes

• La courbe débit-volume permet de visualiser les diminutions de débit et les altérations des débits ; en cas d’obstruction, elle est incurvée vers le bas.

• La qualité des mesures spirométriques dépend de la participation active et de la compréhension du patient, qui doit suivre les consignes et atteindre les limites de son inspiration ou de son expiration forcée.

• Le coefficient de Tiffeneau utilisé traditionnellement en France témoigne d’une obstruction lorsqu’il est inférieur à 80 %.

• Le rapport VEMS/CVF utilisé par les Anglo-Saxons témoigne d’une obstruction lorsqu’il est inférieur à 70 % et tend à remplacer le coefficient de Tiffeneau.

Compléments

• Les DEM25, DEM50 et DEM75 sont les débits expiratoires mesurés respectivement à 25 %, 50 % et 75 % de la capacité vitale.

• Les mesures spirométriques sont réalisées trois fois afin d’obtenir des résultats concordants, puis les meilleures mesures sont retenues.

• Chez le patient présenté, la capacité vitale lente est de 3,70 L, soit 91 % de la valeur normale de 4,09 L.

📌 La capacité vitale forcée du patient est de 3,62 L, proche de sa capacité vitale lente, avec des valeurs respectives d’environ 91–92 % des valeurs habituelles.

• Chez le patient présenté, le VEMS est de 2,91 L et le rapport VEMS/CVF est de 80 %, donc supérieur au seuil obstructif de 70 %, tandis que le Tiffeneau est légèrement inférieur à 80 %.

💡 Astuce mémo

VEMS/CV lente : seuil de 80 % ; VEMS/CVF : seuil de 70 %

📖 4. Pléthysmographie pulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Pléthysmographie corporelle totale : La pléthysmographie corporelle totale mesure les volumes pulmonaires non mobilisables en étudiant les variations de pression, notamment pour obtenir la capacité pulmonaire totale et le volume résiduel.

★ À maîtriser

• La pléthysmographie permet de mesurer la CRF et, à partir de celle-ci, le volume résiduel et la capacité pulmonaire totale.

📌 Un syndrome restrictif est formellement diagnostiqué lorsque la capacité pulmonaire totale est inférieure à 80 % de la valeur théorique.

• Dans l’obstruction bronchique, l’air inspiré ressort incomplètement à chaque cycle respiratoire, ce qui le piège et provoque une distension dynamique et statique.

Compléments

• La pléthysmographie corporelle totale est réalisée dans une cabine close de volume connu, où les variations de pression liées aux mouvements respiratoires permettent de mesurer des variations de volume.

• Lors d’une occlusion des voies aériennes interrompant le débit, les variations de pression permettent de déterminer le volume gazeux intrathoracique, qu’il communique ou non avec les bronches.

• La distension avec trapping peut être observée dans l’emphysème et lors d’une crise d’asthme.

• Chez le patient présenté, la capacité pulmonaire totale est de 6,57 L, soit 99 % de la valeur théorique, et le volume résiduel atteint 129 % de la valeur théorique.

💡 Astuce mémo

Obstruction bronchique → air piégé → distension

📖 5. Diffusion alvéolocapillaire du CO

🔑 Notions clés & Définitions

• DLCO : La DLCO est une mesure de la diffusion du monoxyde de carbone à travers la membrane alvéolocapillaire, déterminée à partir de sa concentration rapportée au volume.

★ À maîtriser

📌 Le rapport DLCO/VA rapporte la capacité de transfert au volume alvéolaire et reflète plus directement l’état de la membrane alvéolocapillaire.

Compléments

• 🔄 La mesure se déroule ainsi :

  1. Le patient inspire profondément un mélange contenant du monoxyde de carbone.
  2. Le patient maintient une apnée pendant la diffusion du monoxyde de carbone.
  3. Le patient expire.

• La DLCO peut diminuer lorsque la surface d’échange est réduite, notamment dans l’emphysème.

• La destruction des capillaires diminue l’apport sanguin et celui de l’hémoglobine, tandis que l’anémie peut aussi abaisser la DLCO.

• Une diminution des volumes pulmonaires peut réduire la DLCO, alors que le rapport DLCO/VA peut rester peu altéré lorsque la capacité de transfert est rapportée au volume alvéolaire restant.

📖 6. Exemple d’obstruction et de DLCO basse

★ À maîtriser

• Chez ce patient, le VEMS est de 2,44 L et les deux rapports étudiés sont inférieurs à 70 %, indiquant un syndrome obstructif.

• Le bilan du patient montre un syndrome obstructif partiellement réversible, sans distension ni restriction associée, avec un volume résiduel conservé et une DLCO ainsi qu’un rapport DLCO/VA très abaissés.

Compléments

• Chez l’homme de 59 ans présenté, la CV est de 4,14 L (109 %), la CVF de 4,00 L (109 %) et la CPT de 6,19 L (100 %), sans restriction.

• Après Ventoline, le VEMS passe de 2,44 L à 2,67 L, soit un gain supérieur à 200 mL et une augmentation de 10 %, sans atteindre le seuil de 12 % évoqué pour une réversibilité pleinement significative.

📌 Une DLCO abaissée malgré des volumes pulmonaires conservés oriente vers une atteinte vasculaire, comme une embolie pulmonaire importante ou une vascularite.

• Le diagnostic d’embolie pulmonaire ne se fait pas par les EFR, mais repose sur la suspicion clinique puis sur un angioscanner ou une scintigraphie.

📖 7. Courbes débit-volume et syndrome obstructif

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome ventilatoire obstructif : Limitation des débits liée à une diminution du calibre des voies aériennes, représentée par une concavité vers le bas de la courbe débit-volume.

★ À maîtriser

• Sur une courbe débit-volume, la partie située au-dessus de zéro est expiratoire et celle située en dessous de zéro est inspiratoire.

• La BPCO et l’asthme sont des pathologies obstructives qui altèrent les débits.

Compléments

• Une encoche de la partie inspiratoire de la courbe débit-volume évoque une atteinte des cordes vocales, souvent une paralysie d’une corde vocale.

• Une paralysie bilatérale des cordes vocales peut provoquer un plateau inspiratoire correspondant à une limitation complète des débits inspiratoires.

• L’obstruction peut être légère, avec une concavité douce, sévère, avec une concavité marquée, ou très sévère, avec une chute après le pic et une concavité très marquée.

📌 La fibrose idiopathique altère principalement les volumes, tandis que les pathologies obstructives comme la BPCO altèrent les débits par diminution du calibre des voies aériennes.

💡 Astuce mémo

La courbe se creuse vers le bas à mesure que l’obstruction s’aggrave.

📖 8. Réversibilité de l’obstruction bronchique

★ À maîtriser

• Le test de réversibilité bronchique consiste à mesurer la fonction respiratoire avant et après administration d’un bronchodilatateur, puis à comparer le VEMS et la courbe débit-volume.

📌 Une réponse bronchodilatatrice significative correspond à un gain de VEMS d’au moins 200 mL et d’au moins 12 % de variabilité.

📌 Dans l’asthme, l’obstruction est réversible avec amélioration du VEMS, tandis que dans la BPCO la réversibilité est minime ou nulle.

Compléments

• Le bronchodilatateur utilisé est le plus souvent un bêta-2-mimétique rapide, comme le salbutamol (Ventoline®) ou la terbutaline, et le second test est réalisé après environ 12 minutes.

• Un asthme et une BPCO peuvent être intriqués chez un patient asthmatique fumeur, avec une réversibilité incomplète.

📖 9. Syndromes restrictif et mixte, distension et emphysème

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome ventilatoire restrictif : Défini par une diminution de la capacité pulmonaire totale, avec une baisse proportionnelle des volumes pulmonaires.
• Distension pulmonaire : Augmentation de la capacité pulmonaire totale liée à une augmentation des volumes pulmonaires.

★ À maîtriser

📌 Une capacité pulmonaire totale inférieure à 80 % de sa valeur théorique définit une restriction.

📌 Le syndrome obstructif correspond à une atteinte des voies aériennes et à une altération des débits, tandis que le syndrome restrictif correspond à une atteinte du parenchyme pulmonaire et à une diminution des volumes.

• Dans l’emphysème, la destruction de l’architecture alvéolaire forme de grosses bulles, diminue la surface d’échange et augmente la compliance pulmonaire, ce qui favorise la distension.

Compléments

• Dans un syndrome restrictif, la courbe débit-volume conserve une forme régulière et harmonieuse, mais sa taille est réduite par la diminution des volumes.

• La courbe débit-volume oriente vers un syndrome restrictif, mais le diagnostic formel nécessite une mesure complète en pléthysmographie.

• Un syndrome ventilatoire mixte associe une atteinte bronchique et une atteinte des volumes pulmonaires.

• L’emphysème est le plus souvent dû au tabac et est associé à la BPCO chez les patients fumeurs.

• Dans la BPCO, l’obstruction bronchique diminue les débits expiratoires : l’air entre à chaque cycle mais ressort difficilement, ce qui contribue à la distension pulmonaire.

💡 Astuce mémo

Restriction : volumes diminués ; obstruction : débits altérés.

📖 10. Mesures et résultats spirométriques

★ À maîtriser

• La spirométrie, réalisée avec un pneumotachographe, fournit des courbes débit-volume et mesure les volumes mobilisables, notamment la capacité vitale, le VEMS et le DEP.

• Les résultats spirométriques présentent les valeurs brutes et leur pourcentage par rapport aux valeurs théoriques, lesquelles dépendent notamment de l’âge, du poids, de la taille et de la population de référence.

📌 Pour interpréter un rapport comme VEMS/CV, on considère le rapport mesuré lui-même plutôt que son pourcentage par rapport à la valeur théorique.

Compléments

• Dans l’exemple 1, la capacité vitale lente est de 3,79 L (66 % des valeurs attendues), la capacité vitale forcée de 3,83 L (70 %) et le VEMS de 2,62 L (59 %).

• Dans l’exemple 1, le rapport VEMS/CV est de 68 % et le rapport de Tiffeneau de 69 %, tous deux inférieurs à 70 %.

• Dans l’exemple 1, la capacité pulmonaire totale est de 5,54 L, soit 70 % des valeurs attendues, ce qui conduit à retenir un syndrome mixte associant obstruction et restriction.

📖 11. Trouble ventilatoire obstructif

★ À maîtriser

📌 Un trouble ventilatoire obstructif est défini par un rapport VEMS/CV lente inférieur à 70 % ; le critère anglo-saxon utilise le rapport VEMS/CV forcée.

• Les deux principales étiologies du trouble ventilatoire obstructif sont la BPCO et l’asthme.

📌 Une réponse au bêta-2 mimétique est considérée réversible si le VEMS ou la capacité vitale s’améliore de plus de 12 % et de 200 mL.

Compléments

• Le test aux bêta-2 mimétiques consiste à administrer le traitement au patient sans traitement préalable, puis à mesurer la réversibilité de l’obstruction sur le VEMS ou la capacité vitale.

• Il faut réaliser deux ou trois mesures lors du test aux bêta-2 mimétiques afin de retenir les valeurs maximales.

💡 Astuce mémo

Tiffeneau bas = obstruction ; réversibilité après bêta-2 = orientation vers l’asthme

📖 12. Sévérité et profil obstructif

★ À maîtriser

📌 Le test aux bêta-2 mimétiques est décrit comme généralement négatif et sans réversibilité dans la BPCO, tandis qu’une réversibilité est observée dans l’asthme.

• La sévérité de la BPCO selon le VEMS après bronchodilatateur se répartit ainsi : légère au-dessus de 80 % des valeurs théoriques, modérée de 50 à 80 %, sévère de 30 à 50 %, très sévère en dessous de 30 %

Compléments

• Dans l’exemple de la patiente de 49 ans, le VEMS est de 0,83 L, soit 34 % des valeurs attendues, et les rapports VEMS/CVF et VEMS/CV lente sont inférieurs à 70 %, indiquant une obstruction sévère.

• Chez cette patiente, la capacité pulmonaire totale est de 5,27 L, soit 110 % des valeurs théoriques, ce qui ne montre pas de restriction.

• Après Ventoline, le VEMS de la patiente passe de 0,83 L à 0,81 L et le rapport VEMS/CV varie peu, ce qui indique une obstruction non réversible.

• Dans l’exemple de la patiente, le volume résiduel est augmenté et la capacité pulmonaire totale atteint 110 % des valeurs théoriques, indiquant une distension associée à l’emphysème.

📖 13. Mesure et interprétation de la diffusion alvéolocapillaire

🔑 Notions clés & Définitions

• DLCO : Coefficient de diffusion du monoxyde de carbone qui renseigne sur le transfert du gaz des alvéoles vers le sang.

★ À maîtriser

• 🔄 La mesure de la DLCO se déroule ainsi : inhaler une concentration donnée de monoxyde de carbone, maintenir une apnée calibrée, expirer à fond et mesurer la concentration expirée pour la comparer à la concentration inspirée

• Dans la fibrose pulmonaire et l’œdème aigu du poumon, l’épaississement de la membrane alvéolaire diminue le passage du CO et le différentiel de concentration mesuré par la DLCO.

• Dans l’emphysème, la destruction des alvéoles réduit la surface d’échange, diminue le passage du CO et réduit le différentiel de concentration mesuré par la DLCO.

Compléments

• Le monoxyde de carbone traverse presque librement la membrane alvéolocapillaire, et un sujet sain présente donc un différentiel important entre les concentrations inspirée et expirée.

• Une capacité de transfert altérée entraîne un passage moindre du monoxyde de carbone et un différentiel plus faible entre ses concentrations inspirée et expirée.

• Une DLCO très basse indique une capacité de transfert altérée et, dans le cas présenté, s’inscrit dans un tableau de BPCO sévère probablement post-tabagique avec des lésions d’emphysème évoluées.

💡 Astuce mémo

Inhaler le CO → retenir son souffle → expirer : le différentiel estime le transfert

📖 14. Testing des muscles respiratoires

★ À maîtriser

• Le testing musculaire respiratoire estime de façon non invasive la force musculaire, dépend de la participation du patient et est utilisé notamment dans les pathologies neuromusculaires.

• L’exploration musculaire respiratoire évalue la force et la capacité des muscles inspiratoires à l’aide du sniff test, des mesures de PIMAX et PEMAX, du débit expiratoire à la toux, de la capacité vitale en décubitus et de la courbe débit-volume.

• La capacité vitale en décubitus doit rester supérieure à 90 % de la capacité vitale assise ; une chute de plus de 20 % évoque une atteinte diaphragmatique.

Compléments

• Les atteintes neuromusculaires respiratoires citées sont :

  • la maladie de Duchenne
  • la maladie de Becker
  • la SLA
  • la maladie de Steinert
  • les maladies métaboliques
  • les atteintes post-polio

• Le sniff test mesure la force du diaphragme et des muscles accessoires à partir d’une inspiration demandée après introduction d’une sonde dans le nez.

• La PIMAX s’obtient en demandant au patient de maintenir une inspiration forcée contre une valve.

📖 15. Indications des explorations respiratoires

★ À maîtriser

• En cas de suspicion d’asthme ou de BPCO, une spirométrie recherche un trouble ventilatoire obstructif et l’administration de Ventoline permet d’en évaluer la réversibilité.

• Dans la BPCO, la pléthysmographie mesure notamment la capacité pulmonaire totale et le volume résiduel pour rechercher une distension évocatrice d’emphysème, tandis que la DLCO peut être altérée.

• Dans les pneumopathies interstitielles, la spirométrie et la pléthysmographie recherchent une atteinte restrictive, tandis que la DLCO évalue la capacité pulmonaire à assurer les échanges.

Compléments

• Dans l’asthme, les explorations fonctionnelles respiratoires servent au diagnostic, à l’évaluation de la sévérité et au suivi objectif de l’amélioration et de la stabilité sous traitement.

• Le test de marche de 6 minutes mesure la distance parcourue par le patient marchant le plus vite possible et permet de surveiller l’oxymétrie, l’essoufflement et une éventuelle désaturation à l’effort.

• La gazométrie artérielle mesure le pH, la pO2, la pCO2 et les bicarbonates dans le sang artériel, prélevé notamment à l’artère radiale.

📌 À la gazométrie, l’hypoxémie peut nécessiter un apport d’oxygène, tandis qu’une hypercapnie avec acidose respiratoire traduit une inadéquation ventilatoire et constitue un signe de gravité.

• La gazométrie peut mettre en évidence une hypoxémie chronique dans la BPCO ou une hypoxémie aiguë lors d’une pneumopathie ou d’une embolie pulmonaire.

• Dans les maladies neuromusculaires, l’atteinte de la musculature respiratoire peut réduire la capacité inspiratoire et entraîner un syndrome restrictif ; le patient peut être couché pour limiter son effort si nécessaire.

• Chez les patients atteints d’obésité, une exploration des dyspnées doit être réalisée avant une chirurgie.

• Avant une opération thoracique, les mesures de la capacité respiratoire aident l’anesthésiste à estimer les volumes nécessaires à la ventilation du patient.