Epreuve d’effort cardio -pulmonaireEpreuve fonctionnelle d’exercice - EFX
Indications et bases d’interprétation
Chantal KARILA
Service de pneumologie et allergologie pédiatriques
Hôpital Necker-Enfants malades
CFP2A 2013
La définition / les 3 principes
Explorationintégrée
des fonctions pneumo-
cardio-musculaires…
dans des conditions où
l’organisme doit
faire appel à ses réserves
ExamendynamiqueCO2 O2
CO2 O2
CO2 O2
Cellule musculaire(mitochondrie)
Diffusion tissulaire
Fonctioncardio-vasculaire
Echanges respiratoires
Ventilation
Air ambiant
Chaîne de transport de l’oxygène
VO2 = FC x VESx D(a - v)O2
VO2 = FC x VES x (CaO2- CvO2)
Pathologies respiratoiresAnémie
« Déconditionnement »Pathologies musculaires
ß BloquantsTroubles Rythme
« Déconditionnement »Pathologies cardiaques
Exploration intégréeLes facteurs limitant
L’organisme puise dans ses réservesSituation de stress physique
- Diagnostic d’une affection débutante, non visible au repos
- Le 1er symptôme d’une maladie cardiaque ou
pulmonaire débutante estune dyspnée d’effort
Examen dynamiqueOMS 1980 - Concept de Wood
Déficience (lésion) Examen cliniqueIncapacité (fonction) Exploration fonctionnelle
de repos ou EFXHandicap (social) Echelles de qualité de vieQualité de vie ou EFX
Examen proche du quotidien de l’enfant
Les indications
Le patient atteint de maladie et/ou symptômes respiratoires
1. Objectiver et quantifier la tolérance ou l’intolérance à l’effort Mesurer le handicap Evaluer le pronostic
2. Déterminer les mécanismes de l’intolérance à l’effort Les adaptations à l’effortLa dyspnée d’effort
3. Dépister une hypoxémie d’effort (+/- hypercapnie)
4. Evaluer la réponse aux traitements
5. Initier un réentrainement / une réhabilitation à l’effort
Et encore
6. En préopératoire, avant transplantation pulmonaireATS/ACCP 2003
1- Mesure de la tolérance à l’effortVO2 pic (50 ml/kg/mn)
Index quantifiable, reproductible, objectif
Karila, Chest 2001 ExerciceEchauffement Récupération
Temps (min)
% Puissance max
100%
20%
VO2 max / pic
Reflète le taux de transport et d’utilisation de l’O2 possible
1-Tolérance à l’effort : VO2max
Normes fonction de la masse corporelle totale(poids/kg)
47 x masse (♂) et 40 x masse (♀)
Tolérance normale VO2pic ≥ 85% théorique
Handicap modéré < 85% VO2SLHandicap sévère < 60%
� Fréquente discordance entre l’évaluation par
interrogatoire… / la fonction respiratoire de repos
ET la tolérance à l’effort objective / VO2 pic
Matecki, RMR 2001
Il n’existe pas
d’enfant sédentaire !
1-Tolérance à l’effort : le 1er seuil ventilatoire
Intensitéd’exercice(VO2)
Ventilation
SV(60% de VO2max)
VE max
VE au SV
1er seuil lactique / Seuil anaérobie
Correspond à une intensité d’effort de 40-60% de la VO2picS’exprime en VO2 (ml/kg/min) � index quantifiable
1. Index pronostic
� Méta-analyse - 100 000 sujets sains
La VO2max (capacité aérobie maximale) :
- est l’index pronostic majeur
- chaque incrément de 3,5 ml O2/kg/min (=1 MET)
correspond à 13-15% de réduction de la mortalité,
toute cause confondue, incluant la mortalité cardiovasculaire
Kodama et al. “Cardiorespiratory Fitness as a Quantitative Predictor of all-cause mortality and cardiovascular events in healthy men and women: a meta-analysis”. JAMA 2009
1. Progression de la maladieVO2 index pronostic109 patients atteints de mucoviscidose
Nixon PA, NEJM, 1992 -(Pianosi P, Thorax 2005)
• VO2 élevée
� VO2 moyenne
g VO2 faible
Taux de survie en fonction du niveau d’aptitude physique
1. Sévérité de la maladieRéalité du handicap (EFR repos/EFX)
� SarcoïdoseMarcellis RGJ - Is there an added value of CEPT in sarcoidosis patients ? Lung 2013
OU encore : Faut-il traiter les patients dont la DLCO est normale ?OUI
Elargissement de la P(A-a)O2 au max de l’effort :> 35 mm Hg chez 18,2%et > 18 mm Hg chez 69,7% des patients à DLCO de repos normale
� Hernie diaphragmatique congénitale Peetsold MG- Pulmonary function and exercise capacity in survivors of congenital diaphragmatic hernia. ERJ 2009
53 enfants (11,9 + 3,5 ans)
EFR repos : syndrome obstructif avec distension alvéolaireEFX : normale (capacité d’exercice et échanges gazeux)
1. Réalité du handicap (EFR de repos/EFX)Survivants de bronchodysplasie pulmonaire
20 enfants
Age : 10 ans (7 - 15)
PN :1440 g (890 - 2600)
AG : 31 sem. (26 - 35)
O2 : 25 mois (1 - 106)
VM : 389 jours (10 – 1305)
EFR repos
VEMS : 79 ± 19 (% théo.)
DEM 25-75 : 50 ± 26
V max 50 : 49 ± 21
VEMS/CV : 73 ± 16
CRF :110 ± 21
VR/CPT : 33 ± 7
Tolérance à l’effortVO2max (43 ml/kg/mn) et Seuil ventilatoire normaux
Hypoxémie d’effort chez 12/20
Adaptations ventilatoires particulièresKarila C, RMR 2008
2- BDP / Evolution du débit ventilatoire d’effort
Karila C, RMR 2008
20 BDP - 18 contrôlesAge 10 ans
VE - p < 0,0001
%VO2max
VE
Augmentation insuffisante du VT à l’effort + compensée par l’augmentation de la FR « Rapid shallow breathing »
2 - SarcoïdoseMécanismes de l’intolérance à l’effort / dyspnée : utilité EFX
157 patients dyspnéiques à l’effortDiminution de la VO2max chez 73% des patients tous stades confondus
St I à IIIRéponse inadaptée de la FC à l’effort (diminution du pouls d’O2 et augmentation du ∆FC/ ∆VO2) - soit atteinte cardiaque spécifique de la sarcoïdose - soit défaut d’extraction musculaire de l’O2 (déconditionnement, corticothérapie au long cours) - soit compression cardiaque par les adénopathies médiastinales
St IVLimitation ventilatoireAltération des échanges gazeux(hypoxémie, élargissement ∆(A-a)O2, augmentation VD/VT et PaCO2)
Wallaert B. Respiration 2011
2 – La pathologie obstructive
Ventilation
FR maximale
VT maximal
Réserve Ventilatoire
VEMS ×35 – VE max
VEMS ×35
La réserve ventilatoireFonction du VEMS de base
Adaptations ventilatoires
VE
VO2
RV
VE max estimée = VEMS x 35
2 – La pathologie obstructive
Réserve ventilatoire épuisée �VO2SL par limitation ventilatoire
Normal TVO
VO2 respiratoire
VO2
respiratoire
VO2maxVO2SL
Sujet normal
VE
TVO
IntensitéSVSV
2. La pathologie obstructive
Hyperventilation d’effort relative
(pour toute intensité d’effort)
Dyspnée
Interprétation
VO2 - critères de VO2 max atteints - VO2 SL
Limitation cardio-vasculaire
- Persiste RV- Atteinte rapide de la FC max
- Pouls O2 en fin effort(plateau)- SV abaissé (facile à trouver)
Limitation respiratoire
- RV épuisée- Persiste RC- ERO2 élevé- SV abaissé (difficile à trouver)
Limitation périphérique ou corticale
- RV très élevée- Persiste RC- Absence d’acidose métabolique
2- Exploration d’une dyspnée d’effortAsthme
Dyspnée d’effort ≠ asthme d’effort
� EFX permet de faire le diagnostic différentiel
� Et dans l’asthme sévère, d’éviter l’escalade thérapeutique, notamment en corticoïdes inhalés(Mc Nicholl, Chest 2011)
Yoann - 9 ans Avant Après
VEMS (l/s) (%) 1,48 (96%) 1,12 (76%) - 24%
Chute VEMS >10% (ATS 2001)
79 enfants, 12.2 ± 2.3 ans, 41 fillesDyspnée d’effort > 4 semainesEFR et Rx. thorax normales
Pas d’amélioration après ß2CA préventif
Asthmatiques connusN=49
Pas asthme connuN=30
NormalN=34
DCVN=2
SH N=1
Faible conditionnement
N=5AIEN=9
NormalN=19
SHN=2
Faible conditionnement
N=2AIEN=8
EFX avec prise Salbutamol en préventif(400 µg)
2 causesN=2
2 causesN=1
Cross-sectional assessment of exertional dyspnea in otherwise healthy children. Mahut B, in press
2 - Exploration d’une dyspnée d’effort
� Adaptations à l’effort normales malgré la dyspnée d’effort2 profils (Laboratoire fonctionnel Hôpital Necker – Sur 6 mois / en 2010 - 26 enfants et adolescents non asthmatiquesqui ont eu une EFX pour exploration d’une dyspnée d’effort)
- Faible conditionnement physique (23%)Dyspnée pour tout type effort, surpoids, anxiété, antécédent d’épisode « sévère »
- Bon/excellent conditionnement physique (42%)Dyspnée sur efforts endurants, enfant sportif et/ou contexte de compétition, ou jeune enfant et respiration « anarchique »
Ex : Mélanie, 10 ans, non asthmatique Sports scolaires + capoeiraDyspnée d’effort lors d’un cross EFR /EFX normales - Pas de BIEEVA : 0 repos � 9,5 effort max
Ressenti anormal de l’augmentation physiologiquede la VE avec l’effort
Pas de diagnosticmais rassurés
3 - Hypoxémie d’effort
� Quelques exemplesChloé
Pneumopathie à éosinophiles
ReposEffort max
YounesMac Léod G
ReposEffortmax
SaO2 100 98
PaO2(mm Hg)
92 83 87 98
PaCO2(mm Hg)
34 32 38 32
pH 7,42 7,40 7,38 7,29
PAO2(mm Hg)
110 118,6 110,8 120
P(A-a)O2(mm Hg)
1835,6
(élargie)23,8 22
VO2 normale VO2SL 69%
InterprétationLimitation ventilatoire
Origine obstructive(EFR de repos)
Origine restrictive
FR ≥ 50VT = C Insp.
si origine thoracique- échanges gazeux nls- D(A-a)O2 nle- VD/VT nl
HypoVA associée
PaCO2 augmentée(par insuffisance VT)
Si :- obstruction majeure- fatigue des musclesrespiratoires
Troubles échangeur pulmonaire associés
PaO2 ≥ 5 (ou SaO2)
à PaCO2 égale
- Si chute PaO2 progressiveTr. Diffusion, amputation litcapillaire
-Si chute PaO2 fin d’effortStades de début
- Si chute PaO2 d’emblée maxAnomalies VA/Q
4 - Efficacité d’une thérapeutique� Asthme - Traitement par Omalizumab : amélioration de la capacité
d’exercice (VO2max) corrélée à l’amélioration des symptômes(Schäper C, Respir Med 2011)
� Protéinose alvéolaire : post lavages thérapeutiques
Raissa – 9 ans Juin Juillet Octobre
VO2 max (ml/kg/min)
et % théorique
19,8 (46%) 29,3 (69%) 37,9 (91%)
VO2 seuil (ml/kg/min)
et % théorique
-- 16,1 (38%) 16,5 (40%)
SaO2 seuil -- 93 94
SaO2 max 79 89 92
Avant traitement Après 2 lavages thérapeutiques
Après lavages
Avant bolus de Solumédrol
DLCO 71% 86%
5 - Initier/suivre un réentrainement Epreuve d’effort cardiopulmonaire
(tolérance, contre-indications, individualisation)
Sa02
VO2, SV
FC au SV
VEMS (bronchospasme d’effort)
Dyspnée, VE
6. Perspectives en pédiatrie� EFX avant transplantation
� EFX en préopératoire
Pas d’étude chez l’enfant
Seuil de VO2max de 20 ml/kg/min
� index prédictif de la mortalité et morbidité
« sur le modèle de la pathologie
cardiaque »
Arena R, Circulation 2011
EFX et transplantation pulmonaireMucoviscidose
Critères principaux actuels d’inscription sur liste, prédisant plus de 50% de mortalité à 2 ans :
- VEMS < 20% théo. (ou 30% chez adulte) - importance du déclin du VEMS
- PaCO2 > 50 mm Hg
- PaO2 < 55 mm Hg
Quid de l’EFX ?
Réserve ventilatoire au seuil45 patients en bilan pré-transplantationSuivi 18 mois : 30 transplantés ou en attente, 15 décès
Courbes de survie en fonction de la RV au seuil
Tantasira, AJRCCM 2002
Effort normal Repos Seuil Vent. % théo max Pic VO2 mes % théorique Théo max
Tolérance
Puissance (Watts) 65 115 110 105
VO2max (ml/kg/min) 5,5 26,1 66 43,7 111 39,4
QR 0,82 0,93 1,09 0,9 à >1
P.Ventilatoires
VE (l/min) 9,8 27,5 33 56,8 72 82,5
Vt (l) 0,369 0,688 1,051 97 1,089
FR 27 40 54
VE/VCO2 32 26 32 < 40
VE/VO2 35 28 29 < 45
VD/Vt estimé 0,22 0,18 0,20 0,2+-0,07
Réserve Ventilatoire 28 15-30%
P. Cardio-vx
FC (b/min) 97 153 75 199 98 203
Pouls d’O2 (ml/b) 3,2 7 8,9 113 7,9
Hématose
SaO2 98 97 97 ≥ 96
Johana, 11 ans, EFR de repos normale, P=40,7kg, T=153cm
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