Quelle mesure de la saturation en oxygène choisir pour les patients en général et atteints de COVID-19 en particulier ? Rappel éclair sur la gazométrie artérielle et l’oxymétrie de pouls

Dans la majorité des cas d’atteinte pulmonaire de l’infection à coronavirus SARS-CoV-2, le mécanisme physiopathologique responsable de la défaillance des échanges gazeux à l’origine d’une hypoxémie, est un trouble de distribution des rapports ventilation/perfusion, probablement lié aux anomalies vasculaires pulmonaires (2). La gazométrie artérielle et l’oxymétrie de pouls sont utiles à la démarche diagnostique devant une insuffisance respiratoire, à l’appréciation de sa gravité et à son suivi thérapeutique. Quelques rappels permettront d’éviter certaines erreurs d’interprétation. L’insuffisance respiratoire est habituellement définie par l’incapacité du poumon à oxygéner le sang artériel systémique pour assurer un apport d’oxygène (O 2) adapté aux tissus, et à éliminer le dioxyde de carbone (CO 2) produit par le métabolisme. L’intérêt des gaz du sang artériel se situe au niveau de l’appréciation quantitative et qualitative de cette définition biologique. Cet examen permet de mesurer, entre autres, la pression partielle artérielle en O 2 (PaO 2), indicateur facilement accessible de l’efficacité de l’échangeur pulmonaire dont la finalité est l’oxygénation tissulaire, la saturation artérielle en O 2 du transporteur hémoglobine (SaO 2 ou HbO 2), la pression partielle artérielle en CO 2 (PaCO 2), marqueur du niveau de ventilation alvéolaire, et le pH sanguin, témoin de l’équilibre acido-basique. L’oxymétrie de pouls comporte de multiples avantages d’utilisation, mais mesure un paramètre (SpO 2) différent de la SaO 2 mesurée lors de la gazométrie artérielle. Étude du transport de l'O 2 et du CO 2 : Pression partielle, saturation et concentration L’O 2 et le CO 2 existent dans le sang à l’état dissous, correspondant à leur forme de passage à travers la membrane alvéolo-capillaire pulmonaire, ou à l’état combiné : bicarbonates essentiellement pour le CO 2, oxyhémoglobine pour l’O 2 (HbO 2). La pression partielle d’un gaz dans le sang est la pression exercée par sa fraction dissoute. Elle est exprimée en mmHg (ou torr) ou en kiloPascal (1 kPa = 7,51 mmHg). La pression partielle d’un gaz dans le sang détermine sa quantité transportée sous forme combinée. La saturation artérielle de l’hémoglobine en O 2 (SaO 2) est un rapport exprimé en pourcentage qui reflète la proportion d’O 2 transportée sous forme combinée à l’hémoglobine. La concentration ou contenu artériel d’un gaz (CaO 2 ou CaCO 2) représente la somme des volumes de sa fraction dissoute et de sa fraction combinée, rapportée au volume de sang. Le transport en O 2 (TaO 2) prend en compte la notion de perfusion sanguine (tableau 1). La relation entre PaO 2 et SaO 2 est complexe, de forme sigmoïde. Comme la CaO 2 dépend essentiellement de l’O 2 combiné (forme quantitativement la plus importante), la relation entre PaO 2 et CaO 2 est aussi de forme sigmoïde. Les conséquences d’une modification de la PaO 2 sur la SaO 2 (ou la CaO 2) varient notamment en fonction du niveau de PaO 2, du pH, de la PaCO 2 et de la température (figure 1A). Figure 1. Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine. A. Les conséquences d’une modification de la PaO 2 sur la SaO 2 (ou le CaO 2) varient en fonction du niveau de PaO 2, du pH, de la températureet de la PaCO 2 [PaO 2 : pression partielle artérielle en O 2 ; SaO 2 : saturation artérielle en O 2 de l’hémoglobine ; CaO 2 : contenu artériel en O 2]. B. SaO 2 varie peu ( double flèche rouge) tant que l’hypoxémie n’est pas franche. Une baissede PaO 2 se manifeste plus précocement au cours d’une pathologie hypoxémiante ( flèche noire) qu’une variation de SaO 2 (ou de CaO 2). Lorsque PaO 2 50 mmHg, la SaO 2 s’écroule très rapidement. Rappels techniques Les appareils mesurant PO 2, PCO 2 et pH calculent la SaO 2 (SaO 2 calculée) à partir de la PaO 2 sans tenir compte de l’hémoglobine du patient, ce qui est une approximation. Schématiquement, ce calcul de la SaO 2 est fondé sur l’hypothèse que toute l’hémoglobine est libre de fixer l’O 2. La mesure directe de SaO 2 (SaO 2 mesurée ou HbO 2) est associée à celles de la concentration en carboxyhémoglobine (HbCO), en hémoglobine totale et en méthémoglobine (MetHb). L’intérêt majeur est de ne pas méconnaître une baisse de SaO 2 liée à la présence d’HbCO (tabagisme ou intoxication au CO) ou plus rarement de MetHb (héréditaire ou acquise médicamenteuse) ou des hémoglobines anormales en termes d’affinité pour l’O 2. La mesure de l’hémoglobine totale et de la SaO 2 autorise un calcul fiable de la CaO 2 (qui peut être directement mesurée par quelques appareils de même que la CaCO 2). Les méthodes indirectes permettant la mesure de la PO 2 et de la PCO 2 par voie transcutanée et de la saturation oxyhémoglobinée par oxymétrie de pouls (SpO 2) sont également utilisées. Les indications de ces systèmes sont guidées par la connaissance de leur principe de fonctionnement et des limites qui en découlent (tableau 2). Malgré le développement de techniques de mesure continue de la PO 2, de la PCO 2 et de la SpO 2 par voie transcutanée, les gaz du sang restent l’indicateur de référence de l’oxygénation artérielle dont la finalité est l’oxygénation tissulaire. L’analyse des gaz du sang représente un élément incontournable de la démarche diagnostique devant une insuffisance respiratoire et de l’appréciation de sa gravité. L’intérêt des gaz du sang dans la surveillance de l’insuffisance respiratoire dépend des perturbations initiales (hypercapnie et troubles de l’équilibre acidobasique) et de la thérapeutique. Exemples de différences entre SpO 2 et SaO 2 (HbO 2). • Intoxication au monoxyde carbone Un exemple de discordance entre SpO 2 et SaO 2 fréquent est observé chez les sujets fumeurs (si HbCO = 10 %, une SpO 2 = 96 % pourra correspondre à une SaO 2 mesurée ou HbO 2 = 86 %). • Hémoglobinopathies La mesure de SpO 2 par des oxymètres non adaptés aux hémoglobinopathies, comme la drépanocytose par exemple, nécessite un contrôle de SaO 2 mesurée par gazométrie artérielle. Récemment, l’hypothèse d’une modification du métabolisme de l’hème par le coronavirus a été évoquée (3). Cette dégradation de l’hémoglobine par le virus pourrait avoir des conséquences sur son affinité pour l’O 2 et expliquer l’hypoxémie sévère de certaines formes graves ainsi que le recours fréquent à l’oxygénothérapie à haut débit. Dans ce contexte de défaillance potentielle du transport de l’oxygène par l’hémoglobine, l’intérêt de l’oxygénothérapie hyperbare a même été évoqué pour augmenter la fraction dissoute de l’oxygène dans le sang et les tissus. Cependant, cette étude basée sur une modélisation bioinformatique très préliminaire reste très controversée. • Troubles circulatoires Les infections à coronavirus SARS-CoV-2 peuvent s’accompagner de troubles vasculaires qui perturbent le signal lors de l’oxymétrie de pouls. Dans ce cas, la SpO 2 peut être sous-estimée par rapport à la SaO 2 mesurée lors des gaz du sang.