L’inhalation d’oxygène pur peut endommager le cerveau

C’est un scénario tout droit sorti de Gray’s Anatomy, un ambulancier paramédical ou un médecin met un masque sur le visage d’une personne qui a de la difficulté à respirer et commence à distribuer de l’oxygène pur.

Pourtant, de plus en plus de recherches suggèrent que l’inhalation d’oxygène pur peut en fait nuire au cerveau. Pour la première fois, une nouvelle étude d’imagerie cérébrale de l’UCLA révèle pourquoi. Publiées dans l’édition du 22 mai de la Public Library of Science (PLoS) Medicine, ces conclusions vont à l’encontre des lignes directrices nationales pour la pratique médicale et recommandent une nouvelle approche qui ajoute du dioxyde de carbone au mélange pour préserver les fonctions cérébrales des patients.

“Pendant des décennies, la communauté médicale s’est fait le champion de l’oxygène à 100 pour cent comme étalon-or de la réanimation. Mais personne n’a signalé ce qui se passe à l’intérieur de notre cerveau lorsque nous inhalons de l’oxygène pur “, explique Ronald Harper, éminent professeur de neurobiologie à la David Geffen School of Medicine de l’UCLA. “Ce que nous avons découvert s’ajoute à un ensemble de preuves convaincantes pour modifier une norme de soins largement pratiquée aux États-Unis.”

L’équipe de Harper a utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour saisir des images détaillées de ce qui se passe à l’intérieur du cerveau humain pendant deux scénarios de respiration différents. Cette technique détecte les augmentations subtiles du flux sanguin déclenchées par l’activation de différentes parties du cerveau, ce qui fait que ces régions s’illuminent ou “s’illuminent” sur le scanner couleur.

Les chercheurs ont examiné le cerveau de 14 enfants en bonne santé, âgés de 8 à 15 ans, alors qu’ils inhalaient de l’oxygène à 100 % par l’intermédiaire d’un embout buccal, et ont surveillé leur respiration et leur rythme cardiaque. Après avoir attendu huit minutes que la respiration des jeunes revienne à la normale, l’équipe a ajouté 5 % de dioxyde de carbone au mélange gazeux et a répété l’analyse.

Une comparaison des deux scanners a révélé des différences spectaculaires.

“Lorsque les enfants inhalaient de l’oxygène pur, leur respiration s’accélérait, ce qui entraînait l’expiration rapide du dioxyde de carbone de leur corps “, a déclaré le coauteur Paul Macey, chercheur associé en neurobiologie. “La chute de dioxyde de carbone a rétréci leurs vaisseaux sanguins, empêchant l’oxygène d’atteindre les tissus du cerveau et du cœur.”

C’est là que quelque chose de surprenant s’est produit à l’IRM

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Trois structures cérébrales se sont soudainement illuminées : l’hippocampe, qui aide à contrôler la tension artérielle ; le cortex cingulaire, qui régule la perception de la douleur et la tension artérielle ; et l’insula, qui contrôle le stress physique et émotionnel.

Toute cette activité a réveillé l’hypothalamus, qui régule la fréquence cardiaque et l’écoulement hormonal. L’activation de l’hypothalamus a déclenché une cascade de réactions nocives et libéré des produits chimiques qui peuvent blesser le cerveau et le cœur.

“Plusieurs régions du cerveau ont réagi à l’oxygène à 100 pour cent en donnant un coup de pied à l’hypothalamus en surmultipliant “, a expliqué Harper. “L’hypothalamus a réagi de façon excessive en déversant un flot massif d’hormones et de neurotransmetteurs dans le sang. Ces produits chimiques interfèrent avec la capacité du cœur à pomper le sang et à délivrer de l’oxygène, l’effet inverse de ce que vous voulez quand vous essayez de réanimer quelqu’un.”

Lorsque les enfants ont inhalé le mélange de dioxyde de carbone et d’oxygène, l’hyperactivité de l’hypothalamus a disparu de l’IRM.

“L’ajout de dioxyde de carbone à l’oxygène a détendu les vaisseaux sanguins, permis à l’oxygène d’atteindre le cœur et le cerveau, calmé l’hypothalamus et ralenti la libération de produits chimiques dangereux “, a déclaré Macey.

“L’oxygène pur allume l’allumette qui alimente un feu de forêt qui fait du mal au corps “, a déclaré Harper. “Mais une petite bouffée de dioxyde de carbone fait disparaître tout ça.”

Sur la base de leurs résultats, les chercheurs encouragent fortement les prestataires de soins de santé à ajouter du dioxyde de carbone à la distribution d’oxygène, en particulier lorsqu’ils réaniment des nourrissons ou administrent de l’oxygène pendant plus de quelques minutes. La nouvelle orientation pourrait avoir des conséquences particulières pour les patients d’AVC, de crise cardiaque, d’empoisonnement au monoxyde de carbone et de toute oxygénothérapie à long terme.

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“En cas de doute au sujet d’un cas, l’approche médicale actuelle consiste à augmenter le taux d’oxygène et à attendre de voir si le patient s’améliore “, explique le Dr Harper. “Mais personne n’a jamais scanné le cerveau des patients pour voir comment ils réagissent à l’oxygénothérapie.”

Des données antérieures sur les effets nocifs d’une teneur élevée en oxygène ont déjà entraîné des changements de politique à l’étranger. Au lieu d’utiliser de l’oxygène pur, de nombreux hôpitaux européens réaniment maintenant les patients avec de l’air ambiant, qui contient un mélange d’azote, d’oxygène et de dioxyde de carbone, ou avec un mélange d’oxygène et de dioxyde de carbone.

Mary Woo, professeure à l’École des sciences infirmières de l’UCLA, a été l’une des coauteurs de l’étude, avec le soutien du National Institute of Child Health and Development.

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