Hypercapnie - Définition

Introduction

Hypercapnie Classification et ressources externes
CIM-10	R06.8
CIM-9	786.09
DiseasesDB	95
MeSH	D006935

L'hypercapnie est un phénomène qui survient lorsque la pression partielle de CO dans le sang artériel (PaCO) normalement voisine de 5,3 kPa ± 0.5 (40 mmHg ± 4) devient trop importante ; on parle alors de surcharge du sang artériel en CO.

Causes

L'hypercapnie peut survenir de deux façons distinctes:

• soit par inhalation d'air ou de mélanges enrichis en dioxyde de carbone (pollution de l'air, atmosphères confinées, etc.) ; on parle alors d'hypercapnie exogène.
• soit par hypoventilation due à une diminution des performances de l'échangeur pulmonaire (insuffisance respiratoire), ou à une baisse de la sensibilité des centres respiratoires (hypoventilations d'origine toxique ou pharmacologique, etc.); on parle alors d'hypercapnie endogène. Contrairement aux hypercapnies exogènes, les hypercapnies endogènes sont souvent associées à une hypoxémie.

Dans les paragraphes suivants on abordera exclusivement le cas de l'hypercapnie exogène.

Effets

Les premières données expérimentales sur les effets de l’hypercapnie chronique exogène ont été obtenues par K.E. Schaefer et coll. aux États-Unis à partir d’expérimentations animales et d’observations faites à bord des sous-marins. Mais ce sont essentiellement les résultats obtenus en France par R.Guillerm et coll. au cours d’expériences de confinement de longues durées qui ont permis de préciser les mécanismes d’adaptation de l’Homme à l’hypercapnie exogène et de fixer, sur des bases expérimentales, les limites admissibles de CO en fonction de la durée d’exposition. Les données existantes concernent des expositions de volontaires à des concentrations assez élevées : 0,5 à 4,5% (soit des pressions partielles de CO respectives*de 0,47 à 4,28 kPa) pendant 2 à 30 jours avec une pression partielle d'oxygène de l'ordre de 20 kPa.

• NB : le calcul des pressions partielles tient compte de la présence dans les poumons de la vapeur d’eau saturée à 37 °C soit 6,26 kPa ; il en résulte :

            PiCO = fraction de CO dans l’air inspiré (FiCO en %) x (PB - 6,26 kPa)      

De manière synthétique les résultats obtenus montrent que :

- jusqu’à 1 % de CO dans l’air inspiré (PiCO < 0,98 kPa), les effets du CO sur l’ensemble des paramètres biophysiologiques mesurés ne sont pas significatifs et restent dans les limites de la précision des mesures (zone indifférente).

- entre 1 % et 2 % de CO dans l’air inspiré (0,98 kPa < PiCO < 1,93 kPa) la surcharge du sang artériel en CO ne dépasse pas 0,4 kPa (environ 3 mmHg) et la chute du pHa 0,01u. Le débit ventilatoire s’accroît de 15 % en moyenne à PiCO 0,98 kPa et de 45% à PiCO 1,93 kPa ; cet accroissement est dû essentiellement à l’augmentation du volume courant, la fréquence respiratoire restant inchangée. Les variations des autres paramètres biophysiologiques restent discrètes et noyées dans le bruit de fond expérimental.

- entre 3 % et 4 % de CO dans l’air inspiré (2,85 kPa < PiCO < 3,8 kPa), la surcharge artérielle en CO avoisine 1 kPa et engendre une baisse significative du pHa de l'ordre de 0,04u. Il en résulte une stimulation importante des centres respiratoires qui se traduit par une hyperventilation importante et gênante (+ 130 % à PiCO 3,8 kPa) ainsi qu’une augmentation de la PaO2. À ces concentrations, l’hyperventilation est due à un accroissement simultané du volume courant et de la fréquence respiratoire. On décrit des signes manifestes d’intolérance tels qu'asthénie, céphalées, gastralgies, troubles du sommeil et capacité limitée à l’effort avec des signes d’hyperexcitabilité du myocarde. A noter enfin que les effets de l’hypercapnie qui sont maximaux au cours des premières heures d’exposition (hypercapnie aiguë) sont accompagnés d’une augmentation du nombre d'hématies en relation avec une hémoconcentration liée à une polyurie hydrique au cours des premières 24 heures d’exposition ; ces effets s’atténuent ultérieurement grâce à la mise en jeu de mécanismes d’adaptation (hypercapnie chronique).

Après 24 heures de récupération à l’issue de la période d’exposition au dioxyde de carbone, les valeurs de l’ensemble des paramètres biophysiologiques mesurés reviennent à leur niveau de référence.

- à partir de 4,5% (FiCO = 4,28 kPa) le seuil de tolérance admissible est dépassé (exacerbations des signes d’intolérance, augmentation de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle et de la sécrétion des hormones surrénaliennes).

En plongée, l'hypercapnie peut devenir dangereuse car l'hyperventilation et la sensation d'oppression poussent le plongeur à "cracher" son détendeur pour reprendre son inspiration, ce qui conduit immanquablement à la mort par noyade.