Anesthésiques par inhalation

L'anesthésie générale est définie comme une dépression réversible du système nerveux central induite par un médicament, entraînant l'absence de réponse du corps aux stimuli externes.

L'histoire de l'utilisation des anesthésiques par inhalation comme anesthésiques généraux a débuté avec la démonstration publique de la première anesthésie à l'éther en 1846. Dans les années 1940, le protoxyde d'azote (Wells, 1844) et le chloroforme (Simpson, 1847) ont été introduits. Ces anesthésiques par inhalation ont été utilisés jusqu'au milieu des années 1950.

En 1951, l'halothane a été synthétisé et a commencé à être utilisé en anesthésie dans de nombreux pays, dont la Russie. À la même époque, le méthoxyflurane a été obtenu, mais en raison de sa trop grande solubilité dans le sang et les tissus, de sa lente induction, de son élimination prolongée et de sa néphrotoxicité, ce médicament revêt aujourd'hui une importance historique. L'hépatotoxicité de l'halothane a contraint la recherche de nouveaux anesthésiques halogénés à se poursuivre, ce qui a conduit, dans les années 1970, à la création de trois médicaments: l'enflurane, l'isoflurane et le sévoflurane. Ce dernier, malgré son coût élevé, était largement utilisé en raison de sa faible solubilité dans les tissus, de son odeur agréable, de sa bonne tolérance et de sa rapidité d'induction. Enfin, le dernier médicament de ce groupe, le desflurane, a été introduit en pratique clinique en 1993. Le desflurane présente une solubilité tissulaire encore plus faible que le sévoflurane, ce qui permet un excellent contrôle du maintien de l'anesthésie. Comparé aux autres anesthésiques de ce groupe, le desflurane présente la sortie d'anesthésie la plus rapide.

Tout récemment, dès la fin du XXe siècle, un nouvel anesthésique gazeux, le xénon, a fait son apparition en anesthésie. Ce gaz inerte est un composant naturel de la fraction lourde de l'air (pour 1 000 m³ d'air, on trouve 86 cm³ de xénon). Jusqu'à récemment, l'utilisation du xénon en médecine se limitait au domaine de la physiologie clinique. Les isotopes radioactifs 127Xe et 111Xe étaient utilisés pour diagnostiquer les maladies des systèmes respiratoire, circulatoire et de la circulation sanguine. Les propriétés narcotiques du xénon ont été prédites (1941) et confirmées (1946) par N.V. Lazarev. La première utilisation du xénon en clinique remonte à 1951 (S. Cullen et E. Gross). En Russie, l'utilisation du xénon et ses études ultérieures comme anesthésique sont associées aux noms de L.A. Buachidze, V.P. Smolnikov (1962), puis N.E. Burova. La monographie de N.E. Burova (conjointement avec V.N. Potapov et G.A. Makeev) « Le xénon en anesthésiologie » (étude clinique et expérimentale), publiée en 2000, est la première au monde en pratique anesthésiologique.

Actuellement, les anesthésiques par inhalation sont principalement utilisés pendant la période d'entretien de l'anesthésie. Pour l'induction de l'anesthésie, ils ne sont utilisés que chez les enfants. Aujourd'hui, l'anesthésiste dispose de deux anesthésiques gazeux par inhalation: le protoxyde d'azote et le xénon, ainsi que de cinq substances liquides: l'halothane, l'isoflurane, l'enflurane, le sévoflurane et le desflurane. Le cyclopropane, le trichloréthylène, le méthoxyflurane et l'éther ne sont pas utilisés en pratique clinique dans la plupart des pays. L'éther diéthylique est encore utilisé dans certains petits hôpitaux de la Fédération de Russie. La proportion des différentes méthodes d'anesthésie générale en anesthésiologie moderne atteint jusqu'à 75 % du nombre total d'anesthésies, les 25 % restants étant constitués de divers types d'anesthésie locale. Les méthodes d'anesthésie générale par inhalation dominent. Les méthodes IV représentent environ 20 à 25 %.

En anesthésiologie moderne, les anesthésiques par inhalation sont utilisés non seulement comme médicaments contre la mononarcose, mais aussi comme composants de l'anesthésie générale équilibrée. L'idée même d'utiliser de faibles doses de médicaments se potentialisant mutuellement et procurant un effet clinique optimal était révolutionnaire à l'époque de la mononarcose. C'est d'ailleurs à cette époque que le principe de l'anesthésie moderne multicomposante a été mis en œuvre. L'anesthésie équilibrée a permis de résoudre le principal problème de l'époque: le surdosage de substance narcotique dû à l'absence d'évaporateurs précis.

L'oxyde nitrique a été utilisé comme anesthésique principal, les barbituriques et la scopolamine ont assuré la sédation, la belladone et les opiacés ont inhibé l'activité réflexe et les opioïdes ont provoqué une analgésie.

Aujourd'hui, pour une anesthésie équilibrée, on utilise, en plus du protoxyde d'azote, du xénon ou d'autres anesthésiques inhalés modernes, les benzodiazépines ont été remplacées par des barbituriques et de la scopolamine, les anciens analgésiques ont cédé la place à des analgésiques modernes (fentanyl, sufentanil, rémifentanil), et de nouveaux relaxants musculaires ont fait leur apparition, ayant un effet minimal sur les organes vitaux. L'inhibition neurovégétative a commencé à être assurée par les neuroleptiques et la clonidine.

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Anesthésiques par inhalation: leur place dans la thérapie

L'ère de la mononarcose utilisant un anesthésique par inhalation est révolue. Bien que cette technique soit toujours utilisée en pédiatrie et lors de petites interventions chirurgicales chez l'adulte, l'anesthésie générale multicomposants domine la pratique anesthésique depuis les années 1960. Le rôle des anesthésiques par inhalation se limite à l'obtention et au maintien du premier composant: l'inconscience et le maintien de l'état narcotique pendant l'intervention. La profondeur de l'anesthésie doit correspondre à 1,3 MAC du médicament sélectionné, en tenant compte de tous les adjuvants supplémentaires qui influencent la MAC. L'anesthésiste doit garder à l'esprit que le composant par inhalation a un effet dose-dépendant sur les autres composants de l'anesthésie générale, tels que l'analgésie, la relaxation musculaire, l'inhibition neurovégétative, etc.

Introduction à l'anesthésie

La question de l'induction de l'anesthésie a aujourd'hui été résolue en faveur des anesthésiques intraveineux, suivis d'une transition vers une composante inhalatoire pour le maintien de l'anesthésie. Cette décision repose, bien entendu, sur le confort du patient et la rapidité de l'induction. Cependant, il convient de garder à l'esprit que la transition entre l'induction et la période de maintien présente plusieurs inconvénients liés à l'insuffisance de l'anesthésie et, par conséquent, à la réaction de l'organisme à la sonde endotrachéale ou à l'incision cutanée. Ce phénomène est fréquent lorsque l'anesthésiste utilise des barbituriques à action ultra-courte ou des hypnotiques dépourvus de propriétés analgésiques pour l'induction de l'anesthésie et n'a pas le temps de saturer l'organisme avec un anesthésique par inhalation ou un analgésique puissant (fentanyl). La réaction hyperdynamique de la circulation sanguine qui accompagne cette situation peut être extrêmement dangereuse chez les patients âgés. L'administration préalable de myorelaxants rend invisible la réaction violente du patient. Cependant, les moniteurs montrent une « tempête végétative » au niveau du système cardiovasculaire. C'est souvent durant cette période que les patients se réveillent avec toutes les conséquences négatives de cette affection, surtout si l'opération a déjà commencé.

Il existe plusieurs options pour prévenir l'activation de la conscience et assurer le bon déroulement de la période de maintien. Il s'agit d'une saturation opportune de l'organisme par des anesthésiques inhalés, permettant d'atteindre la concentration maximale d'oxygène (MAC) ou, mieux encore, l'EDC5 avant la fin de l'action de l'agent d'introduction intraveineux. Une autre option peut être une combinaison d'anesthésiques inhalés (protoxyde d'azote + isoflurane, sévoflurane ou xénon).

Un bon effet est observé avec l'association de benzodiazépines et de kétamine, ou de protoxyde d'azote et de kétamine. L'administration complémentaire de fentanyl et de myorelaxants renforce la confiance de l'anesthésiste. Les méthodes combinées, combinant les agents inhalés à l'administration intraveineuse, sont largement utilisées. Enfin, l'utilisation de puissants anesthésiques inhalés, le sévoflurane et le desflurane, peu solubles dans le sang, permet d'atteindre rapidement les concentrations narcotiques avant même que l'anesthésie d'induction ne cesse d'agir.

Mécanisme d'action et effets pharmacologiques

Bien qu'environ 150 ans se soient écoulés depuis la première anesthésie à l'éther, les mécanismes de l'action narcotique des anesthésiques par inhalation ne sont pas totalement élucidés. Les théories existantes (coagulation, lipoïde, tension superficielle, adsorption), proposées à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, n'ont pas permis de révéler le mécanisme complexe de l'anesthésie générale. De même, la théorie des microcristaux d'eau du double lauréat du prix Nobel L. Pauling n'a pas répondu à toutes les questions. Selon ce dernier, le développement de l'état narcotique s'explique par la propriété des anesthésiques généraux à former des cristaux particuliers dans la phase aqueuse des tissus, ce qui crée un obstacle au mouvement des cations à travers la membrane cellulaire et bloque ainsi le processus de dépolarisation et la formation du potentiel d'action. Au cours des années suivantes, des études ont montré que tous les anesthésiques ne sont pas cristallisants et que ceux qui le sont, le sont à des concentrations supérieures aux concentrations cliniques. En 1906, le physiologiste anglais C. Sherrington a suggéré que les anesthésiques généraux exercent leur action spécifique principalement par l'intermédiaire des synapses, inhibant la transmission de l'excitation synaptique. Cependant, le mécanisme de suppression de l'excitabilité neuronale et d'inhibition de la transmission de l'excitation synaptique sous l'influence des anesthésiques n'a pas été entièrement élucidé. Selon certains scientifiques, les molécules anesthésiques forment une sorte de manteau sur la membrane neuronale, empêchant le passage des ions et empêchant ainsi le processus de dépolarisation membranaire. D'autres chercheurs estiment que les anesthésiques modifient les fonctions des canaux cationiques des membranes cellulaires. Il est évident que les différents anesthésiques ont des effets différents sur les principaux liens fonctionnels des synapses. Certains inhibent la transmission de l'excitation principalement au niveau des terminaisons des fibres nerveuses, tandis que d'autres réduisent la sensibilité des récepteurs membranaires au médiateur ou inhibent sa formation. L'effet prédominant des anesthésiques généraux dans la zone de contacts interneuronaux peut être confirmé par le système antinociceptif du corps, qui au sens moderne est un ensemble de mécanismes qui régulent la sensibilité à la douleur et ont un effet inhibiteur sur les impulsions nociceptives en général.

Le concept de modifications de la labilité physiologique des neurones, et notamment des synapses, sous l'influence de substances narcotiques nous a permis de mieux comprendre qu'à tout moment de l'anesthésie générale, le degré d'inhibition de la fonction des différentes parties du cerveau n'est pas le même. Cette compréhension a été confirmée par le fait que, avec le cortex cérébral, la fonction de la formation réticulaire était la plus sensible à l'effet inhibiteur des substances narcotiques, ce qui a constitué la condition préalable au développement de la « théorie réticulaire de l'anesthésie ». Cette théorie a été confirmée par des données indiquant que la destruction de certaines zones de la formation réticulaire provoquait un état proche du sommeil ou de l'anesthésie induits par les médicaments. Aujourd'hui, l'idée s'est imposée que l'effet des anesthésiques généraux résulte de l'inhibition des processus réflexes au niveau de la substance réticulaire du cerveau. Dans ce cas, son influence activatrice ascendante est supprimée, ce qui entraîne une désafférentation des parties supérieures du système nerveux central. Malgré sa popularité, la « théorie réticulaire de l'anesthésie » ne peut être reconnue comme universelle.

Il faut reconnaître que beaucoup a été accompli dans ce domaine. Cependant, certaines questions demeurent sans réponse fiable.

Concentration alvéolaire minimale

Le terme « concentration alvéolaire minimale » (CAM) a été introduit en 1965 par Eger et al. comme norme pour la puissance (force, puissance) des anesthésiques. Il s'agit de la CAM des anesthésiques par inhalation qui inhibe l'activité motrice chez 50 % des sujets soumis à un stimulus douloureux. La CAM de chaque anesthésique n'est pas une valeur statique et peut varier en fonction de l'âge du patient, de la température ambiante, des interactions avec d'autres médicaments, de la présence d'alcool, etc.

Par exemple, l'introduction d'analgésiques et de sédatifs narcotiques réduit la MAC. Conceptuellement, un parallèle peut être établi entre la MAC et la dose efficace moyenne (DE50), tout comme la DE95 (absence de mouvement en réponse à un stimulus douloureux chez 95 % des patients) équivaut à 1,3 MAC.

Concentration alvéolaire minimale des anesthésiques par inhalation

• Oxyde de diazote - 105
• Xénon - 71
• Hapotane - 0,75
• Enflurane - 1,7
• Isoflurane - 1,2
• Sévoflurane - 2
• Desflurane - 6

Pour atteindre MAC = 1, des conditions hyperbares sont nécessaires.

L'ajout de protoxyde d'azote (N20) à 70 % à l'enflurane réduit la MAC de ce dernier de 1,7 à 0,6, celle de l'halothane de 0,77 à 0,29, celle de l'isoflurane de 1,15 à 0,50, celle du sévoflurane de 1,71 à 0,66 et celle du desflurane de 6,0 à 2,83. Outre les causes mentionnées ci-dessus, la MAC est réduite par l'acidose métabolique, l'hypoxie, l'hypotension, les α2-agonistes, l'hypothermie, l'hyponatrémie, l'hypoosmolarité, la grossesse, l'alcool, la kétamine, les opioïdes, les myorelaxants, les barbituriques, les benzodiazépines, l'anémie, etc.

Les facteurs suivants n'affectent pas le MAC: durée de l'anesthésie, hypo- et hypercapnie dans la plage de PaCO2 = 21-95 mm Hg, alcalose métabolique, hyperoxie, hypertension artérielle, hyperkaliémie, hyperosmolarité, propranolol, isoprotérénol, naloxone, aminophylline, etc.

Effet sur le système nerveux central

Les anesthésiques par inhalation provoquent des modifications très importantes au niveau du système nerveux central: perte de connaissance, troubles électrophysiologiques, modifications de l'hémodynamique cérébrale (débit sanguin cérébral, consommation d'oxygène par le cerveau, pression du liquide céphalo-rachidien, etc.).

Lors de l'inhalation d'anesthésiques par inhalation, la relation entre le débit sanguin cérébral et la consommation cérébrale d'oxygène est perturbée avec l'augmentation des doses. Il est important de garder à l'esprit que cet effet est observé lorsque l'autorégulation vasculaire cérébrale est intacte dans un contexte de pression artérielle intracrânienne (PA) normale (50-150 mm Hg). L'augmentation de la vasodilatation cérébrale, suivie d'une augmentation du débit sanguin cérébral, entraîne une diminution de la consommation cérébrale d'oxygène. Cet effet diminue ou disparaît avec la baisse de la PA.

Chaque inhalation d'anesthésique puissant réduit le métabolisme cérébral, provoque une vasodilatation des vaisseaux cérébraux et augmente la pression du liquide céphalorachidien et le volume sanguin cérébral. Le protoxyde d'azote augmente modérément le débit sanguin cérébral général et régional, ce qui n'entraîne pas d'augmentation significative de la pression intracrânienne. Le xénon n'augmente pas non plus la pression intracrânienne, mais comparé à 70 % de protoxyde d'azote, il double presque la vitesse du débit sanguin cérébral. Le rétablissement des paramètres antérieurs intervient immédiatement après l'arrêt de l'alimentation en gaz.

À l'état de veille, le débit sanguin cérébral est clairement corrélé à la consommation d'oxygène du cerveau. Si cette consommation diminue, le débit sanguin cérébral diminue également. L'isoflurane maintient cette corrélation mieux que les autres anesthésiques. L'augmentation du débit sanguin cérébral par les anesthésiques tend à se normaliser progressivement jusqu'à son niveau initial. En particulier, après une anesthésie d'induction à l'halothane, le débit sanguin cérébral se normalise en deux heures.

Les anesthésiques par inhalation ont un effet significatif sur le volume du liquide céphalorachidien, influençant à la fois sa production et sa réabsorption. Ainsi, alors que l'enflurane augmente la production de liquide céphalorachidien, l'isoflurane n'a pratiquement aucun effet sur la production ou la réabsorption. L'halothane diminue le taux de production de liquide céphalorachidien, mais augmente la résistance à la réabsorption. En cas d'hypocapnie modérée, l'isoflurane est moins susceptible de provoquer une augmentation dangereuse de la pression médullaire que l'halothane et l'enflurane.

Les anesthésiques par inhalation ont un effet significatif sur l'électroencéphalogramme (EEG). Avec l'augmentation de la concentration d'anesthésiques, la fréquence des ondes bioélectriques diminue et leur tension augmente. À de très fortes concentrations d'anesthésiques, des zones de silence électrique peuvent être observées. Le xénon, comme d'autres anesthésiques, à une concentration de 70 à 75 %, induit une diminution de l'activité alpha et bêta, réduisant la fréquence des oscillations EEG à 8-10 Hz. L'inhalation de xénon à 33 % pendant 5 minutes pour diagnostiquer l'état du flux sanguin cérébral provoque divers troubles neurologiques: euphorie, vertiges, apnée, nausées, engourdissement, sensation de lourdeur dans la tête. La diminution de l'amplitude des ondes alpha et bêta observée à ce moment est transitoire, et l'EEG se rétablit après l'arrêt de l'apport de xénon. Selon N.E. Burov et al. (2000), aucun effet négatif du xénon sur les structures cérébrales ou le métabolisme n'a été observé. Contrairement à d'autres anesthésiques par inhalation, l'enflurane peut provoquer une activité ondulatoire répétée de forte amplitude et à bords tranchants. Cette activité peut être neutralisée en diminuant la dose d'enflurane ou en augmentant la PaCO₂.

Effet sur le système cardiovasculaire

Tous les anesthésiques inhalés puissants dépriment le système cardiovasculaire, mais leurs effets hémodynamiques varient. La manifestation clinique de la dépression cardiovasculaire est l'hypotension. En particulier, avec l'halothane, cet effet est principalement dû à une diminution de la contractilité myocardique et de la fréquence de ses contractions, avec une diminution minime de la résistance vasculaire totale. L'enflurane provoque une dépression de la contractilité myocardique et réduit la résistance périphérique totale. Contrairement à l'halothane et à l'enflurane, l'effet de l'isoflurane et du desflurane est principalement dû à une diminution de la résistance vasculaire et est dose-dépendant. Avec une augmentation de la concentration d'anesthésiques à 2 MAC, la PA peut diminuer de 50 %.

Un effet chronotrope négatif est caractéristique de l'halothane, tandis que l'enflurane provoque plus souvent une tachycardie.

Les données des études expérimentales de Skovster et al. (1977) ont montré que l'isoflurane inhibe les fonctions vagales et sympathiques, mais que la suppression des structures vagales entraîne une augmentation de la fréquence cardiaque. Il convient de noter que l'effet chronotrope positif est plus fréquent chez les sujets jeunes et que son intensité diminue chez les patients de plus de 40 ans.

Le débit cardiaque est réduit principalement par une diminution du volume systolique avec l'halothane et l'enflurane et dans une moindre mesure avec l'isoflurane.

L'halothane a le moins d'effet sur le rythme cardiaque. Le desflurane provoque la tachycardie la plus prononcée. La pression artérielle et le débit cardiaque diminuant ou restant stables, le travail cardiaque et la consommation d'oxygène du myocarde diminuent de 10 à 15 %.

Le protoxyde d'azote a des effets variables sur l'hémodynamique. Chez les patients cardiaques, le protoxyde d'azote, notamment en association avec des analgésiques opioïdes, provoque une hypotension et une diminution du débit cardiaque. Ce phénomène n'est pas observé chez les sujets jeunes dont le système cardiovasculaire fonctionne normalement, où l'activation du système sympatho-surrénalien neutralise l'effet dépresseur du protoxyde d'azote sur le myocarde.

L'effet du protoxyde d'azote sur la circulation pulmonaire est également variable. Chez les patients présentant une pression artérielle pulmonaire élevée, l'ajout de protoxyde d'azote peut l'augmenter davantage. Il est intéressant de noter que la diminution de la résistance vasculaire pulmonaire avec l'isoflurane est inférieure à celle de la résistance vasculaire systémique. Le sévoflurane affecte l'hémodynamique dans une moindre mesure que l'isoflurane et le desflurane. D'après la littérature, le xénon a un effet bénéfique sur le système cardiovasculaire. On observe une tendance à la bradycardie et une certaine augmentation de la pression artérielle.

Les anesthésiques ont un effet direct sur la circulation hépatique et sur la résistance vasculaire du foie. En particulier, alors que l'isoflurane provoque une vasodilatation des vaisseaux hépatiques, l'halothane n'en provoque pas. Tous deux réduisent le débit sanguin hépatique total, mais la demande en oxygène est plus faible avec l'anesthésie à l'isoflurane.

L'ajout d'oxyde de diazote à l'halothane réduit davantage le flux sanguin splanchnique, et l'isoflurane peut empêcher la vasoconstriction rénale et splanchnique associée à la stimulation nerveuse somatique ou viscérale.

Effet sur le rythme cardiaque

Des arythmies cardiaques peuvent être observées chez plus de 60 % des patients sous anesthésie par inhalation et chirurgie. L'enflurane, l'isoflurane, le desflurane, le sévoflurane, le protoxyde d'azote et le xénon sont moins susceptibles de provoquer des troubles du rythme que l'halothane. Les arythmies associées à l'hyperadrénalinémie sont plus prononcées chez les adultes sous anesthésie à l'halothane que chez les enfants. L'hypercapnie contribue aux arythmies.

Un rythme nodal auriculo-ventriculaire est souvent observé lors de l'inhalation de presque tous les anesthésiques, à l'exception peut-être du xénon. Il est particulièrement prononcé lors d'anesthésies à l'enflurane et au protoxyde d'azote.

L'autorégulation coronaire assure l'équilibre entre le débit sanguin coronaire et la demande myocardique en oxygène. Chez les patients atteints de cardiopathie ischémique (CI), le débit sanguin coronaire ne diminue pas sous anesthésie à l'isoflurane, malgré une baisse de la pression artérielle systémique. Si l'isoflurane provoque une hypotension, une sténose expérimentale de l'artère coronaire chez le chien peut entraîner une ischémie myocardique sévère. Si l'hypotension peut être prévenue, l'isoflurane ne provoque pas de syndrome de vol.

Dans le même temps, l’oxyde de diazote ajouté à un anesthésique par inhalation puissant peut perturber la distribution du flux sanguin coronaire.

Le débit sanguin rénal ne change pas sous anesthésie générale par inhalation. Ceci est facilité par l'autorégulation, qui réduit la résistance périphérique totale des vaisseaux rénaux si la pression artérielle systémique diminue. Le débit de filtration glomérulaire diminue en raison de la baisse de la pression artérielle, et par conséquent, la production d'urine diminue. Lorsque la pression artérielle est rétablie, tout revient à son niveau initial.

Effet sur le système respiratoire

Tous les anesthésiques par inhalation ont un effet dépresseur sur la respiration. À mesure que la dose augmente, la respiration devient superficielle et fréquente, le volume inhalé diminue et la concentration en dioxyde de carbone dans le sang augmente. Cependant, tous les anesthésiques n'augmentent pas la fréquence respiratoire. Ainsi, l'isoflurane ne peut augmenter la fréquence respiratoire qu'en présence de protoxyde d'azote. Le xénon ralentit également la respiration. Lorsqu'elle atteint une concentration de 70 à 80 %, la respiration ralentit à 12 à 14 respirations par minute. Il convient de garder à l'esprit que le xénon est le gaz le plus lourd de tous les anesthésiques par inhalation et présente un coefficient de densité de 5,86 g/l. De ce fait, l'ajout d'analgésiques narcotiques pendant l'anesthésie au xénon, lorsque le patient respire seul, n'est pas indiqué. Selon Tusiewicz et al., 1977, l'efficacité de la respiration est assurée à 40 % par les muscles intercostaux et à 60 % par le diaphragme. Les anesthésiques par inhalation ont un effet dépresseur dose-dépendant sur les muscles mentionnés, qui augmente significativement lorsqu'ils sont associés à des analgésiques narcotiques ou à des médicaments à effet myorelaxant central. L'anesthésie par inhalation, en particulier lorsque la concentration d'anesthésique est suffisamment élevée, peut entraîner une apnée. De plus, la différence entre la CAM et la dose provoquant l'apnée varie selon l'anesthésique. La plus faible est celle de l'enflurane. Les anesthésiques par inhalation ont un effet unidirectionnel sur le tonus des voies aériennes: ils réduisent la résistance des voies aériennes par bronchodilatation. Cet effet est plus prononcé pour l'halothane que pour l'isoflurane, l'enflurane et le sévoflurane. Par conséquent, on peut conclure que tous les anesthésiques par inhalation sont efficaces chez les patients souffrant d'asthme bronchique. Cependant, leur effet ne consiste pas à bloquer la libération d'histamine, mais à prévenir l'effet bronchoconstricteur de cette dernière. Il convient également de rappeler que les anesthésiques par inhalation inhibent dans une certaine mesure l'activité mucociliaire, ce qui, associé à des facteurs négatifs tels que la présence d'un tube endotrachéal et l'inhalation de gaz secs, crée des conditions propices au développement de complications bronchopulmonaires postopératoires.

Effet sur la fonction hépatique

En raison du métabolisme hépatique relativement élevé (15-20 %) de l'halothane, l'hypothèse d'un effet hépatotoxique de ce dernier a toujours existé. Bien que des cas isolés d'atteinte hépatique aient été décrits dans la littérature, ce danger existait bel et bien. Par conséquent, la synthèse d'anesthésiques par inhalation ultérieurs avait pour objectif principal de réduire le métabolisme hépatique des nouveaux anesthésiques par inhalation contenant des halogènes et de minimiser les effets hépatotoxiques et néphrotoxiques. Si le pourcentage de métabolisation du méthoxyflurane est de 40-50 % et celui de l'halothane de 15-20 %, celui du sévoflurane est de 3 %, celui de l'enflurane de 2 %, celui de l'isoflurane de 0,2 % et celui du desflurane de 0,02 %. Les données présentées indiquent que le desflurane n'a pas d'effet hépatotoxique; celui de l'isoflurane n'est que théoriquement possible, et celui de l'enflurane et du sévoflurane est extrêmement faible. Sur un million d’anesthésies au sévoflurane réalisées au Japon, seuls deux cas de lésions hépatiques ont été signalés.

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Effet sur le sang

Les anesthésiques par inhalation affectent l'hématopoïèse, les éléments cellulaires et la coagulation. Les effets tératogènes et myélosuppresseurs du protoxyde d'azote sont particulièrement connus. Une exposition prolongée au protoxyde d'azote provoque une anémie due à l'inhibition de la méthionine synthétase, une enzyme impliquée dans le métabolisme de la vitamine B12. Des modifications mégaloblastiques de la moelle osseuse ont été détectées même après 105 minutes d'inhalation de concentrations cliniques de protoxyde d'azote chez des patients gravement malades.

Il existe des indications selon lesquelles les anesthésiques par inhalation affectent les plaquettes et favorisent ainsi les saignements, soit en affectant le muscle lisse vasculaire, soit en altérant la fonction plaquettaire. Il est prouvé que l'halothane réduit leur capacité à s'agréger. Une augmentation modérée des saignements a été observée avec l'anesthésie à l'halothane. Ce phénomène était absent avec l'inhalation d'isoflurane et d'enflurane.

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Effet sur le système neuromusculaire

On sait depuis longtemps que les anesthésiques par inhalation potentialisent l'action des myorelaxants, bien que le mécanisme de cet effet reste flou. En particulier, il a été constaté que l'isoflurane potentialise davantage le blocage de la succinylcholine que l'halothane. Parallèlement, il a été observé que les anesthésiques par inhalation potentialisent davantage les myorelaxants non dépolarisants. Une certaine différence est observée entre les effets des anesthésiques par inhalation. Par exemple, l'isoflurane et l'enflurane potentialisent un blocage neuromusculaire plus durable que l'halothane et le sévoflurane.

Impact sur le système endocrinien

Pendant l’anesthésie, les niveaux de glucose augmentent soit en raison d’une diminution de la sécrétion d’insuline, soit en raison d’une diminution de la capacité des tissus périphériques à utiliser le glucose.

De tous les anesthésiques par inhalation, le sévoflurane maintient la concentration de glucose au niveau initial et, par conséquent, son utilisation est recommandée chez les patients diabétiques.

L'hypothèse selon laquelle les anesthésiques par inhalation et les opioïdes induisent une sécrétion d'hormone antidiurétique n'a pas été confirmée par des méthodes de recherche plus précises. Il a été constaté qu'une libération importante d'hormone antidiurétique fait partie de la réponse au stress suite à une stimulation chirurgicale. Les anesthésiques par inhalation ont également peu d'effet sur les taux de rénine et de sérotonine. Parallèlement, il a été constaté que l'halothane réduit significativement le taux de testostérone dans le sang.

Il a été noté que les anesthésiques par inhalation pendant l'induction ont un effet plus important sur la libération d'hormones (adrénocorticotropes, cortisol, catécholamines) que les médicaments pour l'anesthésie intraveineuse.

L'halothane augmente davantage les taux de catécholamines que l'enflurane. L'halothane augmentant la sensibilité du cœur à l'adrénaline et favorisant les arythmies, l'utilisation de l'enflurane, de l'isoflurane et du sévoflurane est plus indiquée pour l'élimination du phéochromocytome.

Effet sur l'utérus et le fœtus

Les anesthésiques par inhalation provoquent une relaxation du myomètre et augmentent ainsi les pertes sanguines périnatales. Comparativement à l'anesthésie au protoxyde d'azote associé à des opioïdes, les pertes sanguines après une anesthésie à l'halothane, à l'enflurane et à l'isoflurane sont significativement plus élevées. Cependant, l'utilisation de faibles doses de 0,5 % d'halothane, 1 % d'enflurane et 0,75 % d'isoflurane en complément d'une anesthésie au protoxyde d'azote et à l'oxygène, d'une part, prévient le réveil sur la table d'opération, et d'autre part, n'a pas d'effet significatif sur les pertes sanguines.

Les anesthésiques par inhalation traversent le placenta et affectent le fœtus. En particulier, 1 MAC d'halothane provoque une hypotension fœtale, même en cas d'hypotension et de tachycardie maternelles minimes. Cependant, cette hypotension fœtale s'accompagne d'une diminution des résistances périphériques, ce qui permet au flux sanguin périphérique de rester suffisant. L'isoflurane est toutefois plus sûr pour le fœtus.

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Pharmacocinétique

L'administration directe d'un anesthésique gazeux ou vaporeux dans les poumons du patient favorise la diffusion rapide du médicament des alvéoles pulmonaires vers le sang artériel, puis sa distribution dans les organes vitaux, créant ainsi une certaine concentration du médicament. L'intensité de l'effet dépend en fin de compte de l'obtention d'une concentration thérapeutique de l'anesthésique inhalé dans le cerveau. Ce dernier étant un organe exceptionnellement bien perfusé, la pression partielle de l'agent inhalé dans le sang et le cerveau s'équilibre assez rapidement. L'échange de l'anesthésique inhalé à travers la membrane alvéolaire est très efficace; la pression partielle de l'agent inhalé dans le sang circulant dans la circulation pulmonaire est donc très proche de celle du gaz alvéolaire. Ainsi, la pression partielle de l'anesthésique inhalé dans les tissus cérébraux diffère peu de la pression partielle alvéolaire du même agent. La raison pour laquelle le patient ne s'endort pas immédiatement après le début de l'inhalation et ne se réveille pas immédiatement après son arrêt est principalement due à la solubilité de l'anesthésique inhalé dans le sang. La pénétration du médicament dans son site d'action peut se dérouler selon les étapes suivantes:

• évaporation et pénétration dans les voies respiratoires;
• traversant la membrane alvéolaire et pénétrant dans le sang;
• transition du sang à travers la membrane tissulaire vers les cellules du cerveau et d'autres organes et tissus.

La vitesse de pénétration d'un anesthésique par inhalation des alvéoles dans le sang dépend non seulement de sa solubilité dans le sang, mais aussi du débit sanguin alvéolaire et de la différence de pression partielle entre le gaz alvéolaire et le sang veineux. Avant d'atteindre la concentration narcotique, l'agent inhalé suit le trajet suivant: gaz alvéolaire -> sang -> cerveau -> muscles -> graisse, c'est-à-dire des organes et tissus bien vascularisés vers les tissus peu vascularisés.

Plus le rapport sang/gaz est élevé, plus la solubilité de l'anesthésique par inhalation est élevée (tableau 2.2). En particulier, il est évident que si l'halothane présente un rapport sang/gaz de 2,54 et le desflurane un rapport de 0,42, le taux d'induction de l'anesthésie est six fois plus élevé pour le desflurane que pour l'halothane. Si l'on compare ce dernier au méthoxyflurane, dont le rapport sang/gaz est de 12, on comprend pourquoi le méthoxyflurane n'est pas adapté à l'induction de l'anesthésie.

La quantité d'anesthésique métabolisée par le foie est nettement inférieure à celle expirée par les poumons. Le pourcentage de méthoxyflurane métabolisé est de 40 à 50 %, celui d'halothane de 15 à 20 %, celui de sévoflurane de 3 %, celui d'enflurane de 2 %, celui d'isoflurane de 0,2 % et celui de desflurane de 0,02 %. La diffusion cutanée des anesthésiques est minime.

Lorsque l'anesthésie est interrompue, son élimination commence selon le principe inverse de l'induction. Plus le coefficient de solubilité de l'anesthésique dans le sang et les tissus est faible, plus le réveil est rapide. L'élimination rapide de l'anesthésique est facilitée par un débit d'oxygène élevé et, par conséquent, une ventilation alvéolaire élevée. L'élimination du protoxyde d'azote et du xénon est si rapide qu'une hypoxie par diffusion peut survenir. Cette dernière peut être évitée par l'inhalation d'oxygène à 100 % pendant 8 à 10 minutes, en contrôlant le pourcentage d'anesthésique dans l'air insufflé. Bien entendu, la rapidité du réveil dépend de la durée d'utilisation de l'anesthésique.

Délai de rétractation

En anesthésiologie moderne, la récupération après anesthésie est relativement prévisible si l'anesthésiste possède une connaissance suffisante de la pharmacologie clinique des médicaments utilisés. La vitesse de récupération dépend de plusieurs facteurs: la dose du médicament, sa pharmacocinétique, l'âge du patient, la durée de l'anesthésie, les pertes sanguines, la quantité de solutions oncotiques et osmotiques transfusées, la température du patient et la température ambiante, etc. En particulier, la différence de vitesse de récupération entre le desflurane et le sévoflurane est deux fois plus rapide qu'entre l'isoflurane et l'halothane. Ces derniers présentent également un avantage sur l'éther et le méthoxyflurane. Cependant, les anesthésiques inhalés les plus contrôlables agissent plus longtemps que certains anesthésiques intraveineux, comme le propofol, et les patients se réveillent 10 à 20 minutes après l'arrêt de l'anesthésie inhalée. Bien entendu, tous les médicaments administrés pendant l'anesthésie doivent être pris en compte.

Maintien de l'anesthésie

L'anesthésie peut être maintenue uniquement par inhalation. Cependant, de nombreux anesthésistes préfèrent encore ajouter des adjuvants à l'agent inhalé, notamment des analgésiques, des myorelaxants, des hypotenseurs, des cardiotoniques, etc. Disposant d'anesthésiques inhalés aux propriétés variées, l'anesthésiste peut choisir un agent aux propriétés souhaitées et exploiter non seulement ses propriétés narcotiques, mais aussi, par exemple, son effet hypotenseur ou bronchodilatateur. En neurochirurgie, par exemple, l'isoflurane est privilégié, car il maintient la dépendance du calibre des vaisseaux cérébraux à la tension en dioxyde de carbone, réduit la consommation d'oxygène par le cerveau et a un effet bénéfique sur la dynamique du liquide céphalorachidien en réduisant sa pression. Il convient de garder à l'esprit que pendant la période d'entretien de l'anesthésie, les anesthésiques inhalés peuvent prolonger l'effet des myorelaxants non dépolarisants. En particulier, avec l'anesthésie à l'enflurane, la potentialisation de l'effet myorelaxant du vécuronium est beaucoup plus forte qu'avec l'isoflurane et l'halothane. Par conséquent, les doses de myorelaxants doivent être réduites au préalable en cas d'utilisation d'anesthésiques inhalés puissants.

Contre-indications

Une contre-indication fréquente à tous les anesthésiques par inhalation est l'absence de moyens techniques spécifiques permettant un dosage précis de l'anesthésique correspondant (dosimètres, évaporateurs). Une hypovolémie sévère, le risque d'hyperthermie maligne et l'hypertension intracrânienne constituent des contre-indications relatives à de nombreux anesthésiques. Par ailleurs, les contre-indications dépendent des propriétés des anesthésiques par inhalation et des anesthésiques gazeux.

Le protoxyde d'azote et le xénon ont une forte capacité de diffusion. Le risque de remplissage des cavités fermées par des gaz limite leur utilisation chez les patients présentant un pneumothorax fermé, une embolie gazeuse, une occlusion intestinale aiguë, lors d'interventions neurochirurgicales (pneumocéphalie), de chirurgie plastique du tympan, etc. La diffusion de ces anesthésiques dans le ballonnet de la sonde endotrachéale augmente la pression à l'intérieur de celui-ci et peut provoquer une ischémie de la muqueuse trachéale. Il est déconseillé d'utiliser le protoxyde d'azote en période post-perfusion et pendant les interventions chirurgicales chez les patients présentant une malformation cardiaque et une hémodynamique altérée, en raison de son effet cardiodépresseur.

Le protoxyde d'azote n'est pas non plus indiqué chez les patients souffrant d'hypertension pulmonaire, car il augmente la résistance vasculaire pulmonaire. Il ne doit pas être utilisé chez la femme enceinte afin d'éviter tout effet tératogène.

Une contre-indication à l'utilisation du xénon est la nécessité d'utiliser des mélanges hyperoxiques (chirurgie cardiaque et pulmonaire).

Pour tous les autres anesthésiques (à l'exception de l'isoflurane), les affections associées à une augmentation de la pression intracrânienne constituent des contre-indications. Une hypovolémie sévère est une contre-indication à l'utilisation de l'isoflurane, du sévoflurane, du desflurane et de l'enflurane en raison de leur effet vasodilatateur. L'halothane, le sévoflurane, le desflurane et l'enflurane sont contre-indiqués en cas de risque d'hyperthermie maligne.

L'halothane provoque une dépression myocardique, ce qui limite son utilisation chez les patients atteints de cardiopathie grave. L'halothane ne doit pas être utilisé chez les patients présentant un dysfonctionnement hépatique inexpliqué.

Les maladies rénales et l’épilepsie sont des contre-indications supplémentaires à l’enflurane.

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Tolérance et effets secondaires

Le protoxyde d'azote, en oxydant de manière irréversible l'atome de cobalt de la vitamine Bi2, inhibe l'activité des enzymes dépendantes de la vitamine B12, telles que la méthionine synthétase, nécessaire à la formation de la myéline, et la thymidine synthétase, nécessaire à la synthèse de l'ADN. De plus, une exposition prolongée au protoxyde d'azote provoque une dépression médullaire (anémie mégaloblastique) et même un déficit neurologique (neuropathie périphérique et myélose funiculaire).

L'halothane étant oxydé dans le foie en ses principaux métabolites, l'acide trifluoroacétique et le bromure, des dysfonctionnements hépatiques postopératoires sont possibles. Bien que l'hépatite à l'halothane soit rare (1 cas pour 35 000 anesthésies à l'halothane), l'anesthésiste doit en être conscient.

Il a été établi que les mécanismes immunitaires jouent un rôle important dans l'effet hépatotoxique de l'halothane (éosinophilie, éruption cutanée). Sous l'influence de l'acide trifluoroacétique, les protéines microsomales hépatiques jouent le rôle d'antigène déclencheur qui initie une réaction auto-immune.

Les effets secondaires de l'isoflurane comprennent une stimulation bêta-adrénergique modérée, une augmentation du flux sanguin dans les muscles squelettiques, une diminution de la résistance vasculaire périphérique totale (RVPPT) et de la pression artérielle (DE Morgan et MS Mikhail, 1998). L'isoflurane a également un effet dépresseur sur la respiration, légèrement supérieur à celui des autres anesthésiques par inhalation. Il réduit le flux sanguin hépatique et la diurèse.

Le sévoflurane est dégradé par la chaux sodée, utilisée pour remplir l'absorbeur de l'appareil d'anesthésie-respiratoire. La concentration du produit final « A » augmente si le sévoflurane entre en contact avec de la chaux sodée sèche en circuit fermé à faible débit de gaz. Le risque de nécrose tubulaire rénale augmente significativement.

L'effet toxique d'un anesthésique par inhalation particulier dépend du pourcentage de métabolisme du médicament: plus il est élevé, plus le médicament est mauvais et toxique.

Les effets secondaires de l'enflurane comprennent l'inhibition de la contractilité myocardique, une diminution de la pression artérielle et de la consommation d'oxygène, une augmentation de la fréquence cardiaque (FC) et de la résistance vasculaire périphérique totale (RVPPT). De plus, l'enflurane sensibilise le myocarde aux catécholamines, ce qui doit être pris en compte et l'administration d'épinéphrine à une dose de 4,5 µg/kg est déconseillée. D'autres effets secondaires incluent une dépression respiratoire lors de l'administration d'une dose maximale d'enflurane (CAM); la pCO2 pendant la respiration spontanée augmente jusqu'à 60 mm Hg. L'hyperventilation ne doit pas être utilisée pour éliminer l'hypertension intracrânienne causée par l'enflurane, surtout en cas d'administration à forte concentration, car une crise épileptiforme peut se développer.

Les effets secondaires de l'anesthésie au xénon sont observés chez les personnes alcooliques. Au début de l'anesthésie, les patients présentent une activité psychomotrice prononcée, atténuée par l'administration de sédatifs. De plus, l'élimination rapide du xénon et son remplissage de l'espace alvéolaire peuvent entraîner le développement d'un syndrome d'hypoxie par diffusion. Pour prévenir ce phénomène, il est nécessaire de ventiler les poumons du patient avec de l'oxygène pendant 4 à 5 minutes après l'arrêt de l'anesthésie au xénon.

Aux doses cliniques, l’halothane peut provoquer une dépression myocardique, en particulier chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires.

Interaction

Pendant la période de maintien de l'anesthésie, les anesthésiques par inhalation sont capables de prolonger l'action des relaxants musculaires non dépolarisants, réduisant considérablement leur consommation.

En raison de ses faibles propriétés anesthésiques, le protoxyde d'azote est généralement utilisé en association avec d'autres anesthésiques par inhalation. Cette association permet de réduire la concentration du second anesthésique dans le mélange respiratoire. Les associations de protoxyde d'azote avec l'halothane, l'isoflurane, l'éther et le cyclopropane sont largement connues et répandues. Pour renforcer l'effet analgésique, le protoxyde d'azote est associé au fentanyl et à d'autres anesthésiques. L'anesthésiste doit être conscient d'un autre phénomène: l'utilisation d'une concentration élevée d'un gaz (par exemple, le protoxyde d'azote) favorise l'augmentation de la concentration alvéolaire d'un autre anesthésique (par exemple, l'halothane). Ce phénomène est appelé « effet gazeux secondaire ». Dans ce cas, la ventilation (notamment le flux de gaz dans la trachée) et la concentration de l'anesthésique au niveau alvéolaire augmentent.

Étant donné que de nombreux anesthésistes utilisent des méthodes combinées d’anesthésie par inhalation, lorsque des médicaments sous forme de vapeurs sont combinés à de l’oxyde nitrique, il est important de connaître les effets hémodynamiques de ces combinaisons.

En particulier, lorsque du protoxyde d'azote est ajouté à l'halothane, le débit cardiaque diminue et, en réponse, le système sympatho-surrénalien est activé, ce qui entraîne une augmentation de la résistance vasculaire et de la pression artérielle. Lorsque du protoxyde d'azote est ajouté à l'enflurane, une diminution légère, voire insignifiante, de la pression artérielle et du débit cardiaque se produit. L'association du protoxyde d'azote à l'isoflurane ou au desflurane, à la concentration maximale d'absorption (CAM) des anesthésiques, entraîne une légère augmentation de la pression artérielle, principalement associée à une augmentation de la résistance vasculaire périphérique totale.

L'oxyde nitrique associé à l'isoflurane augmente significativement le débit sanguin coronaire, dans un contexte de diminution significative de la consommation d'oxygène. Ceci indique une altération du mécanisme d'autorégulation du débit sanguin coronaire. Un phénomène similaire est observé lorsque l'oxyde nitrique est ajouté à l'enflurane.

L'halothane, associé aux bêtabloquants et aux antagonistes calciques, augmente la dépression myocardique. La prudence est de mise lors de l'association d'inhibiteurs de la monoamine oxydase (IMAO) et d'antidépresseurs tricycliques avec l'halothane, en raison du risque d'instabilité tensionnelle et d'arythmies. L'association de l'halothane à l'aminophylline est dangereuse en raison du risque d'arythmies ventriculaires sévères.

L'isoflurane se combine bien avec le protoxyde d'azote et les analgésiques (fentanyl, rémifentanil). Le sévoflurane se combine bien avec les analgésiques. Il ne sensibilise pas le myocarde à l'effet arythmogène des catécholamines. En interagissant avec la chaux sodée (un absorbeur de CO2), le sévoflurane se décompose pour former un métabolite néphrotoxique (un composé a-oléfinique). Ce composé s'accumule à haute température des gaz respiratoires (anesthésie à faible débit); il est donc déconseillé d'utiliser un débit de gaz frais inférieur à 2 litres par minute.

Contrairement à certains autres médicaments, le desflurane ne provoque pas de sensibilisation myocardique à l’effet arythmogène des catécholamines (l’épinéphrine peut être utilisée jusqu’à 4,5 mcg/kg).

Le xénon interagit également bien avec les analgésiques, les myorelaxants, les neuroleptiques, les sédatifs et les anesthésiques par inhalation. Ces agents potentialisent l'action de ces derniers.