Méthodes d'évaluation de la fonction endothéliale : intérêt de la vasodilatation par l'intermédiaire du flux

La méthode d’exploration de la fonction endothéliale la plus connue est celle qui mesure la réponse vasodilatatrice des lits artériels par l’intermédiaire du flux (vasodilatation par intermédiaire du flux, VIF), sans oublier la réponse vasodilatatrice face aux stimulus pharmacologiques, mettant ainsi en évidence le rôle essentiel de l’endothélium dans le tonus vasculaire. En 1992, Celemajer avait décrit et publié une méthode non invasive fondée sur l’utilisation des ultrasons au niveau de l’artère humérale, pour évaluer la vasodilatation par l’intermédiaire du flux (en tenant compte du diamètre de l’artère et de la courbe spectrale du flux) en rapport avec une libération de NO (oxyde nitrique).   Technique La technique échographique doit respecter les données classiquement connues dans le cadre de l’utilisation de l’écho-Doppler pulsé. Elle impose de respecter les angles du faisceau d’ultrasons par rapport au vaisseau, en jouant sur la position de la sonde et le réglage de l’angulation du faisceau, afin d’obtenir une approche plus précise de la structure et du contour de l’artère et réaliser ainsi une acquisition du meilleur signal Doppler. Les coupes de repérage sont réalisées en coupes transversale et longitudinale, mais pour pouvoir apprécier la qualité de la paroi artérielle sur un segment suffisamment long, l’étude doit être réalisée en coupes longitudinales. L’examen se réalise dans un local à température constante chez un patient à jeun, allongé depuis 5 minutes, le bras étendu et immobilisé permettant à l’opérateur un accès facile à l’artère humérale, avec un traducteur linéaire placé de 4 à 10 cm au-dessus de la fosse antecubitale du bras non dominant.   Première étape   Intérêt de la vasodilatation par l’intermédiaire du flux (rôle de l’endothélium) La technique de mesure repose dans un premier temps sur le repérage échographique de l’artère humérale (transducteur linéaire de 7,5 MHz, en mode bidimensionnel, avec une résolution suffisante pour mesurer deux points adjacents séparés de 0,2 à 0,3 mm), réalisé en coupes longitudinales au-dessus de la fosse antecubitale du bras, suivi de la mesure des vitesses en analyse spectrale du flux sanguin, exprimées en cm/s et du diamètre de l’artère en mm à l’état basal. Une fois ces mesures à l’état basal obtenues, une compression par brassard (d’une longueur spécifique de 10 cm) placé au tiers proximal du bras est réalisée, à une pression occlusive de 300 mmHg pendant une durée de 2 minutes et 30 secondes. Cela entraîne une abolition du flux dans l’artère humérale. Pendant la compression par brassard, il est nécessaire de maintenir soigneusement la position du transducteur sur l'artère brachiale au même endroit, aidé par des points de repère établis au préalable en vérifiant l’abolition du flux au Doppler dans celle-ci. Le brassard est ensuite dégonflé et, lors de la levée du garrot, une hyperhémie réactionnelle est observée avec une augmentation importante du flux qui permet de tester indirectement la qualité de la réponse du lit artériel provoquée par la libération d’oxyde nitrique. On enregistre de nouveau les signaux Doppler (vitesse et morphologie de la courbe spectrale) dès les 15 premières secondes, puis la mesure du diamètre de l'artère humérale en coupe longitudinale au bout d’1 minute. Dans les conditions normales, le flux doit varier après la levée du garrot, modifiant la courbe spectrale et le profil des vitesses ; par ailleurs, on doit observer une augmentation du diamètre de l’artère humérale qui récupère au moins la valeur de son diamètre à l’état basal.   Deuxième étape Utilisation de dérivés nitrés (donneurs de NO)   Intérêt : tester le degré de réversibilité de la dysfonction endothéliale en utilisant des donneurs de NO Une vasodilatation après utilisation de dérivés nitrés peut être obtenue pour calculer les diamètres de l’artère humérale en utilisant des donneurs de NO (qui augmentent la production de GMP cyclique) qui agissent directement sur la musculature lisse des vaisseaux. E test est réalisé à la suite de l’examen précédent en respectant les mêmes conditions de réalisation.   Technique Il faudra respecter un délai de 15 minutes après la levée du garrot de la première procédure, afin de permettre à l’artère de récupérer son diamètre à l’état basal (temps de récupération physiologique de l’artère), contrôlé par une série de mesures du diamètre et du flux, et suivi d’une administration de dérivés nitrés sublinguale à raison de 0,30 mg en une seule dose. On effectue ensuite, après un délai de 4 minutes, une nouvelle étude du diamètre et de la courbe spectrale du flux. La vasodilatation produite par les dérivés nitrés entraîne un changement du diamètre dépendant du degré de réversibilité de la dysfonction, et une augmentation du diamètre chez les patients ayant un endothélium sain. La première partie de la procédure permet d’apprécier la qualité de la vasodilatation par l’intermédiaire du flux (VIF) obtenu par hyperhémie réactionnelle occasionné par la libération de NO. Dans cette procédure, on étudie le changement des vitesses et de la morphologie de la courbe spectrale, ainsi que ceux des diamètres de l’artère par hyperhémie réactionnelle par rapport au diamètre et au flux de l’artère à l’état basal. Dans la deuxième partie de la procédure (utilisation des donneurs de NO), on teste la réversibilité de la dysfonction endothéliale ainsi que l’augmentation additionnelle de GMP cyclique sur un endothélium sain. Toutes les mesures et images doivent être stockées, afin de permettre une nouvelle évaluation pour d’autres observateurs lors des lectures postérieures. Dans les deux cas, la réponse obtenue est dépendante de la qualité de l’endothélium et indépendante de l’âge, du sexe et de la présence de facteurs de risque. Afin de donner une appréciation quantitative de cette vasodilatation par l’intermédiaire du flux et du rôle de l’endothélium, Calamajer a introduit, dans les années 90, une formule pour étudier le pourcentage (%) de variation du diamètre de l’artère humérale (vasodilatation par intermédiaire du flux) (figure). A : Diamètre de l’artère humérale à l’état basal. B : Absence de flux pendant la compression à 300 mmHg. C : Diamètre de l’artère humérale 1 minute après la décompression du brassard. D : Diamètre après administration de TNT. Résultats La VIF apparaît comme une méthode efficace et reproductible pour évaluer la fonction endothéliale. Cependant, les valeurs de références considérées comme normales sont différentes suivant l’ethnie et le sexe, et peuvent varier chez les sujets normaux d’un intervalle moyen de 10,4 % (les valeurs extrêmes se situant entre 8 et 13 %). Nous pouvons donc parler de dysfonction endothéliale lorsque le pourcentage de VIF est Ž 10,4 % (pourcentage qui traduit la différence entre le diamètre basal et le diamètre obtenu lors de la vasodilatation par l’intermédiaire du flux). Cette valeur nous permet d’avoir une sensibilité de 71,2 % et une spécificité de 77,2 %, avec des valeurs prédictives positives de plus de 55,9 % et négatives de 89 %. Par ailleurs, une insuffisance dans la récupération du diamètre lors de l’administration d’un donneur de NO est hautement significative de dysfonction endothéliale grave et au contraire de bon pronostic en cas de réversibilité. On peut donc conseiller aux praticiens d'utiliser cette technique de mesures de la VIF au niveau brachial en pratique de routine cardiologique comme examen de référence dans le diagnostic de dysfonction endothéliale. Cette dysfonction peut être considérée comme un marqueur précoce cardiovasculaire qui précède les manifestations cliniques, même avant une augmentation de l’épaisseur intima-média au niveau de la carotide primitive. Ardenson et coll. ont démontré que la réponse de l’artère brachiale à l'hyperhémie réactionnelle exposée ci-dessus est en relation avec la réponse vasodilatatrice coronaire au changement du flux sanguin, traduisant ainsi une étroite relation entre la maladie coronaire et la dysfonction endothéliale diagnostiquée au niveau brachial. Cette corrélation démontre que cette méthode non invasive est sensible et spécifique pour faire le diagnostic de dysfonction endothéliale chez des patients présentant une maladie coronaire. Une étude réalisée chez des personnes résidant à plus de 1 500 m d'altitude a montré que leur pourcentage de VIF était plus bas que celui de ceux résidant sur le littoral. Une autre étude de la fonction endothéliale chez des hommes jeunes, d'ethnies différentes, réalisée entre 1999 et 2004, a montré une dysfonction endothéliale chez les Africains d’origine sub-saharienne comparativement aux Caucasiens et Indigènes d’Amérique du Sud, dont la cause probable serait un facteur génétique. Cette dysfonction endothéliale précoce chez les Africains favorise l'apparition de maladies cardiovasculaires. Enfin, une dernière étude réalisée en France en 2006 à l’hôpital privé d’Athis-Mons, chez 15 patients présentant un syndrome de l’apnée du sommeil associé à une dysfonction endothéliale, a montré l’incidence de cette dysfonction endothéliale sur les événements cardiovasculaire et cérébrovasculaire à moyen et long termes, et la nécessité d’un diagnostic précoce par VIF et d’une meilleure prise en charge de ces sujets. Ces différentes études réalisées en application de la méthode VIF telle que décrite ci-dessus, ont démontré qu’elle semble être la méthode la plus indiquée pour évaluer la fonction endothéliale en pratique clinique de routine : elle est particulièrement intéressante parce que non invasive, économique, reproductible ; de plus, ses bonnes sensibilité et spécificité permettent de la recommander dans le cadre des études préventives de diagnostic des maladies cardiovasculaires.   Autres méthodes   Mesure de l’épaisseur intima-média Cette méthode est utilisée depuis de nombreuses années et répose sur des mesures statiques instantanées de l’épaisseur intimale et médiale de l’artère carotide primitive, mais ne permet pas d’évaluer une altération précoce de la dysfonction endothéliale. Le calcul de l’EIM est mesuré par échographie BD avec un transducteur de 7,5 MHz, l’objectif de la technique étant d’évaluer le développement de la plaque d’athérosclérose dans une artère d’accès facile pour pouvoir le corréler avec le processus au niveau du réseau coronaire. Le calcul de l’EIM est reproductible et se montre comme un marqueur diagnostique et pronostique de l’athérosclérose généralisée (taux de succès de la méthode entre experts de 80 à 99 %).   Méthodes biochimiques De nombreuses analyses biologiques ont été proposées dans l'étude de la fonction endothéliale, les plus faciles à réaliser en pratique quotidienne étant les suivantes : • Le NO, principale substance relaxante de l'endothélium n'est pas directement quantifiable ; en revanche, ses métabolites (nitrites et nitrates, marqueurs indirects de la production endogène globale calorimétriques de par la technique ELISA) le sont avec des résultats stables et reproductibles, qui nous permettent de différencier les situations physiologiques et pathologiques, à condition que les patients puissent être soumis à un régime pauvre en nitrates, 24 heures avant le prélèvement sanguin. • La quantification plasmatique et urinaire du GMPc (guanosine monophosphate cyclique) par des méthodes radio-immunes comme marqueur de l'activité du NO. • La quantification conjointe des trois marqueurs précédents (nitrites, nitrates et GMPc), permet de différencier une altération dans la production de NO (nitrites et nitrates bas avec un bas GMPc) et une dégradation secondaire augmentée par stress oxydatif (nitrite et nitrates augmentés avec GMPc bas). • La recherche d’une microalbuminurie (sa présence chez des patients diabétiques ou non traduit une dysfonction endothéliale généralisée).   Conclusion   La dysfonction endothéliale est un marqueur précoce des maladies cardiovasculaires qui précède ses manifestations cliniques. La VIF se présente comme la méthode la plus indiquée pour évaluer la fonction endothéliale. De plus, c’est un examen non invasif, de réalisation facile, reproductible, sensible et efficace. La VIF, au niveau de l'artère brachiale, peut être utilisée comme méthode d’analyse précoce dans le diagnostic d’une dysfonction endothéliale chez des patients sains ou présentant des facteurs de risque cardiovasculaire. Elle pourrait devenir une méthode de référence en pratique cardiologique de routine. La méthode s'avère plus fiable si cet examen est complété par le calcul de l’épaisseur intima-média au niveau de la carotide primitive et associée à des analyses biologiques (niveau plasmatique de nitrates, nitrites, GMPc) et urinaires (dosage de la microalbuminurie) chez un même patient. La combinaison et la confrontation de ces différentes techniques, permettent d’avoir, avec une grande sensibilité et spécificité, une idée globale de l’état de la fonction endothéliale.