# Gradient alvéolo-artériel

Le gradient alvéolo-artériel en oxygène (A-aO$_2$, ou gradient A-a), est la différence entre la pression partielle de l'oxygène alvéolaire (AO$_2$) et celle de l'oxygène artériel (aO$_2$).
Son estimation permet d'évaluer l'intégrité des capillaires alvéolaires. Le gradient A-a physiologique est compris entre 5 - 15 mm Hg. Il sert a distinguer différentes causes d'hypoxie.
- Le gradient A-a est élevé en cas :
* d'inadéquation de ventilation/perfusion (V/Q mismatch) telles que l'embolie pulmonaire
* de shunt anatomique intracardiaque droit-gauche.
* de limitation de la diffusion par exemple en cas de pneumonie sévère, d'oedème pulmonaire ou d'altération de la membrane alvéolo-capillaire
- le gradient A-a est normal en cas d'hypoxie causée par l'hyperventilation ou la haute altitude (en haute altitude, l'oxygène artériel PaO$_2$ est faible, mais seulement à cause du fait que l'oxygène alvéolaire (PAO$_2$) est également faible).
- le gradient A-a est abaissé en cas :
* d'augmentation de la fraction d'oxygène dans l'air inhalé (FiO$_2$),
* d'hyperventilation

## Équation

L'équation pour le calcul du gradient A-a est :
$Gradient~Aa=P_{A}O_{2}-P_{a}O_{2}$
Où :
* P$_A$O$_2$ = PO$_2$ alvéolaire (calculé à partir de l'équation des gaz alvéolaires)
$P_{A}O_{2}=F_{i}O_{2}(P_{atm}-P_{H_{2}O})-{\frac {P_{a}CO_{2}}{0.8}}$$$
* P$_a$O$_2$ = PO$_2$ artérielle (mesuré dans le sang artériel)
Dans sa forme étendue, l'équation devient :
$Gradient~Aa=\left(F_{i}O_{2}(P_{atm}-P_{H_{2}O})-{\frac {P_{a}CO_{2}}{0.8}}\right)-P_{a}O_{2}$
À l'air ambiant ( FiO$_2$ = 0.21, ou 21 % ), au niveau de la mer ( P$_{atm}$ = 760 mm hg )
En supposant que d'humidité est de 100 % dans les alvéoles, une version simplifiée de l'équation est:
$Gradient~Aa=\left(150-1,25(Pa_{CO_{2}})\right)-P_{a}O_{2}$

## Valeurs et interprétation

Le gradient alvéolo-artériel est utile dans la détermination de la source de l'hypoxémie. La mesure permet de localiser l'anomalie, qu'elle soit intra-pulmonaire ou extra-pulmonaire. Un gradient normal pour un jeune adulte non-fumeur, respirant de l'air est comprise entre 5 et 10 mmHg. Il augmente naturellement avec l'âge de 1 mmHg chaque décennie.Une estimation prudente de la normale est inférieure à ((âge en années /4) + 4). Ainsi, une personne de 40 ans devrait avoir un gradient alvéolo-artériel inférieur à 14 mmHg.
Puisque le gradient A-a est estimé comme suit : (150 − 1,25(PaCO$_2$)) – PaO$_2$ au niveau de la mer et à l'air ambiant (0,21 x(760-47) = 149.7 mmHg pour la pression partielle d'oxygène alvéolaire, en prenant en compte la vapeur d'eau), il est mathématiquement clair qu'une grande valeur du gradient, indique que le sang a un faible PO$_2$, une faible PCO$_2$, ou les deux.
Le CO$_2$ est très facilement échangé dans les poumons, une faible PaCO$_2$ est donc directement corrélée avec une hyperventilation. Par conséquent, une faible PaCO$_2$ indique un effort respiratoire augmenté pour oxygéner le sang. Une faible PaO$_2$ indique que la ventilation actuelle du patient (qu'elle soit augmentée ou normale) n'est pas suffisante pour permettre une bonne diffusion de l'oxygène dans le sang. Par conséquent, le gradient A-a indique un effort respiratoire augmenté (PCO$_2$ artérielle faible) relativement à l'oxygénation artérielle atteinte (PaO$_2$).
A l'inverse, un gradient A-a abaissé indiquant par exemple un patient hyperventilant mais n'arrivant quand même pas encore à une bonne oxygénation.
Si le manque d'oxygénation est dû à un faible effort respiratoire, le gradient A-a n'est pas augmenté; Une personne en situation d'hypoventilation (atteintes du système nerveux central , ou prises de toxiques.. ) aurait une hypoxie, mais un gradient A-a normal : l'hypercapnie due à l'hypoventilation masque un gradient augmenté par la baisse de la PaO$_2$. Il s'agit d'un artefact mathématique qui fait que la mesure de ce gradient est cliniquement plus utile dans un tableau d'hyperventilation.