L’intubation est un geste très fréquent au bloc opératoire et en réanimations à risque de complications, parmi lesquelles l’hypoxémie est la seconde en termes de fréquence mais la plus redoutée car elle engage le pronostic vital immédiat. La pré-oxygénation permet d’augmenter la durée d’apnée sans désaturation et est donc une étape essentielle avant une intubation programmée ou en urgence. Elle est classiquement réalisée au masque facial appliqué de façon étanche. La ventilation non invasive (VNI) et l’oxygénothérapie à haut débit (OHD) sont des techniques de plus en plus utilisées et qui pourraient avoir un intérêt pour la pré-oxygénation. Par l’application d’une pression positive permettant de réduire les atélectasies, l’intérêt de la VNI a été démontré chez les patients obèses avant une chirurgie programmée. Facile à mettre en œuvre en dehors des contre-indications habituels, il est probablement utile de l’utiliser chez tous les patients avant une chirurgie programmée. Elle est également bénéfique pour les patients hypoxémiques intubés en urgence car elle est associée à moins d’hypoxémie. Le risque d’inhalation, fréquemment redouté notamment lors des intubations en urgence, n’est pas majoré avec cette technique. L’OHD en revanche n’a pas de place pour la pré-oxygénation en tant que telle. Toutefois en permettant une oxygénation apnéique, par un gradient de pression négatif lié à la différence entre la consommation d’oxygène et l’élimination du dioxyde de carbone, il pourrait y avoir un intérêt à la poursuivre pendant la phase d’apnée chez les patients hypoxémiques après une pré-oxygénation efficace réalisée au masque facial ou par VNI.

Intubation is a standard procedure in operation room or in intensive care units (ICUs) but at high risk of complications such as severe hypoxemia being the second most frequent and the most feared because it is immediately life threatening. Preoxygenation extends the length of apnea without desaturation, and is therefore a cornerstone of the intubation process whether scheduled or performed in emergency. Facial mask is the most common method used for preoxygenation. Noninvasive ventilation (NIV) and high flow nasal oxygen (HFNO) are increasingly used techniques that could be of interest for preoxygenation. NIV improves lung recruitment by application of a positive pressure and reduces atelectasis. Its interest has been demonstrated for preoxygenation of obese patients before scheduled intubation. Easy to implement outside the usual contraindications, it should be used for all patients before a scheduled surgery. It is also beneficial for hypoxemic patients needing an intubation in emergency as it is associated with less hypoxemia. Pulmonary aspiration, a frequent concern in particular during emergency intubation, is not increased when using NIV. HFNO, on the other hand, is not validated for preoxygenation. However, if continued during the apnea after an efficient preoxygenation, it can provide apneic oxygenation through a negative pressure gradient from the difference between the alveolar rates of oxygen removal and carbon dioxide excretion. After an efficient preoxygenation by NIV, continuing HFNO during the apnea might be of interest in hypoxemic patients.

# Abréviations

SpO2
                        
                        
                           saturation pulsée en oxygène
                        
                        OHD
                        
                           oxygénothérapie à haut débit
                        
                        VNI
                        
                           ventilation non invasive
                        
                        PEP
                        
                           pression expiratoire positive
                        
                        PAlvO2
                        
                        
                           pression alvéolaire en oxygène
                        
                        PaO2
                        
                        
                           pression artérielle en oxygène
                        
                        PAlvCO2
                        
                        
                           pression alvéolaire en dioxyde de carbone
                        
                        PaCO2
                        
                        
                           pression artérielle en dioxyde de carbone

# Introduction

L’intubation trachéale est une procédure quotidienne en anesthésie et également très fréquente en réanimation. Elle est toutefois à risque de complication qui sont associées à une morbi-mortalité importante. En réanimation, la fréquence des complications est estimée entre 20 et 50 % parmi lesquelles les plus fréquentes sont l’hypoxémie sévère et le collapsus qui peuvent parfois aboutir à des arrêts cardiocirculatoires [1–4]. L’étude prospective INTUBE menée dans 29 pays entre 2018 et 2019 a identifié des complications majeures dans 45 % des intubations parmi les 2964 patients de soins intensifs inclus. L’hypotension artérielle était la complication la plus fréquente, identifiée dans 43 % des cas, suivie par l’hypoxémie sévère (SpO2
                     <80 %) présente dans 9 % des intubations. Un arrêt cardiaque survenait dans 3 % des intubations dont un quart était secondaire à une hypoxie [2]. Au bloc opératoire, bien que l’intubation trachéale soit un geste réalisé de façon pluriquotidienne, il n’est pas dépourvu de certaines complications. Les données sur l’incidence d’évènements indésirables tels que l’hypoxémie ou le collapsus manquent [5]. Les complications liées à l’intubation sont cependant moins fréquentes que lors d’une intubation en urgence et l’enjeu de l’hypoxémie est ainsi différent en anesthésie. Il semble que les événements indésirables liées à l’intubation soient plus fréquents en cas de difficultés de gestion des voies aériennes, l’échec de la première tentative d’intubation augmente ainsi ces risques [6,7]. L’étude de cohorte prospective internationale STARGATE actuellement en cours devrait apporter des réponses quant à l’incidence des événements indésirables majeurs associés à l’intubation en anesthésie [8].

Les objectifs pour une intubation réussie sont ainsi de limiter le collapsus et d’éviter l’hypoxémie. Pour diminuer l’incidence de ces complications, la pré-oxygénation est une étape cruciale avant une intubation qu’elle soit programmée ou réalisée en urgence [9,10]. L’étude PREVENT a comparé une pré-oxygénation classique par masque facial à l’absence de pré-oxygénation chez les patients hypoxémiques de soins intensifs nécessitant une intubation en urgence et a mis en évidence des saturations en oxygène plus hautes dans le groupe qui a bénéficié d’une pré-oxygénation et moins d’hypoxémie sévère, sans inhalation majorée [11]. En augmentant la pression artérielle en oxygène, les réserves en oxygène et la capacité résiduelle fonctionnelle sont allongées permettant ainsi d’augmenter la durée d’apnée sans désaturation [12,13]. Le temps disponible pour l’intubation est prolongé permettant de faire face plus sereinement à une éventuelle intubation difficile imprévue.

La pré-oxygénation se réalise habituellement par une ventilation au masque facial appliqué de façon étanche sur le visage du patient [2]. L’oxygénothérapie à haut débit (OHD) et la ventilation non invasive (VNI) de plus en plus utilisées sont des alternatives intéressantes pour la pré-oxygénation. L’objectif de cette mise au point est de clarifier leur place dans cette indication.

# Pré-oxygénation par VNI

Par l’application d’une pression positive, la pré-oxygénation par VNI permet d’optimiser le recrutement alvéolaire et limiter les atélectasies [14]. Les réserves en oxygène du patient sont améliorées et la désaturation est ainsi retardée [15,16]. Au bloc opératoire la pré-oxygénation par VNI chez les patients obèses a été étudié par Futier et al. en 2011 qui ont comparé 66 patients randomisés dans trois groupes de pré-oxygénation, soit une méthode conventionnelle au masque, soit une pré-oxygénation par VNI seule soit une pré-oxygénation par VNI suivie d’une manœuvre de recrutement. Ils ont mis en évidence que la pré-oxygénation par VNI améliore l’oxygénation et augmente le volume pulmonaire chez les patients obèses, ceci étant encore plus efficace lorsque la VNI est associée à une manœuvre de recrutement [15]. L’étude PREOPTIPOP, détaillée plus bas, a confirmé l’intérêt de la VNI pour la pré-oxygénation au bloc opératoire chez les patients obèses [17]. La VNI est une technique particulièrement adaptée notamment chez les patients en surpoids dont la capacité résiduelle fonctionnelle est diminuée. Une pré-oxygénation en pression positive est très facile à réaliser au bloc opératoire et présente de nombreux avantages qui pourraient bénéficier de façon plus large à l’ensemble des patients qui y sont endormis.

En réanimation, chez les patients hypoxémiques nécessitant une intubation en urgence, il a été démontré qu’une pré-oxygénation par VNI est associée à moins d’hypoxémie que la ventilation au masque faciale classique [18–20]. Cela a récemment été confirmé par un grand essai contrôlé randomisé multicentrique conduit dans 24 centres (17 soins intensifs et 7 départements d’urgences) aux États-Unis. Les 1301 patients inclus avant intubation en urgence étaient randomisés pour bénéficier soit d’une pré-oxygénation classique au masque facial, soit d’une pré-oxygénation par VNI [21]. Le nombre d’hypoxémie était significativement moindre dans le groupe VNI (9 % versus 19 % dans le groupe masque facial). Ils ont également mis en évidence que le nombre d’inhalation n’était pas augmenté chez les patients pour lesquels la pré-oxygénation était réalisée par VNI. Les niveaux de pressions classiquement utilisés dans la littérature lors de l’utilisation de la VNI sont d’environ 15cmH2O (PEP 5cmH2O, AI 10cmH2O) alors que la pression d’ouverture du sphincter inférieur de l’œsophage est d’environ 20cmH2O, tant que ce niveau de pression n’est pas dépassé le risque d’inhalation peut raisonnablement être considéré comme faible.

L’utilisation de la VNI est toutefois limitée dans certaines situations spécifiques telles que des vomissements ou hémoptysies massives. Une ventilation au masque facial classique est alors recommandée.

# Pré-oxygénation par OHD

L’OHD est une technique d’oxygénation de plus en plus couramment utilisée en réanimation notamment dans les détresses respiratoires aiguës hypoxémiantes. Elle a l’avantage de pouvoir apporter de hauts débits d’oxygène (jusqu’à 60L/min) humidifié et réchauffé via des canules nasales. Ceci permet ainsi une meilleure tolérance associée à une diminution du travail respiratoire et un lavage du dioxyde de carbone de l’espace mort anatomique. Il existe un possible effet PEP modéré estimé à 2–3cmH2O. Tout ceci en fait une technique possiblement intéressante pour la pré-oxygénation.

## L’oxygénation apnéique

Un des aspects intéressant de l’OHD dans le contexte de pré-oxygénation est l’oxygénation apnéique qu’elle permet. Les mécanismes supposés de l’oxygénation apnéique sont présentés sur la figure 1
                        . Chez un patient en apnée, la diffusion de l’oxygène des alvéoles vers le sang diffère de celle du dioxyde de carbone du sang vers les alvéoles. Environ 250mL/min d’oxygène diffusent vers le sang, contre seulement 10 à 20mL/min de CO2 en sens inverse. Cette différence s’explique par leurs solubilités et affinités respectives pour l’hémoglobine. La vitesse de diffusion inégale crée une dépression alvéolaire, qui peut atteindre 20cmH2O, favorisant le déplacement de l’oxygène des voies aériennes vers l’alvéole [22]. L’oxygénation apnéique nécessite une dénitrogénation préalable qui passe par une pré-oxygénation efficace ; la présence d’azote réduit le gradient de pression nécessaire à ce mécanisme car elle ne diffuse pas à travers la membrane alvéolocapillaire. Des voies aériennes perméables sont également nécessaire au fonctionnement de ce mécanisme, ce qui est peut-être limité en cas de SAOS ou de malformation. Il est essentiel que les alvéoles soient ouvertes ce qui explique probablement en partie pourquoi ce principe fonctionne mieux chez les patients au bloc opératoire ou modérément hypoxémique que chez les patients de réanimation en SDRA avec une destruction des alvéoles.

En cas de désaturation, cela signifie qu’il n’y a plus assez d’oxygène dans les alvéoles pour maintenir le gradient nécessaire au fonctionnement de ce mécanisme. L’oxygénation ne peut être amélioré par l’OHD qui ne peut en aucun cas remplacer une ventilation au masque ou par VNI nécessaire dès l’apparition d’une désaturation.

## L’OHD pour la pré-oxygénation

La ventilation apnéique peut-être utile dans certaines situations au bloc opératoire, notamment durant les endoscopies digestives [23]. Elle présente également un intérêt pour les intubations difficiles prévue [24], les patients à haut risque de désaturation, les anesthésies pour une chirurgie ORL et les intubations sous fibroscopie [25]. En revanche, l’étude contrôlée randomisée multicentrique PREOPTI-DAM qui a comparé une pré-oxygénation par OHD ou au masque facial classique chez les patients présentant des critères d’intubation difficile avant une chirurgie programmée et n’a pas retrouvé d’avantage à l’OHD et notamment pas moins de désaturation [25]. Toutefois, cette étude manquait de puissance et l’analyse en per-protocole a mis en évidence une réduction significative de l’incidence des désaturations (≤94 %), suggérant un possible intérêt de l’OHD dans cette situation. L’étude multicentrique avant–après OPTIMASK a comparé une pré-oxygénation au masque facial seul puis au masque facial associé à l’OHD poursuivie pendant l’intubation et a mis en évidence que l’oxygénation apnéique combinée permettait de meilleures réserves en oxygène et moins de désaturation [26]. L’OHD poursuivie pendant la durée d’apnée pourrait ainsi présenter un intérêt à condition de l’associer à une pré-oxygénation classique au masque facial ou par VNI.

Concernant l’oxygénation apnéique en réanimation les essais sont également peu conclusifs. Un essai contrôlé randomisé réalisé chez les patients non sévèrement hypoxémiques nécessitant une intubation en réanimation a comparé une pré-oxygénation par OHD ou au masque facial standard et n’a pas mis en évidence de différence significative sur la SpO2 la plus basse pendant l’intubation mais retrouvait moins de complication dans le groupe OHD et notamment moins de désaturation sévère (<90 %) [27]. Ceci avait été mis en évidence dans une étude observationnelle plus ancienne qui retrouvait moins d’hypoxémies sévères dans le groupe OHD [28]. En revanche, l’essai contrôlé randomisé multicentrique PREOXY-FLOW conduit dans six centres français mené chez des patients sévèrement hypoxémiques de réanimation n’a pas mis en évidence de réduction de la désaturation pendant l’intubation [29]. Le nombre d’événement indésirables liés à l’intubation n’était pas différent non plus entre les deux groupes.

Les différences entre les résultats de ces trois précédentes études peuvent être expliqués par des débits d’oxygène variables, des populations différentes avec notamment des niveaux de sévérité de l’hypoxémie variables. De plus, l’impact spécifique de l’oxygénation apnéique est difficile à apprécier par rapport à la pré-oxygénation car ces techniques sont souvent évaluées de façon concomitantes [30].

L’OHD ne peut pas remplacer une pré-oxygénation classique au masque facial, notamment chez les patients très hypoxémiques. L’intérêt de l’oxygénation apnéique pour prolonger la période d’apnée sans désaturation est difficile à affirmer. Des recommandations de pratique clinique sur l’utilisation de l’OHD suggèrent de la poursuivre pendant l’intubation chez les patients en recevant déjà mais n’ont pas établi de recommandation particulière quant à son usage en péri-intubation [31].

# Pré-oxygénation par VNI et/ou OHD ?

Pour améliorer la pré-oxygénation des patients obèses au bloc opératoire avant une chirurgie programmée, la VNI présente un avantage permettant de prolonger la durée d’apnée [15]. En revanche sa tolérance est parfois limitée et dans ces situations l’OHD pourrait présenter un intérêt. L’étude monocentrique PREOPTIPOP a comparé la pré-oxygénation par VNI ou OHD avant une chirurgie programmée chez les patients obèses et a mis en évidence que la concentration en oxygène en fin d’expiration durant le temps d’apnée était plus basse et qu’il y avait plus de désaturation (SpO2
                     <95 %) dans le groupe OHD [17]. La pré-oxygénation par VNI semble ainsi être plus efficace chez les patients obèses avant une chirurgie programmée.

En réanimation, l’utilisation de l’OHD pour la pré-oxygénation a été comparée à la VNI dans une étude récente randomisée multicentrique chez les patients hypoxémiques nécessitant une intubation. L’incidence d’une hypoxémie sévère (SpO2
                     <80 %) n’était pas différente entre les deux groupes sur l’analyse principale mais dans le groupe des patients les plus hypoxémiques (PaO2/FiO2
                     ≤200), il y avait significativement plus d’hypoxémies sévères dans le groupe OHD [32]. La VNI semble donc être la technique à privilégier pour la pré-oxygénation des patients hypoxémiques par rapport à l’OHD.

L’utilisation de l’OHD de façon combinée à la VNI pourrait toutefois être intéressante, afin de bénéficier de l’oxygénation apnéique pour prolonger la période d’apnée sans hypoxémie en retardant les désaturations à condition d’une pré-oxygénation efficace préalable. Cela a été explorée par l’étude OPTINIV chez des patients hypoxémiques nécessitant une intubation en réanimation pour qui la pré-oxygénation était réalisée par VNI associée ou non à l’OHD qui était alors poursuivie pendant la durée d’apnée [33]. Le nadir de SpO2 était significativement plus élevé dans le groupe associant VNI et OHD, ce qui laisse supposer que l’oxygénation apnéique permet de diminuer les désaturations dans une population ciblée à risque et bénéficiant d’une pré-oxygénation efficace par VNI au préalable. En revanche, il peut exister quelques difficultés techniques à associer la VNI et l’OHD ce qui nécessite une formation des équipes.

# Conclusion

La pré-oxygénation est la pierre angulaire de l’intubation. Il a été clairement démontré qu’elle est nécessaire même chez les patients hypoxémiques de soins intensifs intubés en urgence et à risque d’inhalation [11]. Elle permet d’allonger le temps d’apnée sans désaturation et ainsi d’augmenter le temps disponible pour une éventuelle intubation difficile imprévue, sans majoration des inhalations.

La pré-oxygénation par VNI permet de diminuer l’hypoxémie par l’application d’une pression positive permettant un recrutement et ainsi la réduction des atélectasies. Son indication est démontrée pour la pré-oxygénation des patients obèses avant une chirurgie programmée et pourrait être étendue à l’ensemble des patients endormis au bloc opératoire. Cette technique est également à privilégier chez les patients sévèrement hypoxémiques nécessitant une intubation en urgence en dehors des contre-indications classiques à la VNI. Elle ne majore pas le risque d’inhalation et est facile à mettre en œuvre au bloc opératoire ou en réanimation. Une méta-analyse en réseau qui a comparé différentes techniques de pré-oxygénation (masque facial, VNI et OHD) avant une intubation au bloc ou en réanimation a mis en évidence que la VNI était supérieure aux autres techniques [34]. Lorsque la VNI n’est pas réalisable (vomissements, hémoptysie, traumatisme facial), la pré-oxygénation au masque facial reste la technique de référence.

En revanche, aucune étude n’a démontré la supériorité de l’OHD par rapport à une autre technique de pré-oxygénation, elle ne doit probablement pas être utilisée seule dans cette indication. Toutefois, elle peut présenter un intérêt si elle est poursuivie pendant la période d’apnée après une pré-oxygénation efficace par VNI ou au masque facial. La VNI et l’OHD peuvent être complémentaires notamment chez les patients hypoxémiques pour lesquels il peut être intéressant de bénéficier de l’oxygénation apnéique par l’OHD pendant l’intubation après une pré-oxygénation efficace.

À noter que certaines populations telles que les BPCO, les patients en SDRA ou les traumatisés de la face sont peu représentés dans les études. À l’époque de la personnalisation de la médecine, une stratégie de pré-oxygénation adaptée au profil du patient est probablement la meilleure option.