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La prévalence de l’obésité a considérablement augmenté au cours des trente dernières années. Sur le plan respiratoire, l’obésité entraîne une atteinte restrictive, des modifications de la mécanique ventilatoire et une altération de la commande respiratoire.
Outre le syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil, l’obésité est associée à deux autres pathologies respiratoires. D’une part, des données épidémiologiques et animales révèlent un lien de causalité probable entre obésité et asthme. D’autre part, l’obésité morbide est liée, via une altération de la commande respiratoire impliquant notamment la leptine, à une hypoventilation alvéolaire diurne et nocturne définissant le syndrome obésité-hypoventilation.
Ceci souligne la nécessité, pour le médecin praticien, d’investiguer tout symptôme respiratoire chez le patient souffrant d’obésité.
La prévalence et l’incidence de l’obésité ont considérablement augmenté au cours des trente dernières années dans les pays industrialisés. Cette tendance s’étend aussi aux pays en voie de développement. Les conséquences de l’obésité sur le plan respiratoire sont importantes à connaître pour le praticien. La relation entre troubles respiratoires et obésité est déjà bien établie à travers le syndrome d’apnées-hypopnées obstructives du sommeil (SAHOS) dont la présentation clinique et les conséquences ont été largement médiatisées et traitées dans la littérature médicale. Nous nous concentrerons donc ici sur deux autres conséquences respiratoires potentielles de l’obésité qui sont moins connues : l’asthme et le syndrome obésité-hypoventilation (SOH).
L’Organisation mondiale de la santé (OMS) a introduit une classification de la sévérité de l’obésité basée sur l’index de masse corporelle (IMC = poids (kg)/ taille2(m)) ou body mass index (BMI). La surcharge pondérale est définie par un IMC entre 25 et 29,9 kg/m2, l’obésité par un IMC entre 30 et 34,9 kg/m2 et l’obésité morbide par un IMC au-delà de 35 kg/m2.
D’après les données 2005 de l’OMS, 1,6 milliard d’adultes âgés de plus de quinze ans ont une surcharge pondérale et au moins 400 millions d’adultes sont obèses. Par ailleurs, au moins 20 millions d’enfants de moins de cinq ans ont une surcharge pondérale (www.who.org).
Aux Etats-Unis, les données des Centers for disease control and prevention (www.cdc.gov/nccdphp/dnpa/obesity/trend/index.htm) montrent qu’en trente ans, la prévalence de la surcharge pondérale et de l’obésité a augmenté de manière spectaculaire tant chez les adultes que chez les enfants. Ainsi, en 1985, parmi les Etats pour lesquels des données étaient disponibles, aucun n’avait une prévalence de l’obésité ≥ 15% alors qu’en 2007, la prévalence de l’obésité était ≥ à 25% dans trente Etats de l’Union, ≥ à 30% dans trois Etats, et < 20% dans seulement trois Etats. Parmi les adultes âgés de 20 à 74 ans, la prévalence globale de l’obésité aux Etats-Unis est passée de 15% (1976 à 1980) à 33% (données du National center for health statistics ; 2003-2004).
En Europe, l’IMC moyen est l’un des plus élevés au monde: environ 26,5 kg/m2 (World health report, 2002, www.who.org). Toujours d’après l’OMS (données 2007), la prévalence de l’obésité en Europe est de 5,4 à 26,6% pour les hommes et de 5,9 à 35,6% chez les femmes. A Genève, entre 1993 et 2003, on a documenté une augmentation de la prévalence de l’obésité de 9 à 15% chez les hommes et de 7 à 11% chez les femmes.1
L’augmentation du poids corporel est à l’origine d’un syndrome restrictif, et s’associe à une diminution dite «harmonieuse» de la capacité vitale forcée (CVF) et du volume expiratoire maximal par seconde (VEMS). Cette association varie en fonction de l’âge et du sexe. Ainsi, la prise pondérale a un impact plus important sur la CVF chez les hommes que chez les femmes, probablement en raison d’une distribution différente de la graisse corporelle.2,3 Une prise pondérale de 10 kg s’associe à une diminution moyenne de 110 ml pour le VEMS et de 175 ml pour la CVF chez l’homme, et de 55 ml pour le VEMS et 105 ml pour la CVF chez la femme (n = 5346 sujets).3
L’étude de la mécanique ventilatoire, notamment chez des sujets anesthésiés, permet de faire les constats suivants. L’obésité morbide s’associe :
à une diminution de la compliance statique du système respiratoire, due à une diminution à la fois des compliances pulmonaire et thoracique ;
à une augmentation de la résistance des voies aériennes supérieures et intrathoraciques ;
à une diminution de la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF).
Ceci a plusieurs conséquences. D’une part, en raison de la diminution de la CRF, la respiration se fait à un plus bas volume, approchant le volume de fermeture, ce qui est à l’origine d’une inhomogénéité des rapports ventilation/perfusion (figure 1). Ce phénomène, qui est aggravé par le décubitus dorsal, peut entraîner une hypoxémie nocturne, voire diurne.
D’autre part, le travail respiratoire et donc le coût métabolique de la respiration sont augmentés, même au repos. Chez des sujets très obèses (n = 18 ; IMC : 53 ± 14) sédatés et curarisés en vue d’une chirurgie bariatrique, on a pu démontrer que la mise sous ventilation en pression positive diminuait de 16% la consommation d’oxygène (VO2) alors que la VO2 de sujets témoins n’était pas modifiée de façon significative.4 Ainsi, pour un effort donné, les besoins ventilatoires sont plus élevés chez le sujet obèse, en raison de l’augmentation de l’activité métabolique liée à la fois au surpoids et au coût métabolique de la respiration. Ceci a pour conséquences une diminution de la réserve ventilatoire à l’effort et une prédisposition à une défaillance respiratoire en cas d’atteinte pulmonaire ou systémique.4,5
Enfin, ces contraintes mécaniques affectent le mode ventilatoire : pour une ventilation donnée, on constate une diminution du volume courant et une augmentation de la fréquence respiratoire.
L’obésité s’associe à une altération, apparemment réversible, de la commande ou drive respiratoire. Ainsi, l’observation de souris avec une mutation homozygote du gène ob, entraînant à la fois une déficience en leptine (hormone produite entre autres par le tissu adipeux) et une obésité (souris ob/ob), permet de documenter une altération du contrôle de la respiration. Ces souris présentent une diminution de la réponse ventilatoire au CO2, qui est corrigée par la substitution en leptine.6 Chez l’homme, la mesure de la réponse ventilatoire au CO2 et celle de la P0.1, (pression inspiratoire générée pendant les premières 100 msec lors de l’occlusion aléatoire d’une valve inspiratoire, à des concentrations inspirées de CO2 croissantes), deux tests évaluant la commande ventilatoire, sont altérées chez des sujets obèses, présentant un syndrome obésité-hypoventilation alvéolaire, et se corrigent après la mise en route d’une assistance ventilatoire.7
Deux mécanismes sont décrits : la résistance périphérique à la leptine (chez ces sujets, la correction de l’hypoventilation alvéolaire diminue les taux de leptine circulants) et la diminution des taux de leptine (dans ce cas, la correction de l’hypoventilation alvéolaire augmente les taux de leptine circulants).
La conjonction d’une augmentation du travail respiratoire, liée à l’obésité, et d’une diminution de la commande respiratoire explique la survenue d’une hypercapnie diurne (et nocturne) lors de syndrome obésité-hypoventilation (figure 2).
Le syndrome obésité-hypoventilation (SOH) est défini par l’association d’une obésité morbide (IMC ≥ 30 kg/m2) et d’une hypercapnie diurne (PaCO2 > 45 mmHg ou 6 kPa) en l’absence d’affection pulmonaire, pariétale ou neuromusculaire (figure 2). Le SOH est typiquement associé à des symptômes tels que dyspnée, somnolence diurne et, dans les cas sévères, une insuffisance cardiaque droite. Un SAHOS est associé dans environ 90% des cas et 25% des patients avec un SAHOS et un IMC > 40 kg/m2 ont un SOH associé.
La prévalence de l’obésité morbide (IMC > 40, voire 50 kg/m2) a augmenté respectivement deux et trois fois plus vite que la prévalence de l’obésité (IMC ≥ kg/m2).6 Ceci, associé à une prise de conscience des médecins de premier recours quant aux troubles respiratoires nocturnes survenant chez les obèses, explique probablement pourquoi le SOH est devenu l’une des indications majeures pour la mise en route d’une ventilation à domicile8 (voir article de Pasquina et coll. en page 2518).
Outre une morbidité importante, le SOH non traité est également lié à une surmortalité importante. Ainsi, une étude réalisée par l’Université du Colorado en 2003 sur des patients obèses (IMC ≥ 35 kg/m2) et hospitalisés rapporte, chez les patients présentant une hypoventilation associée, une mortalité de 23% dix-huit mois après l’hospitalisation, soit près du double de celle des patients sans hypoventilation associée. Notons qu’une ventilation au long cours n’avait été instaurée que chez 13% des patients obèses ayant une hypoventilation documentée.9
Sur le plan thérapeutique, la correction de l’hypercapnie nocturne par la ventilation non invasive (VNI) au long cours normalise le drive respiratoire, diminuant ainsi les symptômes de l’insuffisance respiratoire ainsi que le nombre d’hospitalisations. Dans cette indication, la VNI barométrique à deux niveaux de pression est le traitement par défaut. L’efficacité de ce traitement est démontrée par la diminution du nombre d’hospitalisations pour décompensation cardiaque ou respiratoire dans les trois années qui suivent son introduction.8
En conclusion, le SOH, bien qu’associé à une morbidité et une mortalité importantes, est souvent sous-diagnostiqué et sous-traité. C’est pourquoi ce diagnostic devrait être évoqué chez le sujet avec une obésité morbide, surtout en présence d’éléments anamnestiques tels que dyspnée, ronflements, céphalées matinales ou somnolence diurne.
Les données épidémiologiques nord-américaines montrent, au cours des deux à trois dernières décennies, une augmentation simultanée de la prévalence de l’obésité et de l’asthme. Ainsi, la prévalence de l’asthme (estimation basée sur des questionnaires) a augmenté de 73,9% entre 1980 et 1996, passant de 3,14% à 5,46 %.10,11
Plusieurs études suggèrent un lien de causalité entre ces deux pathologies. En effet, sur huit études prospectives, sept montrent une relation entre l’IMC et le risque de développer un asthme avec un risque relatif allant d’environ 1,6 à 3.10 Trois d’entre elles suggèrent un risque plus important chez la femme. Une observation importante est que, dans ces études, l’obésité précède l’apparition de l’asthme. L’obésité est également associée à un asthme plus sévère et plus difficile à traiter.10,12,13
A l’inverse, la perte de poids, par exemple grâce à la chirurgie bariatrique, s’associe à une diminution de la prévalence de l’asthme, de sa sévérité et du nombre de consultations liées à sa prise en charge. Ainsi, un travail montre d’une part que presque 70% des sujets obèses et asthmatiques avant chirurgie bariatrique ont un asthme modéré à sévère ; d’autre part, deux ans après cette chirurgie, 80% de ces patients notent une amélioration considérable de la symptomatologie asthmatique et du contrôle de l’asthme.14,15
Par ailleurs, deux études épidémiologiques documentent un risque accru d’asthme en fonction de l’IMC : la première est une étude norvégienne portant sur 135 000 personnes âgées de 14 à 60 ans, suivies sur environ vingt et un ans (tableau 1 ) ;16 la seconde est une étude prospective de cohorte étudiant l’incidence de l’asthme sur quatre ans et portant sur 85 900 femmes (tableau 2).12
Les mécanismes évoqués pour expliquer cette relation impliquent notamment la leptine. On observe d’une part que des souris obèses, dont la mutation du gène ob entraîne une déficience en leptine, présentent une hyperréactivité bronchique innée à la métacholine. Ces souris présentent également une réactivité augmentée à l’inhalation d’ozone, un polluant déclencheur de crises d’asthme.13 De plus, des données d’études animales et humaines suggèrent que l’augmentation du tissu adipeux entraîne un état systémique pro-inflammatoire, probablement impliqué dans les complications métaboliques et cardiovasculaires liées à l’obésité. Cette inflammation provoque l’élévation de plusieurs cytokines (facteur de nécrose tumorale α – TNF-α ; interleukine 6 IL-6 ; transforming growth factor β1 – TGF-β1), chemokines (monocyte chemoattractant protein-1 – MCP-1 ; éotaxine), protéines de la phase aiguë (C-reactive protein – CRP) et hormones telles que la leptine (figure 3).
La leptine est aussi un médiateur de l’inflammation et participe au développement normal du poumon. Paradoxalement, l’administration de leptine exogène chez la sourisest associée à une hyperréactivité bronchique IgE médiée mais également à une atteinte pulmonaire non allergique.17
D’autres mécanismes ont également été proposés pour expliquer l’association entre obésité et asthme : programmation fœtale, composante génétique, comorbidités de l’obésité (maladie de reflux, SAHOS, diabète type II, hypertension, hypercholestérolémie). Par ailleurs, la diminution de la CRF et la respiration à bas volumes induites par l’obésité sont associées à une diminution du calibre des voies aériennes par une altération de la structure et de la fonction de la musculature lisse péribronchique (figure 4).
En conclusion, sur la base de données épidémiologiques et animales, il est vraisemblable qu’il y ait une relation pathogénique entre obésité et asthme, ainsi qu’entre obésité et sévérité de l’asthme. Cela souligne l’importance pour le médecin praticien d’investiguer toute symptomatologie respiratoire chez le patient obèse.
Le SOH lié à une altération spécifique du drive respiratoire est une pathologie sous-diagnostiquée, potentiellement traitable par VNI et associée sans traitement à une morbidité et une mortalité importantes. C’est donc un diagnostic à évoquer chez le patient présentant une obésité morbide, que ce soit en milieu hospitalier ou lors d’un suivi ambulatoire.
Sur la base des données épidémiologiques et animales, on observe une association entre obésité et asthme. Ces données sont importantes au vu de la prévalence croissante de l’obésité dans nos populations et soulignent l’utilité pour le médecin praticien d’investiguer toute symptomatologie respiratoire chez le patient présentant une obésité.
> Le syndrome obésité-hypoventilation (SOH) est une pathologie sous-diagnostiquée et devrait être évoqué chez le sujet avec une obésité morbide (IMC ≥ 35 kg/m2), surtout en cas d’éléments anamnestiques tels que dyspnée, ronflements, céphalées ou somnolence diurne
> Tout patient avec une suspicion de SOH devrait bénéficier d’un avis pneumologique, afin d’évaluer l’indication à un traitement par ventilation non invasive
> Au vu des liens physiopathologiques décrits entre obésité et asthme, il est important pour le médecin praticien d’investiguer toute symptomatologie respiratoire chez le patient obèse