Les tests respiratoires

1. Les tests respiratoires vincent.lamy@chu-charleroi

2. Principes PRINCIPES DES TESTS RESPIRATOIRES AU CO2 • On administre un substrat qui comporte un groupement fonctionnel sur lequel se trouve normalement un atome de carbone 12 (12 C) qui sera remplacé par un autre atome de carbone 14 radioactif (14C) ou mieux par un atome de l’isotope de carbone stable 13 (13C). Ce groupement fonctionnel sera clivé dans certaines situations particulières • - réaction enzymatique, • - au cours du transit gastro-intestinal, • - au cours des phénomènes d’absorption, • - en cours de métabolisation ultérieure du substrat. Après clivage enzymatique, le/les sous-groupe(s) marqué(s) sera(ont) métabolisé(s) avec production de CO2 marqué (*CO2). Ce *CO2 se mélangera au pool de CO2 organique et sera expiré. • Ainsi le *CO2 expiré reflétera la fonction vitale étudiée. * C substrat -------------------------------> * C sous-groupe ------------> * CO2 expiré fonction étudiée ou enzyme

3. Principes (2) PRINCIPE DES TESTS RESPIRATOIRES A L’HYDROGENE • La mesure de l’hydrogène expiré nous renseigne sur la malabsorption éventuelle des sucres au niveau de l’intestin. • Les hydrates de carbone non absorbés se transforment en H2 sous l’action de la fermentation des bactéries anaérobies intestinales et sont en partie expirés. • Une faible proportion (6%) de la population ne pourra être investiguée par cette méthode car chez elle l’hydrogène produit est immédiatement utilisé comme réactif (----> CH4).

4. Avantages et désavantages • AVANTAGES DESAVANTAGES • * méthode non invasive * information semi quantitative • -----> intérêt d’avoir un groupe témoin fiable • * permet l’étude de fonctions diverses * fluctuations interindividuelles possibles hépatiques • intestinales • métaboliques • * méthode non exclusive * intérêt de combiner test respiratoire et test fécal l • * peut être utilisé comme dépistage • * non influencé si réalisé dans des circonstances • physiologiques, contrairement aux Rx et endoscopies • * peut être réalisé en ambulatoire • * peut être utile pour un suivi (monitoring thérapeutique) • * 13C non radioactif * 14C 0.5 mSV/test mais demi-vie longue de 5700 ans

5. Fonctions examinables • ESTOMAC : présence de H. pylori • vidange gastrique • FOIE : activité du cytochrome P 450 • PANCREAS: activité enzymatique lipase, amylase, protéase • GRELE : disaccharidase • pullulation microbienne • (mal)absorption des sels biliaires • COLON : transit oro-caecal • transit total • malabsorption des hydrates de carbone

6. Préparation du patient • Les tests sont réalisables tant chez des patients hospitalisés que chez des personnes ambulantes. • L’examen se déroule le matin à jeun (depuis 12 h) sauf pour le test au 14C triglycérides mixtes qui se fera à midi (repas enrichi en graisses). • La réalisation de deux tests à 48 h d’intervalle est possible chez un même patient. • Ces tests sont physiologiques. • Il faudra tenir compte : • - des interférences possibles avec d’autres examens (endoscopiques, radiologiques) • - des traitements en cours (gastrocinétiques, inhibiteurs de la pompe à protons, anti histaminiques de type 2, antibiotiques, ...)

7. Repas tests • ______________________________________________________________________________ • substrats 13 C repas tests • ______________________________________________________________________________ • triglycérides mixtes toast beurré • acide glycocholique toast beurré • lactose (sucrose) 50 gr de lactose (2 gr/kg enfants) • acide octanoïque omelette avec deux tranches de pain • aminopyrine verre d’eau • urée 1/2 verre de lait entier • solution d’urée • 1/2 verre de lait entier • ______________________________________________________________________________

8. Attitude du patient testé • Le patient sera au repos (production de CO2 calculée à l’état basal de repos). • Le patient restera assis ou en position redressée (surtout les deux premières heures).

9. Durée et mode de collecte On procède au recueil d’un échantillon basal • Le recueil d’air expiré lui diffère pour chaque type de test (blowing scheme) • 13 CO2 et H2 >>>>>>>>>> tubes de verre • 14 CO2 >>>>>>>>>pipette dans une solution d’hydroxyde d’hyamine (bleu > transparent)

10. Mesures et expression des résultats A. 14CO2 scintigraphe liquide B. 13CO2 IRMS (Isotope-Ratio Mass Spectrometer) NDIR (Non Dispersive Isotope selective Infrared Sprectroscopy) C. H2 cellule redox sensible ou moniteur de H2 • A et B seront exprimés en pour-cent de la dose de *C excrétée par heure et en pour-cent de la dose cumulée de *C excrétée. • C sera exprimé en ppm (parties par million).

11. Mentions utiles • Le poids, la taille de la personne testée. • Les médicaments utilisés par la personne testée. • Les échantillons d’air expiré pourront être conservés (1-3mois) au réfrigérateur, à l’abri de la lumière et de la chaleur avant analyse.

12. Test respiratoire au lactose • Le lactose (sucre du lait) est hydrolysé au niveau des villosités intestinales en glucose et galactose sous l’effet de la lactase. Ces sucres sont absorbables et oxydés en CO2. • En cas de malabsorption lactique de l’hydrogène est libéré par la fermentation colique et des symptômes gênants sont fréquents (troubles du transit, ballonement abdominal, diarrhée…) • Le but du test est de démontrer cette intolérance au lactose. • On recueille un échantillon d’air expiré toutes les ½ heures pendant au moins 3 heures. • On conseille à la personne examinée d’éviter les produits laitiers au moins 10 j avant le test pour mieux sensibiliser la cellule intestinale au lactose.

13. Test respiratoire au lactoseLe sujet normal est représenté par les carrés clairs et le sujet intolérant au lactose par les étoilesl

14. Test respiratoire à l’urée (Urea Breath Test or BTU) • Helicobacter pylori (Hp) possède une activité uréasique très intense. • En présence d’urée marquée (C13) Hp présent dans l’estomac transforme celle-ci en ammoniaque avec libération de CO2 marqué. Ce gaz est résorbé par le tube digestif, passe via la veine porte dans la circulation générale, puis dans les poumons d’où il est exhalé et recueilli. • uréase • UREE *C ----------------------------------> * CO2 + NH3 • But: • Recherche d’une infection gastrique par Helicobacter pylori. • Recueil: • Deux à trois recueils d’air expirés suffisent à 0 (15) et 30 minutes. • Intérêt: • - dépistage familial • suivi post thérapeutique • Matériel: • - Spectrophotomètre de masse (service de médecine nucléaire) • - Spectrophotomètre infra-rouge (consultation de gastro-entérologie)

15. Test respiratoire à l’urée (BTU)La figure représente le *CO2 expiré exprimé en % de la dose par heure: le temps est représenté en abscisse en minutes. Les petits carrés noirs représente un sujet normal; les petits triangles noirs représente une infection par Helicobacter pylori.

16. TEST RESPIRATOIRE A L’ACIDE OCTANOIQUE Principe: L’acide octanoïque est dissous dans le jaune d’oeuf qui est lipophile. L’œuf est ingéré sous forme d’une omelette sur une tartine. Dès que le jaune atteint l’intestin grêle, il y désintégration et libération de l’acide octanoïque marqué au 13 C. Ce dernier est rapidement absorbé et métabolisé en 13CO2. duodénum JAUNE D’OEUF + ACIDE OCTANOIQUE *C -----> acide octanoïque *C ---> *CO2 But: Mesurer la vitesse à laquelle l’estomac se vide après une alimentation solide. En cas de recherche de vidange gastrique liquide, l’octanoate 13C peut être incorporé dans la phase aqueuse. Recueil: Tous les quarts d’heure pendant quatre heures. Critères d’évaluation: La courbe d’excrétion de *CO2 est analysée comme un modèle mathématique. Deux paramètres sont calculés. 1. CVG (GEC): coefficient de vidange gastrique 2. T 1/2 : demi-vie

17. TEST RESPIRATOIRE A L’ACIDE OCTANOÏQUELa figure montre la vidange gastrique d’un repas solide exprimée en excrétion du *CO2 par heure en fonction du temps.Les petits carrés noirs représente une vidange gastrique solide normale; les petits triangles noirs une vidange retardée.

18. TEST RESPIRATOIRE A L’ACIDE OCTANOIQUE (suite) • Intérêt: • - Etude de la première phase de la digestion après la mastication. • Une vidange gastrique ralentie peut expliquer une sensation de réplétion • voire des vomissements. • - Chez le diabétique la vidange gastrique peut être ralentie. • - Dans une dyspepsie de type dysmotilité une possibilité de traitement peut exister. • L’effet thérapeutique peut être évalué sans irradiation grâce à l’acide octanoïque 13C. • CVG (GEC) t 1/2 Gold Standard • Sensibilité 89% 95% scintigraphie • Spécificité 100% 94% • Valeur prédictive positive 100% 94% • Valeur prédictive négative 89% 94%

19. TEST RESPIRATOIRE A L’AMINOPYRINE Principe: Le cytochrome P450 des microsomes hépatiques catalyse la déméthylation et l’oxydation de l’aminopyrine (ou diméthyl amino antipyrine). Le pic d’excrétion se situe entre 30 et 60 minutes. L’activité est un bon reflet de l’intégrité de la fonction hépatocytaire. *CH3 microsomes hépatiques amino antipyrine ----------------------------------> * CO2 *CH3 cytochrome P 450 But: Mesurer la fonction hépatique. Recueil: Toutes les demi-heures pendant deux heures. Critères d’évaluation: 1. pic d’excrétion après 1 heure: minimum 8% (moyenne 10.3%) 2. excrétion cumulée après 2 heures: minimum 12.6% (moyenne 18%)

20. Test à l’aminopyrineLa figure représente l’excrétion du *C, exprimée en % de la dose par heure: l’abcisse représente le temps exprimé en minutes (120 min). Les petits carrés noirs représente un sujet normal; les petits triangles noirs un sujet pathologique.

21. TEST RESPIRATOIRE A L’AMINOPYRINE (suite) • Intérêt: • Ce test est utilisé pour connaître la masse fonctionnelle résiduelle des microsomes hépatiques. • - Il peut être influencé par la prise de médicaments: • augmentation de l’activité enzymatique: barbituriques, diminution de l’activité enzymatique: oestro-progestatifs, cimétidine, .... • - Il existe une relativement bonne corrélation avec: • l’histologie en cas d’hépatite chronique • atteinte hépatocytaire en cas d’alcoolisme • Ce test ne remplace cependant pas la biopsie hépatique pour l’obtention d’ un • diagnostic étiologique mais une fois le diagnostic histologique posé il permet de suivre l’évolution de la fonction hépatique • il a donc une valeur pronostique: < 1% après 2 h signifie un prognostic sombre en cas • d’atteinte toxique ou alcoolique • - c’est un test non toxique.

22. TEST RESPIRATOIRE AU TRIGLYCERIDE MIXTE Principe: La molécule test est le 1,3-distéaryl, 2(*C carboxyl) octanoyl glycérol. stéaryl lipase *C-octanoyl -----------------------> acide *C octanoïque --------------------------> *CO2 stéaryl pancréatique La lipase hydrolyse les 2 groupements d’acides gras stéariques avec libération d’acide octanoïque *C. Ce dernier est absorbé dans l’intestin grêle puis transporté vers le foie via la veine porte et rapidement oxydé en *CO2. But: Mesurer l’activité lipasique dans la lumière intestinale. Recueil: Toutes les demi-heures pendant 6 heures. Critères d’évaluation: 1. % de la dose *C cumulée après 6 h: minimum 23% (moyenne 35%) 2. forme de la courbe *CO exprimée en % dose/heure

23. Test respiratoire au triglycéride mixteLa figure représente l’excrétion de *CO2 en % de la dose par heure. L’abcisse représente le temps exprimé en minutes. Les petits carrés noirs représente une fonction normale; les petits triangles noirs une insuffisance pancréatique.

24. TEST RESPIRATOIRE AU TRIGLYCERIDE MIXTE (suite) • Intérêt: • - L’excrétion de CO2 est directement fonction de l’activité lipasique. • L’excrétion cumulée du CO2 expiré sur 6 heures après l’ingestion de triglycéride marqué a une • excellente corrélation avec l’activité lipasique duodénale après stimulation maximale par la sécrétine-pancréozymine. • - Ce test respiratoire est intéressant pour évaluer: • a. la fonction pancréatique dans la pancréatite chronique • b.l’entéropathie au gluten s’accompagne d’une diminution de sécrétion pancréatique par diminution de la stimulation. • - On peut observer une amélioration du test après administration de ferments pancréatiques. • Il permet une détection précoce, sub-clinique de l’insuffisance pancréatique avant • l’apparition de la stéatorrhée. • Ce test n’est cependant pas spécifique à 100% de la fonction pancréatique: • en cas d’entéropathie au gluten ou de malabsorption sévère on peut observer une insuffisance pancréatique secondaire par insuffisance de stimulation hormonale. • - En cas d’insuffisance hépatique ou de diabète très sévères on peut observer des faux positifs. • Ce test peut également être perturbé par une vidange gastrique ralentie. • Par rapport au gold standard qui est la sécrétion de lipase après stimulation par la CCK-PZ • Sensibilité 89%; Spécificité 81%; valeur prédictive positive 63%;valeur prédictive négative 95%

25. TEST RESPIRATOIRE A L’ACIDE BILIAIRE (GLYCOCHOLIQUE) Principe: L’acide *C glycocholique est uniquement hydrolysé sous l’action d’enzymes bactériens en acidecholique et en glycine*C libre. Cette dernière est métabolisée en *CO2. pullulation bactérienne *C acide glycocholique ----------->*C glycine-------------->*C atteinte iléale En cas de pullulation microbienne, la déconjugaison se produit dans le grêle. En cas d’atteinte iléale, elle se produit dans le côlon lorsque trop d’acides biliaires y arrivent. But: Démontrer une malabsorption des sels biliaires dans l’iléon et/ou une pullulation microbienne dans le grêle. Recueil: Toutes les demi-heures pendant 6 heures. Critères d’évaluation: 1 . l’excrétion (cumulée) maximale de *CO2 (cumulée après 6 h) qui ne doit pas excéder 3%. 2. la forme de la courbe d’excrétion qui peut donner une certaine orientation entre une pullulation microbienne (élévation rapide, pic d’excrétion précoce) et une malabsorption iléale (pic tardif).

26. Test respiratoire à l’acide biliaire (glycocholique)La figure représente un sujet normal (courbe avec petits carrés noirs), une pullulation microbienne (courbe avec petits triangles noirs) et une malabsorption des sels biliaires (courbe avec petits ronds noirs).

27. TEST RESPIRATOIRE A L’ACIDE BILIAIRE (GLYCOCHOLIQUE) (suite) • Intérêt: • - Ce test respiratoire à l’acide biliaire est utile dans certaines circonstances cliniques: • a. une malabsorption et/ou une diarrhée sans causes organiques claires • b. en cas d’anomalies intestinales connues (Crohn, résections,...) où le métabolisme • perturbé de l’acide biliaire peut être la cause de la diarrhée. • Il faut faire la distinction entre: • diarrhée cholériforme • diarrhée stéatorrhéique • pullulation microbienne • La distinction entre ces différentes situations cliniques se fera par la combinaison du • test respiratoire et de l’analyse fécale. • - Une diarrhée sévère peut s’observer après des résections du grêle de plus de 40 cm. • L’achlorhydrie gastrique, la gastrectomie, la diverticulose du grêle favorisent l’apparition • d’une pullulation microbienne. • Ce test peut donc confirmer la pullulation. • Les personnes âgées peuvent avoir un tableau identique. • - Cette pullulation peut être la cause de malnutrition chronique.