Physiologie de la rachianesthésie

11.12.2010

Physiologie de la rachianesthésie

Physiologie du liquide céphalo-rachidien (LCR) [59, 91]

Le LCR, dont le volume est chez l'adulte d'environ 150 ml (2 ml/kg) est sécrété par les plexus choroïdes à travers l'épendyme vers les cavités ventriculaires.

Cette sécrétion est continue et sans régulation connue. Le LCR provient également du drainage du liquide interstitiel, à l'image d'un lymphatique dont le système nerveux est dépourvu, vers le liquide ventriculaire et les espaces sousarachnoïdiens.

Sa production globale quotidienne est d'environ 500 ml, soit 20 ml/h. Elle peut être considérablement augmentée en cas de déperdition. La sécrétion résulte essentiellement d'un transport actif de sodium auquel sont liés divers mouvements hydroélectrolytiques. La résorption du LCR a lieu principalement dans les granulations arachnoïdiennes de Pacchioni, proches du sinus veineux longitudinal supérieur, et accessoirement au niveau des granulations situées à l'émergence des racines rachidiennes. Il existe donc entre les zones de production et celles de résorption une circulation du LCR qui peut être étudiée par les techniques d'imagerie par résonance magnétique. Ce circuit est facilité par les battements d'origine artérielle du névraxe [89]. Il débute dans le carrefour ventriculaire, gagne le troisième, puis le quatrième ventricule par l'aqueduc du mésencéphale. L'issue par le trou de Magendie et les trous latéraux de Luschka amorce le circuit sous-arachnoïdien qui est beaucoup plus lent. Les travaux expérimentaux, utilisant la scintigraphie isotopique et la tomographie par émission de positrons permettent également d'objectiver l'existence de courants ascendants. Il s'agit de courants lents qui rendent compte de la migration rostrale de solutions déposées dans le cul-de-sac dural. Cette migration est bien connue lorsque l'on utilise les opiacés par voie intrathécale [39] mais a également été retrouvée dès 1962 pour certains anesthésiques locaux comme la lidocaïne [38].

Le LCR est un liquide transparent dont le pH est légèrement alcalin (7,32 upH).

Les variations de ce dernier peuvent modifier la cinétique et l'action des anesthésiques locaux. La composition physico-chimique du LCR est qualitativement proche de celle du plasma à l'exception de la concentration protéique (0,28 à 0,52 g/l). La densité varie entre 1,003 et 1,010 à 37 °C. Elle augmente avec l'âge et du haut vers le bas du rachis, et varie lors de certains états pathologiques qui modifient la composition du LCR (hyperazotémie, hyperglycémie, hypoprotidémie, hyperbilirubinémie, hyperthermie).

Distribution des solutions dans le LCR

Elle dépend de facteurs tenant à la technique d'injection, aux caractéristiques de la solution choisie ainsi qu'à celle du milieu dans lequel elle est injectée. Les caractéristiques anthropomorphiques des patients peuvent également modifier cette distribution.

Facteurs liés à la technique d'injection

Le niveau d'injection conditionne l'étendue du blocage nerveux. En effet, l'injection intrathécale d'une solution d'anesthésiques locaux (AL) est responsable d'une anesthésie s'étendant à la totalité des métamères sous-jacents au point d'injection. En pratique, ce facteur intervient peu dans la mesure où, par sécurité, le site d'injection est habituellement lombaire. Il existe néanmoins une extension plus importante si l'injection est réalisée au niveau L2-L3 par rapport au niveau L3-L4 [112].

La position du patient est également un facteur de variation. Le niveau supérieur d'anesthésie est plus élevé si l'injection est réalisée en décubitus latéral immédiatement suivi du décubitus dorsal ; il est plus bas quand l'injection est réalisée en position assise [124]. De même, le passage en position de Trendelenburg modérée (10°) durant 60 secondes après l'injection permet d'obtenir une latence d'installation plus courte pour le bloc sensitif [44].

La direction de l'aiguille, ou plus exactement l'angle de l'aiguille avec le grand axe du rachis, peut également modifier le niveau d'anesthésie.

L'extension céphalique est supérieure de 1,6 métamères en moyenne lorsque cet angle est inférieur à 50° par rapport à un angle aiguille-rachis compris entre 70 et 100° [101].

La vitesse d'injection modifie théoriquement la dispersion de la solution dans le LCR. Lorsque l'injection est lente, la dispersion du liquide suit les lois de la pesanteur. Lorsqu'elle est rapide, elle suit la direction du biseau de l'aiguille. L'injection rapide s'accompagne d'un niveau supérieur d'anesthésie plus élevé que l'injection lente [3] ainsi que d'une durée d'action plus courte [102]. Ces effets seraient dus à l'imprégnation d'un plus grand nombre de racines par la solution AL [3]. Cependant, ceci n'est pas retrouvé avec des solutions hyperbares de tétracaïne ou de bupivacaïne injectées à travers des aiguilles de faible calibre [44]. Un effet similaire a été recherché avec l'utilisation du barbotage (aspirations et réinjections itératives). L'imprévisibilité de la hauteur de diffusion résultant de cet artifice limite son utilisation [72]. Le barbotage diminue la latence d'installation du bloc sensitif avec la tétracaïne et celle du bloc moteur avec la bupivacaïne [45]. Enfin, il modifie la densité des solutions hyper- et hypobares en la rapprochant de celle du LCR.

Facteurs liés à la solution injectée

Le volume, la densité, la concentration et la température sont susceptibles de modifier l'action des solutions anesthésiques.

Le volume injecté, pour une même solution hyperbare, conditionne l'étendue du bloc. Pour un volume de 1,5 à 4 ml, en position assise, l'étendue est proportionnelle au logarithme du volume injecté [4]. En décubitus, 1,5,2 et 3 ml de bupivacaïne hyperbare à 0,5 %, injectés en L2- L3 ou L3-L4, entraînent respectivement des niveaux supérieurs sensitifs en T10, T8 et T7 [105]. De ce fait, chez le patient en décubitus, le niveau supérieur pourra être modifié par l'emploi de volumes croissants de solution hyperbare (tableau I). Indépendamment du niveau, l'augmentation de la dose par augmentation du volume d'AL diminue la latence d'installation [4] et prolonge la durée du bloc, mais les variations interindividuelles sont très importantes [22, 113]. Pour les solutions isobares, l'augmentation du volume, entre 1 et 4 ml, modifie peu la durée et le niveau moyen de bloc sensitif, mais il existe une relative imprévisibilité du niveau sensitif supérieur [106]. Au total, on constate l'existence d'une corrélation positive entre le volume injecté et la durée des blocs moteur et sensitif [53].

La densité, ou masse volumique de la solution anesthésique par rapport à celle du LCR, détermine les trois grandes techniques de rachianesthésie : isobare, hyperbare et hypobare. Une solution est dite hypobare lorsque sa densité est inférieure à 1,000 et hyperbare lorsqu'elle est supérieure à 1,010. L'administration d'une solution de densité différente de celle du LCR permet de gouverner partiellement l'étendue du blocage.

Lorsque la solution est rendue hyperbare par adjonction de glucose à la concentration de 6 à 10 %, la hauteur du bloc peut en effet être ajustée en jouant sur la posture de l'opéré.

Injecté au sommet de la convexité. lombaire, le liquide se dirige, selon l'inclinaison donnée au rachis, vers la concavité sacrée ou dorsale. La position de Trendelenburg permet d'élever le niveau du bloc et la position de l'opéré est rectifiée dès que la hauteur désirée est atteinte. Inversement, une anesthésie en selle peut être obtenue en gardant le sujet assis quelques minutes, puis en position tête haute. Indépendamment du facteur positionnel, le niveau supérieur de bloc sensitif est plus important avec une solution hyperbare qu'avec une solution isobare de même concentration [5, 54]. De plus, l'hyperbaricité de la solution raccourcit légèrement la latence et la durée du bloc moteur et sensitif [113]. Le degré d'hyperbarie ne semble pas influencer la hauteur du bloc [22].

Quant à la durée du bloc sensitif, avec la tétracaïne, elle est identique, que l'on utilise la solution de glucose à 5 % ou celle à 8 %. A l'inverse, pour la bupivacaïne, la durée du bloc sensitif est plus longue pour les solutions à 8 % [46]. L'utilisation de solutions hypobares, obtenues par addition d'eau distillée, est moins fréquente. L'extension du bloc vers le haut est permise par la mise en position proclive car la solution hypobare tend à surnager dans le LCR. A l'inverse, la position déclive permet d'obtenir une anesthésie en selle. Le caractère hypoosmotique des solutions hypobares potentialise l'effet AL et permet, de ce fait, une réduction des doses. Les solutions isobares, fréquemment utilisées, se mélangent au LCR sans subir l'action de la pesanteur.

La hauteur de bloc ne dépend que du niveau de ponction et les changements de position n'influencent pas son étendue. En pratique, la densité des solutions est modifiée par la dilution dans le LCR. Ainsi, lorsque l'on souhaite réaliser une technique hyperbare, il faut utiliser des solutions franchement hyperbares, d'une densité supérieure ou égale à 1,022. De la même manière, les solutions isobares deviennent légèrement hypobares après dilution dans le LCR [11].

La concentration varie en fonction des AL utilisés. Les concentrations usuelles sont rappelées dans le tableau II. Peu de travaux récents s'intéressent à l'influence des modifications de ce facteur [22]. L'utilisation de bupivacaïne à 0,75 % est abandonnée par la plupart des auteurs.

Tableau II. - Caractéristiques cliniques des AL en solution hyperbare utilisés en Rachianesthésie

AL	Concentration AL (%)	Concentration sérum glucosé (%)	Latence (min)	Durée (min)		Posologie maximale
				Bloc moteur	Bloc sensitif
lidocaine	5	7 ,5	3-4	30,75	75-90	150
prilocaine	5	7,5	4-5	90-120	90-150	150
mepivacaine	4	10	5-8	90-120	120-180	100
dibucaine	0,5	6	5-8	160-180	180-220	15
bupivacaine	0,5	8	8-12	120-180	150-220	22,5
tétracaine	1	10	4-8	160,240	200-240	20

Nielsen et coll. [70] ont récemment montré que des solutions à 0,5 % et 0,25 % de bupivacaïne isobare procurent une rachianesthésie dont la latence d'installation, l'extension céphalique maximale et la durée sont strictement comparables.

La température de la solution peut également modifier le comportement de l'AL dans le LCR [100]. La densité des solutions varie en effet de façon inverse à la température. Ainsi, les solutions isobares sont légèrement hyperbares à température ambiante, puis deviennent légèrement hypobares après dilution dans le LCR [7]. Chez un patient maintenu en position assise pendant trois minutes, la bupivacaïne isobare à 0,5 % se comporte comme une solution hyperbare à 4 °C et induit un niveau d'analgésie moins élevé que la même solution à 37 °C [102]. Cette donnée n'est pas retrouvée en décubitus latéral. Dans cette position, on constate néanmoins un allongement de la durée du bloc sensitif lorsque la solution est portée à 37 °C [7, 102]. Cet effet pourrait résulter d'une diminution de la constante de dissociation (pKa) de l'AL dont le pourcentage de forme ionisée diminue et accroît ainsi sa pénétration dans les structures nerveuses [95].

Facteurs liés au LCR

Les facteurs liés au LCR ont peu d'influence dans les conditions physiologiques.

La pression moyenne du LCR est de 148 mmH2O. Peu susceptible de varier à l'état normal, elle peut être augmentée par l'existence de lésions nerveuses tumorales ou inflammatoires, par les troubles de la circulation du LCR, par les séquelles des atteintes inflammatoires du système nerveux central, par l'hypertension artérielle et par l'insuffisance cardiaque congestive. Les contractions musculaires du travail obstétrical l'augmentent également ainsi que l'hypercapnie, tandis que l'hypocapnie et l'hypothermie la diminuent. Les variations de volume du LCR peuvent modifier le comportement des anesthésiques mis en solution. Lorsque ce volume diminue, la dispersion de l'AL est accrue entraînant un niveau supérieur d'anesthésie plus élevé pour une même dose. Diverses circonstances peuvent réduire le volume du LCR comme la dilatation des plexus veineux périduraux lors de la grossesse, l'hypertrophie idiopathique de la graisse péridurale, la compression cave, l'ascite et l'obésité importantes. Enfin, les caractéristiques anthropomorphiques des patients rendent compte des variations du volume de l'espace sous-arachnoïdien.

Les éventuelles variations de la protéinorachie, de la chlorurorachie et/ou du pH du LCR ont peu d'influence [49]. Divers états pathologiques, déjà cités, peuvent influencer la distribution des AL en modifiant la densité du LCR. Ainsi, la durée de la rachianesthésie à la bupivacaïne est raccourcie chez l'insuffisant rénal chronique [75]. Enfin, il faut citer des modifications spécifiques telle l'augmentation du taux de progestérone dans le LCR de la parturiente qui potentialise l'action des AL [26].

Facteurs liés au patient

L'âge, le poids et la taille des opérés peuvent faire varier le comportement des solutions anesthésiques dans le LCR.

L'âge, modifie l'anatomie rachidienne et réduit le calibre des trous de conjugaison sans incidence notable sur la rétrodiffusion des AL vers les espaces paravertébraux. A l'inverse, l'augmentation de la densité du LCR avec l'âge favorise une plus grande diffusion de l'AL [80]. Avec la bupivacaïne 0,5 % isobare [118] et hyperbare [119], pour un volume identique de solution, le niveau supérieur d'anesthésie est accru chez le patient âgé alors que la latence d'installation du bloc est allongée [83]. La durée des blocs moteur et sensitif n'est par contre pas modifiée. Pour certains, la quantité d'AL administrée doit être réduite d'environ 40 % chez le grand vieillard, mais cette notion est controversée. Les particularités de la physiologie du LCR chez l'enfant rendent également compte des caractéristiques de la rachianesthésie. Le volume du LCR est particulièrement important (4 ml/kg contre 2 ml/kg chez l'adulte) ainsi que sa vitesse de renouvellement. Ces notions expliquent chez le nouveau-né la courte durée de la rachianesthésie, ainsi que la régression rapide d'une rachianesthésie totale accidentelle.

La taille a une influence diversement évaluée selon les auteurs. Pour certains, il existe une corrélation négative entre l'extension de l'anesthésie et la taille des sujets [81]. Ceci est attribué à l'augmentation du volume de l'espace sous-arachnoïdien avec la taille et à la quantité plus importante de LCR dans laquelle se dilue l'AL. Pour d'autres, les variations de taille n'ont aucune influence sur les caractéristiques cliniques de la rachianesthésie [65, 73]. En pratique, le paramètre taille n'est pris en considération que chez l'enfant.

Le poids est également un facteur controversé. Les variations de poids, ou mieux d'index de masse corporelle (BMI " body mass index " = poids (kg)/taille (cm2)) semblent avoir peu d'influence lorsque l'on emploie la bupivacaïne hyperbare [73, 81, 107]. Néanmoins, chez l'obèse et la parturiente, un bloc de niveau élevé peut survenir de façon imprévue [107, 113], mais aucune relation fiable et reproductible n'a pu être établie entre la taille, le poids, le BMI et l'extension de l'anesthésie. Par contre, avec la bupivacaïne isobare, le niveau supérieur d'anesthésie augmente constamment et ce de façon corrélée avec le BMI [81].