MEGA – Modélisation des Echanges Gazeux Alvéolo-capillaires

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Name of the project : MEGA – Modélisation des Echanges Gazeux Alvéolo-capillaires

Type of project : Research projects

Summary:

La crise liée à la COVID-19 a vu l’explosion du nombre de patients dans les services de réanimation pour cause de SDRA (Syndrome de Détresse Respiratoire Aigu). Une controverse agite cependant la communauté médicale quant à la physiopathologie des SDRA liés à la COVID-19. Cela complique le travail des anesthésistes réanimateurs qui reçoivent des informations divergentes concernant la prise en charge des patients atteints de formes graves de la COVID-19. Cette absence de consensus révèle les limites actuelles quant à la connaissance du virus et ses conséquences sur les personnes infectées.

Différentes théories ont été élaborées pour expliquer l’oxygénation insuffisante des patients, dont une consiste par exemple à lui conférer une origine circulatoire . Cette hypothèse suggère l’existence de microthrombi dans les capillaires pulmonaires, à cause desquels la ventilation en pression positive, classiquement utilisée pour les patients atteints de SDRA, pourrait accroitre le phénomène d’ischémie (diminution de l’influx sanguin) et perturber les échanges gazeux en imposant une contrainte mécanique sur les micro-vaisseaux. Mais pourquoi les échanges gazeux ne se font plus correctement ? Comment expliquer qu’une quantité insuffisante d’oxygène traverse la paroi alvéolo-capillaire pour atteindre le système circulatoire, et réciproquement qu’une quantité trop faible de dioxyde de carbone est évacuée du sang par la respiration ?

Le projet MEGA propose d’étudier par la simulation les échanges gazeux alvéolo-capillaires afin de mieux comprendre les phénomènes à l’origine de l’hypercapnie (excès de CO2 dans le sang) des patients atteints d’une forme grave de la COVID19. Pour ce faire, il s’agira de développer un modèle mathématique phénoménologique simplifié de ces échanges, permettant de corréler les évolutions des constantes physiologiques circulatoires et respiratoires.

Au-delà du développement d’un modèle, le projet MEGA vise à mieux comprendre les spécificités du SDRA-C par rapport aux autres SDRA en testant les différentes hypothèses émises par les cliniciens dans la littérature et ainsi identifier le mécanisme le plus pertinent. Dans un second temps, le modèle permettra de suggérer et tester in silico des stratégies thérapeutiques alternatives (évolution des respirateurs actuels, optimisation des protocoles ventilatoires).

Ce modèle une fois calibré et validé sur des données cliniques permettra d’identifier les stratégies de prises en charge optimale (pression pulmonaire, viscosité du sang, volume de sang dans les capillaires pour décrire les effets de fibrose, compliance thoracique, …) pour améliorer l’état physiologique dont notamment le niveau d’oxygénation du sang qui est le point critique de la COVID19. L’objectif du projet MEGA est d’améliorer à terme la prise en charge des patients atteints de formes graves de la COVID19 en fournissant un outil d’aide à la décision aux anesthésistes-réanimateurs dans leurs choix thérapeutiques.

Partenaires:

Université Gustave Eiffel – Laboratoire de biomécanique Appliquée AP-HM : Unité Covid du service de réanimation de l’hôpital de la Timone Hôpital d’Instruction des Armées Ste Anne (Toulon) et Laveran (Marseille)

Name of supervisor(s) : Claire Bruna Rosso (LBA) et Salah Boussen (AP-HM)

Start and end of the project : 3 May 2021 - 30 April 2022

Duration : 12 mois