La soutenance de thèse de Nicolas Segond (équipe PRETA) aura lieu jeudi 11 septembre 2025 à 14h et portera sur le thème : 

« Physiologie ventilatoire durant la réanimation cardio-pulmonaire à plat et surélevée »

« Physiology of ventilation during flat and head-torso elevation cardiopulmonary resuscitation »

 

Lieu : Amphithéâtre Inférieur Sud, Bâtiment Jean Roget, Faculté de Médecine - secteur santé, 23 avenue Maquis du Grésivaudan 38700 La Tronche

 

Composition du jury :

• Guillaume DEBATY, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, Université Grenoble Alpes, Directeur de thèse
• Damien VIGLINO, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, Université Grenoble Alpes, Co-directeur de thèse
• Alice HUTIN, Praticienne Hospitalière HDR, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris, Rapporteure
• Karim TAZAROURTE, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, Université Claude Bernard Lyon 1, Rapporteur
• Renaud TISSIER, Professeur des Universités, Ecole Nationale Vétérinaire d'Alfort, Examinateur
• Julie FONTECAVE-JALLON, Maîtresse de Conférence, Université Grenoble Alpes, Examinatrice
• Dominique SAVARY,, Praticien Hospitalier HDR, Centre Hospitalier Universitaire d'Angers, Examinateur

 

 Résumé en français :

Moins de 10% des patients survivent après un arrêt cardiaque. La ventilation durant la réanimation cardiopulmonaire (RCP) est un élément clé de la prise en charge, mais dont la physiologie reste insuffisamment étudiée. Alors que les compressions thoraciques assurent la perfusion des organes, une ventilation efficace est nécessaire pour permettre leur oxygénation. Il a été proposé de surélever la tête et le tronc à 35° durant la RCP, en association avec une compression-décompression active et une valve d’impédance, afin d’améliorer l’hémodynamique globale et la perfusion cérébrale. Toutefois, les interactions complexes entre compressions et ventilation ainsi que l’influence de la surélévation de la tête et du tronc n'étaient que peu étudiés. De plus, la définition des paramètres ventilatoires mesurés durant les compressions thoraciques n’étaient pas clairement décris.

A partir des courbes de débit et de pression recueillies à la sortie des voies aériennes, nous avons défini de façon précise la méthode de calcul de nombreux paramètres ventilatoires, et plus particulièrement : le volume courant inspiratoire (VTi), le volume courant expiratoire (VTe), le reversed-airflow inspiratoire et de la pression inspiratoire maximale (Pmax). À partir de ces paramètres, nous avons mené plusieurs études expérimentales sur modèles cadavérique et animal qui ont permis d’étudier la physiologie ventilatoire durant la RCP à plat et surélevée.

Pour délivrer une ventilation efficace, les voies aériennes nécessitent d'être contrôlées. Nous avons conduit une étude comparative qui a montré que les différents dispositifs de ventilation influencent significativement les VTe, les Pmax et les fuites entre les volumes courants inspiratoires et expiratoires (VTi-VTe). L’élévation de la tête et du thorax (HTE) améliore encore ces paramètres, en particulier en réduisant les fuites avec les dispositifs non étanches. A l’aide d’une autre étude, nous avons exploré les effets combinés de différentes positions (à plat, à 18°, et à 35°), de la pression expiratoire positive (PEEP) et de l’usage d'une valve d'impédance (ITD). Nous avons montré que la position tête et tronc surélevés est associée à une diminution des VTi mais aussi des Pmax, suggérant un effet protecteur au niveau pulmonaire de cette position. Enfin, à l’aide d’une étude multi-modèles sur modèles porcin et cadavérique, nous avons confirmé ces résultats et montré que la surélévation de la tête et du tronc était associée à une diminution de la pression nécessaire à l’ouverture des voies aériennes, une meilleure compliance du système respiratoire et une diminution des pertes de volume pulmonaires sous la capacité résiduelle fonctionnelle.

Ces résultats confirment l’impact de la surélévation de la tête et du tronc sur la physiologie ventilatoire durant la RCP. Ils confirment aussi l’importance de l’étude des différentes stratégies ventilatoires durant la RCP, afin d'optimiser la ventilation dans le but d'améliorer la survie des patients victimes d'un arrêt cardiaque.

 

 Résumé en anglais :

Despite advances in resuscitation science, survival after cardiac arrest remains below 10%. While ventilation is a cornerstone of cardiopulmonary resuscitation (CPR), its underlying physiological mechanisms are still insufficiently understood. While chest compressions are essential to maintain organ perfusion, effective ventilation is required to ensure adequate oxygenation. Head and thorax elevation (HTE) at 35°, combined with active compressiondecompression and an impedance threshold device (ITD), has been proposed to improve overall hemodynamics and cerebral perfusion. However, the complex interactions between chest compressions and ventilation — and the specific impact of head and thorax elevation (HTE) on pulmonary physiology — remain poorly understood and have been insufficiently investigated. Moreover, ventilatory parameters measured during ongoing chest compressions have lacked clear, consistent, and standardized definitions.

Using flow and pressure waveforms collected at the airway opening, we precisely defined calculation methods for several key ventilatory parameters, particularly: inspiratory tidal volume (VTi), expiratory tidal volume (VTe), inspiratory reversed airflow, and peak inspiratory pressure (Pmax). Based on these parameters, we conducted several experimental studies in both cadaveric and animal models to investigate ventilation physiology during flat and elevated CPR.

Since effective ventilation requires airway control, we conducted a comparative study demonstrating that different airway management devices significantly influence VTe, Pmax, and leakage (VTi–VTe). Head and thorax elevation further improved these parameters, notably by reducing leaks when non-sealed devices were used. In another study, we explored the combined effects of body position (flat, 18°, and 35°), positive end-expiratory pressure (PEEP), and ITD use. We found that HTE was associated with lower VTi and Pmax, suggesting a potential protective effect on the lungs. Finally, through a multi-model study involving pig and cadaver models, we confirmed these findings and showed that HTE was associated with reduced airway opening pressure, improved respiratory system compliance, and decreased pulmonary volume loss below functional residual capacity.

These results confirm the impact of head and thorax elevation on ventilation physiology during CPR. They also highlight the importance of studying various ventilation strategies to optimize oxygen delivery and ultimately improve survival in cardiac arrest patients.

 

Mots Clés / Keywords :

arrêt cardiaque, ventilation, réanimation cardiopulmonaire, physiologie ventilatoire.

cardiac arrest, ventilation, cardiopulmonary resuscitation, respiratory physiology.