Variabilité de la fréquence cardiaque et tests de réflexe cardiovasculaire pour l’évaluation des fonctions autonomes dans la prééclampsie
Abstract
Des altérations du contrôle cardiovasculaire autonome ont été impliquées pour jouer un rôle étiologique important dans la prééclampsie. La présente étude a été conçue pour évaluer les fonctions autonomes chez les femmes enceintes prééclamptiques et comparer les valeurs avec celles de femmes enceintes normotendues et de témoins sains non enceintes. L’évaluation des fonctions autonomes a été réalisée par des tests de réflexe cardiovasculaire et par l’analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC). Les tests de réflexe cardiovasculaire comprenaient le test de respiration profonde (DBT) et le test du couché debout (LST). La VRC a été analysée dans le domaine temporel et fréquentiel afin de quantifier le tonus du système nerveux autonome au niveau du cœur. Les mesures du domaine temporel comprenaient l’écart-type des intervalles R-R normaux (SDNN) et la racine carrée des différences quadratiques moyennes des intervalles R-R successifs (RMSSD). Dans le domaine fréquentiel, nous avons mesuré la puissance totale (TP), la puissance haute fréquence (HF), la puissance basse fréquence (LF) et le rapport LF/HF. Les tests de réflexe cardiovasculaire ont montré un déficit parasympathique significatif chez les femmes prééclamptiques. Parmi les paramètres de la VRC, le groupe prééclamptique présentait des valeurs plus faibles de SDNN, RMSSD, TP, HF et LF (ms2) et une valeur plus élevée de LF en unités normalisées ainsi qu’un rapport LF/HF élevé par rapport aux témoins enceintes et non enceintes normotendus. De plus, les femmes enceintes normotendues présentaient des valeurs plus faibles de la composante SDNN, TP, et LF à la fois en puissance absolue et en unités normalisées par rapport aux femmes non enceintes. Les résultats confirment que la grossesse normale est associée à des perturbations autonomes qui s’exagèrent dans l’état de prééclampsie.
1. Introduction
La prééclampsie, syndrome affectant 5 à 7% des grossesses, est caractérisée par une hypertension et une protéinurie d’apparition récente qui se développent après 20 semaines de gestation chez une femme auparavant normotendue et non protéinurique . Il s’agit d’une cause importante de morbidité et de mortalité maternelles et fœtales. Malheureusement, la physiopathologie précise de cette maladie aux multiples facettes reste difficile à cerner. Des études antérieures ont démontré qu’une altération de la fonction autonome peut jouer un rôle central dans le développement de la prééclampsie. Bien que différentes méthodes aient été utilisées pour évaluer le contrôle cardiovasculaire autonome dans la prééclampsie, les données disponibles sont rares et fournissent des informations contradictoires sur l’état des fonctions autonomes dans la grossesse prééclamptique. Certaines études ont mis en évidence le rôle du dysfonctionnement autonome dans la prééclampsie, mais l’étude d’Eneroth et Storck n’a montré aucune différence significative entre les femmes prééclamptiques et les femmes enceintes normotendues en ce qui concerne les paramètres du domaine fréquentiel du VRC. En outre, le rôle des deux divisions du système nerveux autonome dans la prééclampsie reste controversé, une étude ayant constaté une augmentation de l’activité sympathique dans la prééclampsie, tandis qu’une autre étude l’a décrite comme un état d’hyperactivité sympathique avec une diminution du contrôle parasympathique de la fréquence cardiaque. L’évaluation des fonctions autonomes cardiaques peut être réalisée en combinant des tests de réflexe cardiovasculaire et la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC). Ces deux tests sont quantitatifs, reproductibles, non invasifs et sûrs, avec un risque minimal, voire nul, pour la mère et le fœtus. La VRC est une mesure du tonus autonome cardiaque et les tests de réflexe cardiovasculaire mesurent les changements réflexes de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle en réponse à des stimuli standardisés et évaluent ainsi la réactivité cardiovasculaire au stress. La combinaison de la VRC et des tests de réflexe cardiovasculaire peut fournir une évaluation étendue et complète des fonctions autonomes cardiaques. Cependant, à notre connaissance, il n’y a pas eu d’étude précédente utilisant la combinaison de la VRC et des tests de réflexes cardiovasculaires autonomes pour évaluer les fonctions autonomes dans la prééclampsie. La présente étude a donc été conçue pour élucider l’étendue et le modèle de dysfonctionnement autonome dans la prééclampsie en utilisant à la fois la VRC et les tests de réflexe cardiovasculaire conventionnels et pour comparer ces indices cardiovasculaires avec ceux des femmes enceintes et non enceintes normales. Dans les tests de réflexe cardiovasculaire, nous avons évalué la fonction cardiovagale en mesurant la réponse de la fréquence cardiaque à la respiration profonde et à la position debout, tandis que la réponse de la pression sanguine à la position debout a été mesurée comme un indice de la fonction adrénergique. Les résultats de la présente étude peuvent conduire à une meilleure compréhension de la régulation cardiovasculaire dans la prééclampsie et peuvent éventuellement déterminer si les tests autonomes pourraient être utiles pour distinguer la grossesse normale de la grossesse hypertensive et s’ils pourraient être pertinents dans l’identification précoce des patients présentant un risque accru de prééclampsie afin que les meilleurs soins prénatals pour la mère et son bébé puissent être fournis.
2. Méthodes
2.1. Sujets
Les participants à l’étude comprenaient 120 femmes : 40 femmes atteintes de prééclampsie, 40 femmes enceintes normotendues qui correspondaient aux femmes prééclamptiques en ce qui concerne l’âge, la période de gestation et l’indice de masse corporelle, et 40 femmes non enceintes en bonne santé et d’âge similaire. La prééclampsie a été définie comme la survenue d’une hypertension (pression artérielle systolique ≥140 mm Hg ou pression artérielle diastolique ≥ 90 mm Hg) après 20 semaines de gestation chez une femme qui est normotendue auparavant, et d’une protéinurie (présence de 300 mg ou plus de protéines dans un échantillon d’urine de 24 h ou ≥ 2+ à la bandelette) . Les critères d’exclusion étaient la grossesse multiple, le diabète sucré, l’hypertension chronique, les maladies du foie, les troubles thyroïdiens, les maladies auto-immunes, les maladies rénales et les conditions inflammatoires. Toutes les femmes enceintes ont été recrutées dans la clinique prénatale du département d’obstétrique et de gynécologie de l’hôpital VMMC & Safdarjung et les témoins non enceintes en bonne santé ont été choisis au hasard parmi le personnel de l’hôpital. Les tests de la fonction autonome cardiaque ont été réalisés dans le département de physiologie, VMMC & Safdarjung Hospital, New Delhi, Inde.
2.2. Conception de l’étude
L’étude a reçu l’autorisation éthique du comité éthique institutionnel du VMMC et de l’hôpital Safdarjung, New Delhi, Inde. Tous les participants ont donné un consentement éclairé écrit pour leur participation à l’étude. Le jour des tests, un historique médical détaillé a été obtenu ainsi que des variables démographiques et anthropométriques. Les tests de la fonction autonome cardiaque comprenaient des tests de réflexe cardiovasculaire et une analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque. Les tests ont été effectués le matin après 10 minutes de repos en décubitus dorsal dans une pièce calme où la température ambiante était comprise entre 22°C et 24°C. Les sujets ont reçu l’instruction d’éviter le thé ou la caféine 12 heures avant le test et ont été invités à se présenter au laboratoire au moins 2 heures après un petit-déjeuner léger. Avant l’enregistrement, la pression artérielle et la fréquence cardiaque au repos ont été mesurées en position couchée confortable.
2.2.1. Variabilité de la fréquence cardiaque (VRC)
Les paramètres de la VRC ont été dérivés d’enregistrements d’électrocardiogrammes (ECG) de 5 minutes en configuration plomb II en position couchée à l’aide du système d’acquisition de données Powerlab, AD Instruments. Il a été demandé aux sujets de se détendre, de respirer normalement et de ne pas bouger, parler ou dormir pendant la procédure. Les mesures du domaine temporel comprenaient le SDNN et le RMSSD, tous deux exprimés en millisecondes (ms). Les indices du VRC dans le domaine fréquentiel ont été calculés à l’aide de la transformation de Fourier rapide et comprenaient la puissance à très basse fréquence (VLF), la puissance à basse fréquence (LF) (0,04-0,15 Hz), la puissance à haute fréquence (HF) (0,15-0,4 Hz) et la puissance totale (TP). La mesure de la TP, de la VLF, de la LF et de la HF a été effectuée en unités absolues exprimées en ms2. Cependant, LF et HF ont également été mesurées en unités normalisées (nu), qui représentent la valeur relative de chaque composante de puissance en proportion de la puissance totale moins la composante VLF. La normalisation réduit l’effet des changements de la puissance totale sur les valeurs des composantes LF et HF et représente un comportement équilibré de deux divisions de l’innervation autonome. Le rapport entre les puissances LF et HF a également été calculé comme mesure de l’équilibre sympathovagal. Le SDNN est une mesure de l’activité sympathique et parasympathique combinée, et le RMSSD représente l’activité parasympathique. Dans le domaine fréquentiel, la puissance LF indique un mélange d’action des composantes sympathiques et parasympathiques sur la fréquence cardiaque avec une prédominance des sympathiques, tandis que la puissance HF reflète la modulation parasympathique de la fréquence cardiaque .
2.2.2. Tests de réflexe autonome cardiovasculaire
Les tests de réflexe cardiovasculaire comprenaient un test de respiration profonde et un test de passage de la position couchée à la position debout. La réponse de la fréquence cardiaque à la respiration profonde (fréquence cardiaque delta et rapport expiration : inspiration) et à la position debout (rapport 30:15) reflète la modulation parasympathique tandis que la réponse de la pression artérielle systolique à la position debout a été utilisée comme mesure de la fonction sympathique. Pendant les tests, un ECG en dérivation II ainsi que des tracés respiratoires stéthographiques ont été obtenus sur le physiographe de l’étudiant, pour surveiller la fréquence cardiaque et la respiration, respectivement, et la surveillance automatisée de la pression artérielle (PA) a été effectuée à l’aide d’un appareil Omron. La procédure brève des tests réflexes est la suivante .
Test de respiration profonde (DBT) : le patient était assis tranquillement et on lui a demandé de respirer doucement, lentement et profondément à 6 respirations/min. (5 secondes d’inspiration et 5 secondes d’expiration), un rythme qui produit une variation maximale de la fréquence cardiaque. La fréquence cardiaque a été mesurée à partir de l’ECG. La fréquence cardiaque delta était la différence entre la fréquence cardiaque maximale et la fréquence cardiaque minimale pendant l’inspiration et l’expiration, moyennée sur 6 cycles. Le rapport E : I était le rapport entre l’intervalle R-R le plus long pendant l’expiration et l’intervalle R-R le plus court pendant l’inspiration, moyenné sur 6 cycles.
Test de mise en station debout (LST) : les réponses de la fréquence cardiaque et de la PA à la station debout ont été enregistrées. Le sujet a reçu l’instruction de se lever dans les 3 s et la PA et la fréquence cardiaque ont été enregistrées au départ et à 0,5, 1, 2 et 4 minutes après la position debout. Le rapport 30:15 a été calculé comme le rapport entre l’intervalle R-R le plus long au 30ème battement ou aux alentours et l’intervalle R-R le plus court au 15ème battement ou aux alentours. La différence entre la pression artérielle systolique (PAS) au repos et la PAS la plus basse après la position debout a été enregistrée.
2.3. Analyse statistique
L’analyse statistique a été réalisée par le programme SPSS pour Windows, version 17.0. Les variables continues sont présentées sous forme de moyenne ± SD, et les variables catégorielles sont présentées sous forme de nombres absolus et de pourcentage. La normalité des données a été vérifiée avant l’analyse statistique à l’aide du test de Shapiro-Wilk. Les variables continues normalement distribuées ont été comparées par ANOVA. Si la valeur F était significative et que la variance était homogène, le test de comparaison multiple de Tukey a été utilisé pour évaluer les différences entre les différents groupes ; sinon, le test T2 de Tamhane a été utilisé. Le test de Kruskal Wallis a été utilisé pour les variables qui n’étaient pas normalement distribuées et des comparaisons supplémentaires ont été effectuées à l’aide du test U de Mann-Whitney. Les variables catégorielles ont été analysées à l’aide du test du chi carré. Pour tous les tests statistiques, une valeur p inférieure à 0,05 a été prise pour indiquer une différence significative.
3. Résultats
Le tableau 1 montre les caractéristiques de base des sujets de l’étude. Les trois groupes étaient bien appariés en ce qui concerne l’âge. En outre, le groupe prééclamptique ne différait pas significativement des femmes enceintes normotendues en ce qui concerne la période de gestation et l’indice de masse corporelle. Cependant, les femmes atteintes de prééclampsie avaient un IMC significativement plus élevé que les femmes non enceintes. Comme prévu, les valeurs de la pression artérielle systolique et diastolique ainsi que la fréquence cardiaque étaient significativement plus élevées dans le groupe prééclampsie par rapport aux femmes enceintes et non enceintes normotendues.
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Values are expressed as mean ± standard deviation; n, number of subjects; SBP, systolic blood pressure; DBP, diastolic blood pressure; p < 0.05 versus normal non pregnant females; < 0.05 versus normotensive pregnant females.
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Analysis of time domain parameters of HRV revealed a significantly less SDNN as well as RMSSD in preeclamptic group in comparison to normotensive pregnant and nonpregnant females. Furthermore, value of SDNN in normotensive pregnant females was significantly lower compared to nonpregnant group (Figure 1).
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Representative recordings of spectrum power of heart rate are depicted in Figure 2. L’analyse spectrale a montré des valeurs significativement plus faibles de la puissance totale (TP), HF (ms2), LF (ms2) HF (nu), et des valeurs plus élevées de LF nu et du rapport LF/HF dans le groupe prééclampsie par rapport au groupe des femmes enceintes normotendues ainsi que des femmes non enceintes. En outre, les femmes enceintes normotendues présentaient des valeurs de TP, LF (ms2) et LF (nu) significativement plus faibles que les femmes non enceintes (Figures 3 et 4).
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Table 2 depicts the results of cardiovascular reflex tests in different groups. Cardiovagal control as measured by 30: 15 ratio during LST, delta heart rate, and E: I ratio during DBT was significantly reduced in preeclamptic women as compared to normotensive pregnant and nonpregnant groups. However, blood pressure response to standing, which is a measure of adrenergic function, was comparable in all three groups.
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Values are expressed as mean ± standard deviation; n, number of subjects; 30:15 ratio, immediate heart rate response to standing; p < 0.05 versus normal non pregnant females; < 0.05 versus normotensive pregnant females.
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4. Discussion
Although individual change in autonomic tone and cardiovascular reactivity has been reported in previous studies, to the best of our knowledge, this is the first study in preeclamptic women in which resting cardiac autonomic tone as well as cardiovascular reactivity to stress was evaluated by employing a combination of HRV and cardiovascular reflex tests. La présente étude a mis en évidence un déficit parasympathique significatif, une hyperactivité sympathique et un déséquilibre sympathovagal chez les femmes prééclamptiques par rapport aux femmes enceintes normotendues et aux témoins non enceintes. Le décrément parasympathique est évident à partir des valeurs significativement plus basses de RMSSD, HF (ms2), et HF (nu) dans le groupe pré-éclamptique. Une augmentation de la LF (nu) indique une plus grande influence sympathique, tandis qu’un rapport LF/HF plus élevé indique un déséquilibre sympathovagal, contribué par une dominance sympathique et un retrait vagal chez les femmes atteintes de prééclampsie. Les résultats des tests de réflexe cardiovasculaire ont démontré une réduction du contrôle parasympathique avec un contrôle sympathique comparable de la fréquence cardiaque chez les femmes prééclamptiques par rapport aux deux autres groupes. Les trois groupes étaient bien appariés pour l’âge et il n’y avait pas de différence d’IMC et de période de gestation entre les deux groupes de femmes enceintes, minimisant ainsi les effets de ces facteurs de confusion.
Nos résultats de VRC sont cohérents avec certaines des études précédentes sur le terrain . L’étude de Yang et al. a démontré une valeur plus faible de HF et un rapport LF/HF plus élevé chez les femmes prééclamptiques par rapport aux femmes normales enceintes et non enceintes . D’autre part, certaines études ont obtenu des résultats contraires aux nôtres, comme celle d’Eneroth et Storck, qui ont observé des intervalles NN significativement plus longs mais des valeurs comparables des paramètres du domaine fréquentiel du VRC chez les patientes atteintes de prééclampsie. De plus, l’étude de Weber et al. a démontré une augmentation du VRC et des valeurs plus élevées de SDNN et RMSSD chez les femmes souffrant de prééclampsie tardive mais pas précoce par rapport aux contrôles sains . Les auteurs ont suggéré une meilleure adaptation médiée par le système nerveux autonome dans la prééclampsie tardive. Les résultats divergents de ces deux études pourraient être attribués à la taille relativement faible de l’échantillon utilisé dans ces études. En outre, Eneroth et Storck ont évalué le VRC par un monitoring Holter ECG de 24 heures .
Les femmes enceintes normotendues de notre étude ont démontré des valeurs significativement plus faibles de SDNN, TP, LF (nu), et LF (ms2) par rapport aux femmes non enceintes. La réduction du SDNN et du TP signifie une réduction de la VRC globale et un LF faible indique une modulation sympathique réduite de la fréquence cardiaque. Ces résultats sont cohérents avec ceux de Stein et al. et d’Ekholm et al. mais pas avec ceux de Greenwood et al. qui ont signalé une augmentation de la production sympathique centrale lors d’une grossesse normale. Les résultats divergents pourraient être dus à une variation dans la méthodologie, car l’étude de Greenwood et al. a mesuré l’activité nerveuse sympathique musculaire par microneurographie alors que nous avons évalué le tonus sympathique au repos par l’analyse de la VRC. En ce qui concerne les tests de réflexe cardiovasculaire, notre étude a montré une réduction significative de la modulation parasympathique mais aucune différence dans la modulation sympathique de la fréquence cardiaque chez les femmes pré-éclamptiques par rapport aux deux autres groupes. Par conséquent, les patientes prééclamptiques de notre étude ont montré un tonus vagal réduit et une pulsion sympathique augmentée au repos et une réponse parasympathique encore plus émoussée aux stimuli stressants.
Comme la composante neuronale est un déterminant majeur du tonus du muscle lisse vasculaire périphérique, l’hyperactivité sympathique, telle qu’observée dans notre étude, peut être un facteur contributif important dans le développement de l’hypertension et de l’hypoperfusion dans la prééclampsie. En plus de l’hyperactivité sympathique, la réduction du contrôle cardiaque parasympathique contribue également de manière significative à la physiopathologie de la prééclampsie, car il a été signalé que les femmes en âge de procréer ont une régulation parasympathique prédominante qui joue un rôle crucial dans la réinitialisation de la régulation liée à la grossesse, fournissant une protection pour une grossesse saine. Lorsque l’innervation parasympathique est réduite, cet apport protecteur n’existe plus et, en outre, une pulsion sympathique accrue augmente le tonus vasoconstricteur, induisant ainsi une augmentation soutenue de la pression artérielle. Sur la base des résultats de la présente étude, nous ne pouvons pas nous prononcer de manière concluante sur la raison possible du dérèglement autonome dans la prééclampsie, mais nous ne pouvons que spéculer sur la base d’études antérieures. L’une des raisons possibles est que, dans la prééclampsie, l’hypoxie intermittente associée à une respiration dysrythmique et à la désynchronisation cardio-pulmonaire qui en résulte entraîne une activation sympathique, ce qui réduit considérablement l’équilibre vagal. Une autre hypothèse affirme que, dans la prééclampsie, l’excitation continue du centre sympathique résulte de l’hypertrophie de l’utérus gravide .
Quelle que soit la raison du dysfonctionnement autonome, la prééclampsie peut être associée à de graves conséquences, augmentant la mortalité et la morbidité maternelles ainsi que fœtales . Les femmes prééclamptiques peuvent être prédisposées aux maladies cardiovasculaires prématurées, et les enfants issus de grossesses prééclamptiques peuvent présenter un risque plus élevé d’accident vasculaire cérébral, de maladie coronarienne et de syndrome métabolique à un âge plus avancé. Il est donc impératif de prendre en charge efficacement la prééclampsie. L’évaluation non invasive des fonctions autonomes dans la partie précoce de la grossesse pourrait être utile pour la prédiction, le diagnostic opportun et la gestion efficace de la prééclampsie, réduisant ainsi les risques d’effets secondaires et de dommages aux organes terminaux chez ces patients.
La présente étude a certaines limites qui doivent être mentionnées. Premièrement, nous n’avons pas mesuré les catécholamines sériques ou d’autres méthodes d’évaluation de l’activité autonome. Deuxièmement, l’analyse du VRC dans notre étude est basée sur un enregistrement ECG de 5 minutes. Bien qu’il s’agisse d’une durée d’enregistrement courte, elle est préconisée par le groupe de travail de la Société européenne de cardiologie et de la Société nord-américaine de stimulation et d’électrophysiologie. En outre, la VRC et les tests de réflexe cardiovasculaire utilisés dans notre étude sont des mesures non invasives, bien établies, validées et sans risque du statut autonome. Enfin, nous n’avons pas enregistré la fréquence respiratoire pendant les mesures de la VRC ; cependant, avant l’enregistrement, les sujets ont reçu l’instruction de respirer normalement et pendant l’enregistrement, la respiration a été surveillée par inspection directe.
5. Conclusion
Les résultats de notre étude démontrent une réduction de la modulation autonome vagale et une augmentation de la modulation autonome sympathique dans la prééclampsie. De plus, nous avons observé une réduction du VRC global chez les femmes enceintes normotendues de notre étude, indiquant ainsi que même une grossesse normale sans aucune complication est associée à un impact significativement altéré sur le contrôle cardiovasculaire autonome. Notre étude renforce l’idée que la mesure du tonus autonome au repos par la VRC et de la réactivité aux stimuli stressants, par des tests de réflexe cardiovasculaire, peut être pertinente pour le dépistage précoce de la prééclampsie ainsi que pour le suivi clinique des patientes dont la prééclampsie est avérée. Les tests de réflexe cardiovasculaire et la VRC sont des mesures sûres et non invasives des fonctions autonomes et ces tests sont suffisamment sensibles pour détecter une dysautonomie même subclinique. Les tests de réflexe prennent du temps et nécessitent une coopération considérable du patient. Cependant, l’analyse de la VRC est un outil de diagnostic fiable et facile à utiliser pour les dysfonctionnements autonomes.