Les mammifères peuvent respirer via le rectum en cas d’insuffisance respiratoire

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Même si le système pulmonaire demeure le moteur principal de la respiration chez les mammifères, d’autres dispositifs existent en cas d’urgence physiologique. En effet, certains mammifères comme les porcs et les rongeurs, ont la possibilité de respirer également via leur muqueuse rectale. Des chercheurs ont récemment montré que l’injection directe d’oxygène gazeux et sous forme de fluides via l’anus de ces animaux leur fournissait une oxygénation vitale en cas d’insuffisance. Une technique qui pourrait potentiellement être appliquée aux humains dans le cadre clinique d’insuffisance respiratoire.

Les rongeurs et les porcs partagent avec certains organismes aquatiques la capacité d’utiliser leurs intestins pour leur système respiratoire, constate une étude publiée dans la revue Med. Les chercheurs ont démontré que l’administration d’oxygène gazeux ou de liquide oxygéné à travers le rectum offrait un sauvetage vital à deux modèles mammifères d’insuffisance respiratoire.

« L’assistance respiratoire artificielle joue un rôle essentiel dans la prise en charge clinique de l’insuffisance respiratoire due à des maladies graves telles que la pneumonie ou le syndrome de détresse respiratoire aiguë. Bien que les effets secondaires et l’innocuité doivent être soigneusement évalués chez l’Homme, notre approche peut offrir un nouveau paradigme pour soutenir les patients gravement malades souffrant d’insuffisance respiratoire », déclare Takanori Takebe de l’Université médicale et dentaire de Tokyo et du centre médical de l’hôpital pour enfants de Cincinnati.

Fournir de l’oxygène via la muqueuse intestinale

Plusieurs organismes aquatiques ont développé des mécanismes uniques de respiration intestinale pour survivre dans des conditions de faible teneur en oxygène en utilisant des organes autres que les poumons ou les branchies. Par exemple, les concombres de mer, les poissons d’eau douce appelés loches et certains poissons-chats d’eau douce utilisent leurs intestins pour respirer. Mais il a été longuement débattu de savoir si les mammifères ont des capacités similaires.

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Infographie résumant l’expérience menée par les chercheurs. © Ryo Okabe et al. 2021

Dans la nouvelle étude, Takebe et ses collaborateurs fournissent des preuves de la respiration intestinale chez le rat, la souris et le porc. Premièrement, ils ont conçu un système de ventilation des gaz intestinaux pour administrer de l’oxygène pur par le rectum des souris. Ils ont montré que sans ce système, aucune souris ne survivait 11 minutes dans des conditions extrêmement faibles en oxygène. Avec la ventilation des gaz intestinaux, plus d’oxygène a atteint le cœur et 75% des souris ont survécu à 50 minutes de conditions de faible teneur en oxygène normalement mortelles.

Injection de liquides oxygénés : une oxygénation efficace en cas d’insuffisance

Étant donné que le système de ventilation des gaz intestinaux nécessite une abrasion de la musculeuse intestinale, il est peu probable que cela soit cliniquement faisable, en particulier chez les patients gravement malades, de sorte que les chercheurs ont également développé une alternative à base de liquide utilisant des perfluorochimiques oxygénés. Il a déjà été démontré cliniquement que ces produits chimiques sont biocompatibles et sans danger chez l’Homme.

Le système de ventilation liquide intestinale a fourni des avantages thérapeutiques aux rongeurs et aux porcs exposés à des conditions de faible teneur en oxygène non létales. Les souris recevant une ventilation intestinale pouvaient marcher plus loin dans une chambre à oxygène à 10%, et plus d’oxygène atteignait leur cœur, par rapport aux souris qui ne recevaient pas de ventilation intestinale. Des résultats similaires étaient obtenus chez les porcs.

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Protocole expérimental d’injection de liquide oxygéné via l’anus d’une souris. © Ryo Okabe et al. 2021

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La ventilation intestinale liquide a inversé la pâleur et la froideur de la peau et augmenté leurs niveaux d’oxygène, sans produire d’effets secondaires évidents. Pris ensemble, les résultats montrent que cette stratégie est efficace pour fournir de l’oxygène qui atteint la circulation et atténue les symptômes d’insuffisance respiratoire dans deux systèmes modèles de mammifères.

Une stratégie thérapeutique dans le cadre de la COVID

Avec le soutien de l’Agence japonaise pour la recherche et le développement médicaux pour lutter contre la pandémie de COVID-19, les chercheurs prévoient d’élargir leurs études précliniques et de poursuivre les étapes réglementaires pour accélérer le chemin vers la traduction clinique.

« La récente pandémie de SARS-CoV-2 écrase le besoin clinique de ventilateurs et de poumons artificiels, entraînant une pénurie critique d’appareils disponibles et mettant en danger la vie des patients dans le monde entier. Le niveau d’oxygénation artérielle fourni par notre système de ventilation, s’il est mis à l’échelle pour une application humaine, est probablement suffisant pour traiter les patients souffrant d’insuffisance respiratoire grave, fournissant potentiellement une oxygénation vitale », conclut Takebe.

Sources : Med

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