Cours - 2.11 S3- Les catécholamines

Les catécholamines sont des substances sympathomimétiques, c'est-à-dire qu'elles sont capables d'entraîner une réponse semblable à celle observée lors de l'activation du système sympathique.

Rappelons qu'il existe deux systèmes qui innervent, entre autre le coeur et les vaisseaux : le système sympathique et le système para-sympathique. L'ensemble formant le système nerveux autonome.

Leur action est soit :

• directe : ils stimulent des récepteurs membranaires ;
• indirecte: Ils favorisent la sécrétion de médiateurs physiologiques.

Aspects fondamentaux

Les récepteurs

Ce sont des structures protéiques présentes sur certaines cellules -pour ce qui nous intéresse- les cellules cardiaques ou certaines cellules des vaisseaux sanguins- qui reconnaissent spécifiquement une molécule messagère(pour nous ici les catécholamines ou certaines protéines sécrétées par l'intermédiaire de ces molécules). Par ailleurs les catécholamines sont des substances agonistes, c'est à dire qu'elles initialisent une cascade de réactions conduisant à un effet.

Les différents types de récepteurs

Les récepteurs en général et les récepteurs adrénergiques en particulier sont des unités mouvantes. Leur nombre n'est pas fixe, les récepteurs sont dégradés et synthétisés en permanence. La concentration d'un récepteur peut-être modulée par la modification de sa synthèse ou de sa dégradation.

• La down regulation : désensibilisation à l'agoniste.
• La up regulation : hypersensibilisation à l'agoniste.

L'administration prolongée d'une drogue peut être à l'origine d'une diminution ou d'une augmentation des effets médiés par les récepteurs. Cela explique qu'il sera souvent difficile de proposer des posologies extrêmement précises dans la conduite des traitements par les sympathomimétiques. Il existe :

• les récepteurs bêta : bêta1, bêta2, bêta3.
• les récepteurs alpha : alphal, alpha2.

Les récepteurs bêta- adrénergiques

• Les récepteurs bêta1 prédominent dans les tissus cardiaques et le rein.
• Les récepteurs bêta2 prédominent dans les cellules musculaires lisses des vaisseaux, des bronches
• Les récepteurs bêta2 contrôlent la glycogénolyse hépatique et musculaire et la sécrétion de glucagon.
• Au niveau cardiaque la stimulation des récepteurs bêta1 et bêta2 entraîne une augmentation de l'inotropisme, une augmentation du chronotropisme, une augmentation du dromotropisme, une augmentation du bathmotropisme.
• Au niveau vasculaire la stimulation des récepteurs bêta2 entraîne une vasodilatation.Au niveau cholinergique la stimulation des récepteurs bêta3 diminue la sécrétion d' acétylcholine.
• Au niveau bronchique la stimulation des récepteurs bêta2 entraîne une bronchodilatation

Les récepteurs alpha

• Les récepteurs alpha1 prédominent au niveau cardiaque. Leur stimulation entraîne une augmentation de l'inotropisme et du bathmotropisme.
• Les récepteurs alpha2 prédominent au niveau vasculaire. Leur stimulation entraîne une vasoconstriction.
• Les récepteurs alpha 1 prédominent au niveau bronchique. Leur stimulation entraîne une bronchoconstriction.

Les récepteurs dopaminergiques

• Ils sont situés au niveau rénal, mésentérique et cérébral.
• Au niveau du rein, leur stimulation entraîne une augmentation de la diurèse et de la natriurèse.
• Au niveau du territoire splanchnique et mésentérique la stimulation des récepteurs delta augmente le flux sanguin de ces territoires.
• Au niveau cérébral, leur stimulation conduit à une vasodilatation.

Les principaux sympathomimétiques

L'adrénaline (=épinéphrine)

C'est une hormone naturelle. C'est le sympathomimétique de référence. Elle est synthétisée par l'organisme.

Mécanisme d'action 

L'adrénaline est une catécholamine bêta et alpha adrénergique d'action directe. Son action est complexe du fait d'une part de l'in-homogénéité de la répartition des récepteurs et d'autre part des effets doses dépendant sur les récepteurs. L'adrénaline a une action essentiellement cardiaque inotrope bêta1 et alpha l.

Les effets physiologiques

• Cardiaques : L'adrénaline est un puissant agent inotrope positif essentiellement par action sur les récepteurs bêta l du myocarde. Il y a aussi une action inotrope positive par action sur les récepteurs alpha l.

  Elle a aussi un effet chronotrope positif. Cet effet est contrecarré lorsqu'on emploie de fortes posologies d'adrénaline car l'action vasopressive entraîne une augmentation du tonus cholinergique dont l'effet bradycardisant neutralise l'effet chronotrope positif.

  Elle a un effet dromotrope positif, elle augmente la vitesse de conduction au niveau du faisceau de His.

  Elle a un effet bathmotrope positif, et donc arythmogène. Les deux récepteurs alpha et bêta sont impliqués.

  Elle augmente la MVO2 (la consommation d'oxygène) par une augmentation nette du travail cardiaque.

• Vasculaires : L'effet sur la pression artérielle systémique est dose dépendant. A faible dose l'effet bêta prédomine entraînant une hypotension. Puis dès que les posologies augmentent, l'effet alpha devient prédominant entraînant une augmentation de la pression artérielle. Sur les veines l'effet vasopresseur domine, il provoque une constriction.
• Pulmonaires : Par son action sur les récepteurs bêta2, l'adrénaline entraîne une bronchodilatation.
• Ophtalmologiques: De fortes posologies d'adrénaline entraînent une mydriase partiellement réactive.
• Métabolisme : L'adrénaline élève la glycémie par inhibition de l'insulinosécrétion.

La pharmacocinétique.

La demi-vie de l'adrénaline est brève en raison de la rapidité de son élimination par le métabolisme essentiellement hépatique, mais aussi par l'importance de son recaptage neuronal.

La Noradrénaline

C'est une catécholamine naturelle très proche chimiquement de l'adrénaline.

Mécanisme d'action

Son effet prédominant est la stimulation des récepteurs alpha. Elle agit également sur les récepteurs bêta.

Les effets physiologiques

• Cardiaques : Les effets sont liés essentiellement à l'activation des récepteurs bêta1. Ils sont rapidement masqués par l'effet dominant alpha sur les vaisseaux.

  L'effet inotrope positif existe mais n'a pas de traduction en terme d'augmentation du débit cardiaque.

  L'effet chronotrope se traduit le plus souvent par une bradycardie réflexe à l'hypertension artérielle.

  La MVO2 augmente de façon importante sans augmentation du débit cardiaque mais du fait d'une augmentation de la post-charge.

  L'effet dromotrope négatif peut donner des troubles de la conduction.

• Vasculaires : La noradrénaline entraîne une vasoconstriction intense intéressant l'ensemble du système artériel et veineux. Cet effet est dose dépendant.
• Métaboliques : Les effets métaboliques de la noradrénaline sont beaucoup moins marqués que ceux de l'adrénaline : l'hyperglycémie est peu importante.
• Périphériques : La vasoconstriction des extrémités peut entrainer des lésions ischémiques irréversibles avec un risque de nécrose distale.

La pharmacocinétique.

Le catabolisme de la noradrénaline est strictement comparable à celui de l'adrénaline. La demi-vie est de 4 minutes.

La dopamine

La dopamine est une catécholamine naturelle. C'est un neurotransmetteur physiologique au niveau du système nerveux central.

Mécanisme d'action

• Ses effets sont dose dépendants. Elle stimule les récepteurs alpha, bêta et delta.
• Les effets dopaminergiques n'existent que pour des doses comprises entre 2 gamma et 5 gamma/Kg/minute.
• Les effets bêta apparaissent à partir de 2,5 gamma/Kg/minute et semblent croissants jusqu'à des doses de 30 gamma/Kg/minute.
• Les effets alpha débutent pour des doses comprises entre 12 à 15 gamma/Kg/minute et l'effet presseur devient alors dose dépendant jusqu'à 30 gamma/Kg/minute.

Les effets physiologiques

• Cardiaques : L'effet inotrope positif de la dopamine est moins marqué que celui de l'adrénaline, de la dobutamine et de l'isoprénaline.

  L'effet inotrope est dose dépendant. Il apparaît à partir de 2 gamma/Kg/minute et va croissant jusqu'à 30 gamma/Kg/minute.

  L'effet chronotrope apparaît à partir de 12 gamma/Kg/minute. L'effet tachycardisant va croissant jusqu'à 30 gamma/Kg/minute.

  La dopamine est la moins arythmogène des catécholamines: son effet bathmotrope positif est faible.

  L'augmentation de MVO2 est assez faible, le plus souvent contrebalancée par l'augmentation de l'oxygène.

• Vasculaires : A des doses inférieures à 5 gamma/Kg/minute elle entraîne une vasodilatation de l'ensemble de la circulation rénale. Elle augmente directement la natriurèse.

  Elle augmente le débit sanguin splanchnique.

  Elle augmente l'effet shunt.

  La stimulation des récepteurs alpha débute pour des doses comprises entre 12 et 15 gamma/Kg/minute et l'effet presseur devient alors dose dépendant.

La pharmacocinétique

• Elle a un triple métabolisme.
• Au cours de perfusion de dopamine les taux sériques sont atteints au bout de 5 minutes.
• La demi-vie est de une minute.

La dobutamine

Le chlorhydrate de dobutamine est une catécholamine de synthèse.

Mécanisme d'action

L'effet dominant est une stimulation des récepteurs bêta1. Elle a de plus une action stimulante sur les récepteurs bêta2. Elle une action agoniste et antagoniste sur les récepteurs alpha. Mais la somme des effets bêta2, alpha agonistes et alpha antagonistes laisse une place prépondérante à une résultante vasodilatatrice.

Les effets physiologiques

• Cardiaques : Les effets cardiaques sont le fait de la stimulation des récepteurs bêta 1.

  Il existe cependant une activation des récepteurs alpha1 qui est responsable d'un effet inotrope positif.

  L'effet inotrope positif de la dobutamine est du à l'action sur les récepteurs bêta l et alpha. L'avantage de la dobutamine par rapport à l'isoprénaline est son action inotrope positive puissante sans effet chronotrope majeur.

  L'épuisement de l'effet inotrope positif de la dobutamine relève du mécanisme de la down regulation : c'est-à-dire de la désensibilisation des récepteurs bêta.

  L'effet chronotrope positif est un effet tachycardisant dose dépendant qui n'est marqué qu'en cas d'hypovolémie.

  La dobutamine augmente la MVO2 de 25% à 40%.

• Vasculaires : Les effets vasculaires sur les récepteurs bêta2 induisent une vasodilatation et sont dose dépendants.

  Entre 4 et 8 gamma/Kg/minute il existe un effet alpha agoniste responsable d'une vasoconstriction. Donc à ces doses les effets alpha et bêta se neutralisent et il n'existe aucune modification du tonus vasomoteur. En revanche dès 15 gamma/Kg/minute l'effet bêta2 vasodilatateur devient prépondérant.

La pharmacocinétique.

La dobutamine administrée en perfusion a une demi-vie de deux minutes.

L'isoprénaline

L'isoprénaline ou isoprotérénol est une catécholamine de synthèse à action sympathomimétique. Elle possède l'action inotrope positive la plus puissante de toutes les catécholamines.

Mécanisme d'action

• Elle a une action spécifique et marquée sur les récepteurs bêta1 et bêta2.
• Elle ne possède aucune action alpha.

Les effets physiologiques.

• Cardiaques : C'est le sympathomimétique qui possède le plus puissant effet inotrope positif : 5 à 10 fois celui de la dobutamine, 30 fois supérieur à celui de l'adrénaline. Cet effet est exclusivement lié à l'activation des récepteurs bêta1 du myocarde.

  Cet effet s'accompagne d'une importante élévation de la MVO2, même si le débit coronaire augmente.

  L'effet chronotrope est 5 à 10 fois supérieur à celui de l'adrénaline. Cette tachycardie diminuant d'une façon importante la durée de la diastole, c'est l'une des raisons essentielles du danger l'utilisation de l'Isuprel(R) en cas d'ischémie myocardique ou de lésions coronariennes non dilatées.

  Il a un effet dromotrope positif marqué : il existe aussi une augmentation de la fréquence ventriculaire en cas de bloc auriculo-ventriculaire de haut niveau. En conséquence, l'indication de choix est le bloc auriculo-ventriculaire de haut niveau avec bradycardie sévère symptomatique, en attente d'un entraînement électro-systolique.

  Il a un effet bathmotrope positif, c'est à dire qu'il augmente l'hyperexcitabilité auriculaire et ventriculaire.

• Vasculaire : L'action sur les récepteurs bêta2 entraîne une diminution nette des résistances artérielles systémiques par vasodilatation intense. Il s'ensuit logiquement une chute de la pression artérielle.

  La plupart du temps la récupération d'un débit cardiaque correct compense la vasodilatation périphérique et aux posologies habituelles, la pression artérielle ne chute que modérément.

• Bronchiques : L'effet bêta2 puissant entraîne une bronchodilatation importante.
• Métabolisme : Augmentation de la glycémie par l'augmentation de la glycogénolyse musculaire et hépatique. Augmentation du taux d'acides gras.

La pharmacocinétique

La demi-vie est de une minute.

L'éphédrine

C'est un sympathomimétique non catécholaminergique d'origine végétale. C'est une molécule de synthèse.

Mécanisme d'action

Elle stimule de façon directe les récepteurs alpha vasculaires et myocardique. Elle stimule de façon directe les récepteurs bêta l. Il existe aussi une action indirecte par libération du stock de noradrénaline endogène.

Les effets physiologiques

L'action de l'éphédrine est avant tout un effet vasopresseur puissant qui entraîne une élévation marquée de la pression artérielle. L'effet vasopresseur est essentiellement du à une action indirecte : en cas d'épuisement des stocks de noradrénaline comme dans les chocs prolongés, l'insuffisance cardiaque évoluée, son action est modérée.

La pharmacocinétique

La durée d'action est longue, 5 à 6 fois supérieure à celle de l'adrénaline. Son utilisation n'est pas recommandée en perfusion mais en bolus intra-veineux.

La phényléphrine

C'est un sympathomimétique non catécholaminergique de synthèse

Mécanisme d'action

Son action est seulement directe, par stimulation exclusive des récepteurs alpha ce qui entraîne un effet vasopresseur intense. Il existe un faible effet inotrope positif par stimulation des récepteurs alpha l cardiaques.

Les effets physiologiques

Le principal effet de la phényléphrine est une augmentation importante de la pression artérielle attribuée à l'effet vasopresseur par action spécifique sur les récepteurs alpha. Il n'y a pas d'action tachycardisante. Une brutale élévation de la pression artérielle peut entraîner une bradycardie réflexe.

L'absence d'action bêta l stimulante explique l'absence d'effet arythmogène.

La phényléphrine augmente la MVO2 par l'augmentation de la post-charge.

La phéniyléphrine diminue la perfusion rénale et splanchnique.

La pharmacocinétique

Nom commercial : Neosynéphrine (R)

La dopéxamine

Le chlorhydrate de dopexamine est une catécholamine de synthèse. Son nom commercial est le Dopacard(R).

Mécanisme d'action

• Elle a une action sur les récepteurs dopaminergiques.
• Elle a peu d'action sur les récepteurs bêta1.
• Elle a essentiellement une action sur les récepteurs bêta2 tant bronchiques que vasculaires.

Les effets physiologiques

• Cardiaques : Il existe un effet modeste sur les récepteurs bêta l responsable d'un faible augmentation du débit cardiaque.
• Vasculaires : Elle a un effet rénal moins puissant que celui de la dopamine : vasodilatation artériolaire et augmentation du flux cortical.

Elle augmente le flux sanguin mésentérique.

La pharmacocinétique

• La durée d'action est de une minute.
• La demi-vie est de 5 à 6 minutes.

Les aspects thérapeutiques

Buts et objectifs du traitement

Les sympathomimétiques sont des thérapeutiques essentiellement symptomatiques. Ils ne dispensent pas d'un traitement étiologique. Le but est non seulement d'augmenter le débit cardiaque et la pression artérielle mais aussi le transport en oxygène : Transport 02 = Ta02 = Produit du débit cardiaque (QC) par le contenu artériel en oxygène (Ca02).

Les principales indications

Le choc cardiogénique

Dans la grande majorité des cas, il existe une baisse de l'inotropisme dans la genèse de la défaillance cardiaque. Les agents sympathomimétiques paraissent tout à fait indiqués dans ces situations mais, ils augmentent tous la consommation d'oxygène et de ce fait sont susceptibles d'aggraver certaines lésions myocardiques de type ischémique. En fait leur emploi n'a jamais amélioré le pronostic des états de chocs cardiogéniques. Les effets sont plus bénéfiques sur les tissus périphériques que sur le coeur lui-même.

La dobutamine : elle demeure la thérapeutique inotrope positive la plus fréquemment employée dans les défaillances cardiaques et les chocs cardiogéniques. Elle est souvent employée seule à la dose de 5 à 25 gamma/Kg/minute ; au delà l'augmentation de la posologie n'est pas suivie d'effet. En cas d'échec thérapeutique ou de réponse insuffisante, la dobutamine peut être associée à d'autres produits. La dopamine a peu d'intérêt dans cette indication. La dopexamine reste encore à évaluer. Son utilisation doit être prudente en cas d'hypotension artérielle. Elle trouve une bonne indication en cas de défaillance cardiaque à résistances artérielles systémiques élevées.

L'adrénaline a faible dose se comporte essentiellement comme un bêta agoniste. A dose plus élevée, les effets alpha prédominent et sont responsables d'une élévation de la pression artérielle, mais également d'un effet inotrope positif sous la dépendance de la stimulation des récepteurs alpha. L'adrénaline semble rester efficace lors de la down régulation des récepteurs bêta.

La noradrénaline n'est indiquée qu'en cas de collapsus car elle provoque une vasoconstriction artérielle intense alors que l'effet sur le débit cardiaque est modeste.

L'insuffisance cardiaque

Les inotropes positifs en général et les sympathomimétiques en particulier n'ont jamais amélioré la survie, et même ont été tenus responsables d'une aggravation du pronostic vital. En cas d'insuffisance cardiaque sévère de repos on peut employer la dobutamine. Si la pression artérielle est élevée on peut l'associer à des vasodilatateurs. Il peut aussi survenir des troubles du rythme qui aggravent le pronostic. Elle est cependant efficace sur la qualité de la survie et peut permettre dans de meilleures conditions l'attente d'une transplantation cardiaque, quand celle-ci est possible.

La chirurgie cardiaque

Une dysfonction myocardique aiguë est fréquente après chirurgie cardiaque avec Circulation Extra Corporelle (CEC). Elle est en relation avec la période ischémique du clampage aortique. Elle est liée à une protection myocardique imparfaite, aux effets de la cardioplégie et aux lésions de reperfusion. Des agents inotropes positifs sont utilisés lors de la période de sevrage de la CEC ou dans la période post-opératoire immédiate afin d'améliorer la performance cardiaque et les conditions hémodynamiques.

La dysfonction ventriculaire qui persiste après ischémie et reperfusion est appelée «sidération myocardique». Cette dernière répond favorablement aux inotropes comme la dobutamine, la dopamine, l'adrénaline.

Les critères de choix : Lorsque les conditions de charge sont équivalentes, c'est l'adrénaline qui est la moins tachycardisante.

En cas de lésions ischémiques persistantes, surtout si les conditions énergétiques ne sont pas parfaitement rétablies, la dopamine doit être évitée car elle est susceptible d'augmenter les zones de nécrose. La dobutamine représente la meilleure indication.

En cas de dysfonctionnement rénal et d'oligurie, il y a une indication à la dopamine par son action sur les récepteurs dopaminergiques.

Les suites immédiates de chirurgie cardiaque avec CEC peuvent s'accompagner d'un syndrome inflammatoire généralisé associé à des manifestations hémodynamiques d'allure septiques avec collapsus, augmentation de l'index cardiaque et chute des résistances artérielles systémiques. L'adrénaline et la noradrénaline sont dans ces conditions les produits les plus adaptés.

L'hypotension transitoire

L'hypotension est fréquente au cours des anesthésies générales, ou des anesthésies loco-régionales. Il s'agit d'une manifestation hémodynamique potentiellement grave qui peut requérir une thérapeutique rapide avant même que la compréhension du mécanisme soit complète. L'éphédrine est certainement le vasopresseur le plus utilisé dans cette indication. Elle entraîne une augmentation de la pression artérielle par vasoconstriction intense et ce, quelle que soit l'étiologie de l'hypotension artérielle : Hypovolémie, surdosage en produit anesthésique, choc d'origine indéterminée, dans l'attente d'une exploration hémodynamique. Cependant ses effets hémodynamiques sont modérés ; elle est inefficace en cas de déplétion probable du stock de noradrénaline (choc prolongé, insuffisance cardiaque évoluée). Il y a apparition rapide d'une tachyphylaxie.

La phénylephrine est l'autre vasopresseur indiqué en cas d'hypotension per- anesthésique. Son effet est plus important et plus brutal que celui de l'éphédrine. Elle n'est pas tachycardisante. Elle augmente le travail cardiaque donc la MVO2 par augmentation de la post-charge. Elle diminue la perfusion rénale et splanchnique.

Le choc septique

Le choc septique est une défaillance hémodynamique aiguë touchant à la fois les conditions de charge ventriculaire, la contractilité myocardique, la distribution des débits régionaux et la perfusion tissulaire. Classiquement, on rencontre une hypotension, une augmentation du débit cardiaque et une chute des résistances artérielles systémiques. Si une thérapeutique antibiotique et une optimisation de la précharge sont le préalable indispensable à toute thérapeutique, le recours à des médicaments sympathomimétiques est quasi constant.

La dopamine est la thérapeutique vasoactive de première intention à une posologie de 10 et 15 gamma/Kg/minute.

La noradrénaline à une place de plus en plus importante surtout si la pression artérielle est basse du fait de résistances artérielles systémiques effondrées. Elle peut même être utilisée d'emblée en cas de choc majeur avec un index cardiaque supérieur à 4 l/mn/m2 et des résistances artérielles systémiques effondrées. La protection du débit sanguin du territoire splanchnique reste l'un des objectifs du traitement des états septiques graves. La dobutamine est alors la thérapeutique de choix pour assurer cette protection à la posologie de 3 gamma/Kg/mn.

L'arrêt circulatoire

L'adrénaline est la thérapeutique recommandée à la dose de 0,5 à 1 mg IVD jusqu'à récupération d'une circulation spontanée. S'il existe un cathéter central l'injection dans le territoire cave supérieur permet une distribution plus rapide de l'adrénaline.La voie endotrachéale n'est plus recomamandée. En l'absence d'accès vasculaire rapidement établi, la pose d'une voie intra-osseuse permet d'obtenir une voie d'injection efficace. Il est recommandé de surélever le membre perfusé.

Le choc anaphylactique

L'adrénaline demeure le traitement de référence du choc anaphylactique sévère. L'intérêt de l'adrénaline réside dans son triple mécanisme d'action :

• L'action alpha stimulante corrige très rapidement la vasodilation intense tant au niveau artériolaire qu'au niveau du système veineux capacitif, en réduisant de plus de façon notable les troubles de la perméabilité capillaire.
• La stimulation des récepteurs bêta l augmente l'inotropisme cardiaque, donc entraîne une élévation du débit cardiaque.
• La stimulation des récepteurs bêta 2 corrige le bronchospasme et diminue la dégranulation des mastocytes.

Toute les voies d'administration sont possibles : IVD, SC, IM, trachéale. Les doses utilisées sont moindres que celles de l'arrêt circulatoire : 0,2 à 0,5 mg pour l'IVD. Chez les patients traités par bêtabloquants la morbidité du choc anaphylactique est considérablement augmentée. Il faut employer des doses plus importantes.

Conclusion

Il faut garder à l'esprit qu'il s'agit de thérapeutique essentiellement symptomatique et que le bénéfice direct en terme de pronostic demeure difficile à évaluer.

Grégoire COUTANT Infirmier Anesthésiste Rédaction Infirmiers.com

Texte revu le 8 août 2023 par Bruno Guerry, Cadre de santé infirmier