Jean-François DESSANGES
Service de Physiologie - EFR
Hôpital Cochin - 27, rue du Faubourg St-Jacques - 75979 Paris Cedex 14

Le débit de pointe c'est bien mais le VEMS c'est mieux

Depuis plus de 20 ans B.M. Wright (1) a mis à la disposition du corps médical le "Peak-Flow miniwright®" pour mesurer le souffle. Cet appareil mécanique, plus communément appelé "PeakFIow" petit, peu coûteux et fiable, a mis du temps à trouver sa place dans la trousse médicale et à être utilisé par les médecins pour le diagnostic et le suivi de leurs patients asthmatiques. Aujourd'hui, médecins et asthmatiques ont enfin appris à s'en servir : gonfler la poitrine et souffler le plus fort et le plus vite possible. Un grand pas a ainsi été franchi dans la mesure d'un des paramètres du souffle : le Débit Expiratoire de Pointe (DEP).

En 1947, Tiffeneau inventa le VEMS (Volume Maximal Expiré en une Seconde) : "en invitant le sujet à faire une inspiration complète, puis à évacuer, le plus rapidement possible, le contenu pulmonaire" (2). Malheureusement les spiromètres utilisés étaient encombrants, lourds et chers. Depuis quelques années ils ont diminué, en poids, en volume et en prix. Il existe maintenant de petits appareils électroniques capables de mesurer le VEMS et de trouver leur place dans les outils du médecin, la mesure du souffle en cas de crise d'asthme étant un geste qui devrait avoir une place similaire à la prise de la tension artérielle. Après cette longue croisade pour imposer le DEP, le vieux VEMS est-il encore utile et peut-on extrapoler le VEMS à partir du DEP ?

HISTORIQUE
En 1947, Robert Tiffeneau à l'aide d'un spiromètre à cloche inventa le VEMS, sa surdité ne lui permettant plus d'ausculter ses patients. Pour bien comprendre le concept du VEMS, il faut revisiter la publication princeps de Tiffeneau et Pinelli (2). Ils avaient remarqué que lors d'un exercice musculaire "l'air circulant" (VT actuel) augmente parallèlement à la Fréquence Respiratoire (FR), la fréquence respiratoire se situant autour de 30 min-1. Ils ont alors proposé de mesurer le volume maximal qui peut être expiré en un temps correspondant à la durée habituelle d'une phase expiratoire lors de l'exercice. Ils appelèrent ce volume la CPUE (Capacité Pulmonaire Utilisable à l'Effort) ; elle est égale au plus grand volume qui peut être expiré pendant 1 seconde.
La CPUE fut débaptisée en 1954 par les pères de la Sociétas Europea Physiologiæ Clinicæ Respiratoriæ (SEPCR), le Belge Denolin et le Nancéen Sadoul (3). La CPUE de Tiffeneau se transforma en VEMS pour les francophones et en FEV1 (Forced Expiratory Volume in 1 second) pour les anglo-américanophones. Pour les puristes, VEMS et FEV1 ne sont pas tout à fait équivalents : le VEMS ne nécessitant pas une expiration "forcée", mais comme l'écrit Tiffeneau et Pinelli : une expiration "comme lors de la phase expiratoire du volume courant pendant un effort" alors que le FEV1 implique le fait qu'il faille créer une pression expiratoire maximale forcée comme pour réaliser (dès 1958), l'examen le plus remarquable de la fonction respiratoire, la courbe débit/volume (4).
Parallèlement, Basil Martin Wright inventa en 1959 le "Peak Flow". Ce premier "spiromètre portable" pesait 1,4 kg, mais avait deux inconvénients majeurs : il coûtait en 1960, 6.000 F et ne mesurait que le Débit Expiratoire de Pointe. Finalement, en 1976, pour diffuser le DEP auprès du corps médical, B.M. Wright inventa un appareil mécanique plus léger (80 grammes) et surtout 30 fois moins cher !
Les médecins avaient enfin dans leur trousse d'urgence un appareil pour mesurer le souffle. Toutefois ils n'ont pas été tout de suite convaincus de son utilité du fait d'une non information lors des enseignements à la faculté et de la quasi inexistence à l'époque de la formation médicale continue.

DEP OU VEMS, QUEL EST LE MEILLEUR PARAMÈTRE ?
Le débit de pointe, est "effort-dépendant". Plus le patient souffle fort, plus le DEP est élevé ceci jusqu'à son débit maximal. Si l'on effectue une expiration sans "trop forcer" pendant 1 seconde, on obtiendra un DEP abaissé alors que le VEMS moins "effort-dépendant" sera peu modifié. En effet le VEMS est un débit établit en 1 seconde alors que le DEP est un débit instantané.
Une bonne corrélation a été couramment observée entre le DEP mesuré par un Peakflow mécanique et un spiromètre. Les coefficients de corrélation étaient de 0,78-0,95 pour les valeurs absolues et de 0,74-0,91 pour les valeurs en pourcentage de la valeur prédite (5). Par ailleurs, la relation entre le DEP et le VEMS obtenus lors de la même manœuvre d'expiration forcée a largement été étudiée car le DEP et le VEMS sont considérés comme des index indirects du calibre des voies aériennes.
Tous ces travaux montrent que le DEP, mesuré par un spiromètre ou un peak-flow présente une plus grande variabilité que le VEMS et tend à sous-estimer le degré d'obstruction bronchique (6). Par ailleurs, dans la plupart des études, la probabilité de calculer le VEMS à partir du DEP est faible r2 < 0,8.
Ainsi par exemple, M. Meltzer (8) a montré que, en dépit d'une bonne corrélation entre le DEP mesuré par miniWright et le VEMS (comparaison entre les % des valeurs prédites) plus de 50% des patients présentaient un écart > 10% entre deux mesures et plus d'un tiers des sujets un écart > 20%. Meltzer concluait que la mesure du DEP seul, peut donner une fausse impression de l'état des bronches par rapport au VEMS.
D. Berube (9) a décrit que les variations du DEP, pendant la réponse tardive aux allergènes professionnels, étaient moins sensibles que les variations du VEMS pour détecter une réaction lors d'un test d'inhalation ; la moyenne des variations était de 27% pour le VEMS et de 16% pour le DEP.
Les corrélations individuelles entre le pourcentage de variation du VEMS et du DEP étaient satisfaisantes (r2 > 0,8) seulement chez 32 des 88 sujets (36%).
En prenant en compte ces résultats, si on utilise la variation du VEMS comme le standard de référence, il est bien difficile d'évaluer ce que sera la variation du DEP correspondant à une variation significative du calibre des bronches.
En moyenne une variation de 10% du DEP correspond à un changement de 15% du VEMS mais, du fait de la variabilité du DEP, il faut se méfier d'une valeur isolée et diminuée du DEP ; d'autre part, nous devons être vigilants au fait qu'une variation significative du DEP (15 à 20% par rapport à la valeur de base) pourra correspondre à de plus grandes variations du VEMS (20-30%) et une augmentation plus grande des résistances des voies aériennes (7).
C'est donc en raison d'une meilleure reproductibilité que de nombreux auteurs ont préféré le VEMS au DEP comme le standard de référence.

DE LA THÉORIE A LA PRATIOUE
L'intérêt des évaluations itératives de l'obstruction bronchique dans la surveillance des sujets asthmatiques n'est plus à démontrer. Cependant les appareils jusqu'à présent disponibles ne mesuraient que le DEP et nécessitaient le report des dates et des valeurs obtenues sur un carnet de suivi. La difficulté de retranscription pour certains sujets et la reproductibilité peu satisfaisante du DEP rendaient l'interprétation des variations parfois difficiles.
L'arrivée sur le marché d'appareils capables de mesurer simultanément le DEP et le VEMS, de sélectionner les meilleures valeurs et de les mémoriser avec la date et l'heure de l'expiration forcée, a fait disparaître ces difficultés. Ces appareils, petits, portables et fiables offrent d'intéressantes perspectives pour le suivi des asthmatiques et l'adaptation de leur traitement pour des essais thérapeutiques ou encore pour le diagnostic des asthmes professionnels et leur suivi (Microspirometer®, Microloop® Micromedical Rochester G.B., Spiroban® M.I.R. Roma Italie, AM1® Jaeger Wuerzburg Allemagne).
A titre d'exemple, une étude récente utilisant les propriétés d'un de ces appareils le One Flow® STI Plastics St-Romans, France, a permis aux auteurs de démontrer que la meilleure reproductibilité du VEMS par rapport au DEP se vérifiait aussi en ambulatoire (10). Cet appareil est portable, 190 g, alimenté par 4 piles de 1,5 volt, et utilise un principe de détection proche du phénomène de "Venturi" avec un tube de 95 mm de long, 25 mm de diamètre comportant une restriction brutale du diamètre par un diaphragme. Le flux d'air produit une différence de pression (DP) entre l'amont et l'aval du diaphragme, un capteur différentiel de pression va convertir cette DP en un signal électrique qui va être traité par un microprocesseur. Celui-ci calcule les valeurs des débits instantanés puis le DEP et le VEMS. Un écran à cristaux liquides permet l'affichage des mesures du DEP et du VEMS, la date et l'heure, ou encore des messages (attente, expiration forcée, communication avec un ordinateur, niveau de charge des piles). Deux voyants lumineux (diodes) indiquent la mesure sélectionnée en affichage (DEP ou VEMS). Un signal sonore (Buzzer) accompagne certains événements tels que le début de la phase de mesure et la fin de la première seconde de l'expiration forcée (VEMS).
Ce dispositif sonore et lumineux est à la fois incitatif et pédagogique, car souffler pendant une seconde n'est pas évident pour tout le monde. Après quelques manœuvres d'expiration forcée, sous contrôle médical, le patient éduqué peut à domicile, au travail ou sur un terrain de sport surveiller et enregistrer sa fonction respiratoire. En effet, dans la mémoire "non volatile" du OneFlow® sont stockés les paramètres d'étalonnage, la date courante, le numéro de l'appareil et les meilleures performances. Lors de réalisation d'une série d'expirations forcées, l'appareil sélectionne, à l'issue de chaque série, la meilleure valeur du VEMS et du DEP. Il enregistre également la date et l'heure de la série. Il peut ainsi mémoriser 4 couples de valeurs de VEMS et de DEP par jour et conserver en mémoire un maximum de 120 couples de valeurs (120 VEMS, 120 DEP). Cet appareil permet, après traitement informatisé des données, de tracer les évolutions du VEMS et du DEP en fonction du temps (13). Enfin, dans les services d'accueil des urgences, ces appareils devraient se multiplier car mesurer le DEP lors d'une crise d'asthme c'est bien, mais le VEMS c'est mieux puisque moins effort-dépendant et plus reproductible ce qui permet d'évaluer avec plus de sûreté l'efficacité d'un traitement.

CONCLUSION
Si l'on s'en tient aux chiffres de la littérature le DEP apparaît comme étant moins sensible que le VEMS pour détecter l'obstruction des voies aériennes, bien que pour une forte augmentation des résistances bronchiques le DEP soit un bon index d'appréciation du calibre bronchique. Il faut garder en mémoire qu'un bon DEP ne correspond pas obligatoirement à un bon VEMS, paramètre cher à Tiffeneau et qui reste "l'étalon or" de la mesure du souffle.

Jean-François Dessanges
Service de Physiologie - EFR
Hôpital Cochin - 27, rue du Faubourg St-Jacques - 75979 Paris Cedex 14

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

1. - MC. Naughton JP. - Portable peak-flow Meters. - Eur. Respir. J. 1997 ; Suppl 24 : 26S-28S.
2. - Tiffeneau R, Pinelll A. - Air circulant et air captif dans l’exploration de la fonction ventilatrice pulmonaire. - Paris Méd. 1947 ; 37 : 624-628.
3. - Yernault JC. - The birth and development of the forced expiratory manœuvre : a tribute to Robert Tiffeneau (1910-1961). - Eur. Respir. J. 1997 ; 10 : 2704-2710.
4. - Hyatt RE, Schildler P, Fry DL. - Relationship between maximum expiratory flow and degree of lung inflation. - J. Appl. Physiol. 1958 ; 13 : 331-336.
5. Kelly CA, Gibsong GJ. - Relation between FEV, and peak expiratory flow in patients with chronic airflow obstruction. - Thorax 1988 ; 43 : 335-336.
6. - Higgins MW, Keller JB. - Seven measures of ventilatory lung function. - Am. Rev. Respir. Dis. 1973 ; 108 : 258-272.
7. - Paggiaro PL, Oscato GM, Giannini D, Di Franco A., Therson G. - Relationship between peak expiratory flow (PEF) and FEV1. - Eur. Respir. J. 1997 ; 10 Suppl 24 : 29S-41 S.
8. - Meltzer M, Smolensky MH, D’Alonzo GE, Harrist RB, Scott PH. - An assessment of Peak expiratory flox.
9. - Berube D, Cartier A., L’Archevêque J, Ghezzo H, Malo JL. - Comparison of peak expiratory flow rate and FEV1 in assessing bronchomotor tone aiter chellanges with occupational sensitizers. - Chest 1991, 99 : 831-836.
10. - Martin JC, Tabka F, Martins J et coll. - Le volume expiré par seconde est-il plus fiable que le débit de pointe. - Arch. Mal. Porf. 1998 ; 59, 6 : 418.
11. - Barrabé P, Choudat D, Dessanges JF. - Spirométrie de poche électronique avec mémorisation du débit de pointe et du volume expiré maximum pendant la première seconde. - Rev. Mal. Resp. 1998 (sous presse).