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Narcose aux gaz inertes et neurotoxicité.

La narcose aux gaz inertes ou “ ivresse des profondeurs ” est le premier syndrome neurologique rencontré chez les plongeurs autonomes, et en particulier chez les plongeurs professionnels, dans la zone la plus explorée, c’est à dire entre 0 et 100 m de profondeur. Ce syndrome neurologique hyperbare est dû à l’action pharmacologique du gaz inerte inhalé, l’azote, pour les mélanges respiratoires à base d’air comprimé, mais également l’hydrogène ou l’argon. Depuis quelques années, l’équipe de J.C. Rostain s’est intéressée aux mécanismes cellulaires des effets narcotiques de l’azote. Les résultats obtenus chez le rat avec deux gaz ayant des pouvoirs narcotiques différents (azote et argon) et un gaz anesthésique (le protoxyde d’azote) nous ont permis de montrer de façon nette que la relation entre la pression et le seuil d’apparition de la narcose est de nature sigmoïdale, suggérant ainsi que le mode d’action des gaz inertes est biochimique et allostérique (liaison avec une protéine) plutôt que biophysique (dissolution dans les lipides de la bi-couche des membranes cellulaires), et que leur antagonisme avec la pression est bien de nature non compétitive (Abraini 1995, 1997 ; Abraini et coll. 1998). Nous avons développé une étude sur les effets des gaz inertes ayant des pouvoirs narcotiques différents sous pression sur les interactions synaptiques au niveau de la voie dopaminergique nigro-striée et les mécanismes neurochimiques qui peuvent être impliqués dans l’apparition de la narcose aux gaz inertes. Les études sont réalisées sur des rats mâles Sprague Dawley, bio-instrumentés sous anesthésie générale, avec des électrodes voltamétriques dans le striatum, et des canules implantées bilatéralement dans la substance noire soit réticulée soit compacte. D’autres rats sont bioinstrumentés avec des canules dans le striatum afin de recevoir ultérieurement une sonde de microdialyse. Au moins une semaine après l’intervention chirurgicale, les rats libres de mouvements, sont soumis aux effets de gaz inertes ayant des pouvoirs narcotiques différents afin de déterminer l’action de ces gaz sur les taux extracellulaires en dopamine mesurés directement par voltamétrie et sur leur comportement contrôlé par un système d’actimétrie. Des lots d’animaux ont été soumis aux effets de quatre gaz :

1 - L’azote qui est connu pour entraîner chez l’homme des troubles à partir de 0,4 MPa ;

2 - L’argon, gaz plus narcotique de l’azote pour comparer les mécanismes impliqués dans les phénomènes narcotiques (similitude et/ou différence avec deux gaz narcotiques) ;

3 - L’hélium, gaz peu narcotique permettant de dissocier la part due à la pression et celle due au gaz narcotique ;

4 - Le protoxyde d’azote gaz narcotique à la pression atmosphérique qui permet d’éliminer l’effet pression, à condition que les mécanismes impliqués soient analogues entre ce gaz anesthésique et les gaz inertes.

Les expériences ont été réalisés à 70-80 % du seuil anesthésique des deux gaz narcotiques soit 3 MPa pour l’azote et 2 MPa pour l’argon.

Les recherches portent sur les effets de la pression et des gaz inertes sous pressions sur les neurotransmissions monoaminergiques (dopamine, sérotonine) et acides aminergiques (GABA, glutamate, aspartate) et leurs interactions au niveau des ganglions de la base.

Ces recherches ont montre une diminution de la dopamine striatale sous l’effet de l’augmentation de pression de gaz narcotiques (azote, argon) ou anesthésiques (protoxyde d’azote) et a l’inverse une augmentation de cette libération sous les effets de la pression d’hélium, gaz très peu narcotique qui traduirait un effet de la pression hydrostatique.

La narcose à l’azote ou le SNHP serait la conséquence d’un équilibre ou d’un déséquilibre entre les effets de la pression sur les récepteurs GABAa de la voie GABAergique nigrothalamique et les effets des gaz narcotiques sur les récepteurs GABAa des neurones dopaminergiques de la voie nigro striée. La sensibilité des récepteurs GABAa localisés sur des neurones différents soit à la pression soit aux gaz inertes pourrait être due à un agencement différents de leurs sous unités (Balon 2002 ; Rostain et Balon 2005 ; sous presse).

Ces résulatts et les recherches en cours montrent que l’azote serait pro GABA alors que le protoxyde d’azote est anti-NMDA.

Par ailleurs les études par microdialyse montrent que la pression avec l’hélium augmente la libération d’acides glutamique et aspartique, acide aminés neurotransmetteurs excitateurs et de la sérotonine mais avec des développements différents de ceux observés avec la dopamine. Alors que l’augmentation de la libération de dopamine est proportionnelle à celle de la pression, l’augmentation d’acide glutamique ou aspartique et même de la sérotonine ne l’est pas. Ces augmentations peuvent apparaître brutalement.

Avec des gaz narcotiques comme l’azote, l’augmentation de pression entraine à côté de la diminution de dopamine, une diminution de la libération de l’acide glutamique, une augmentation de la sérotonine ; l’acide aspartique ne bouge pas.

Les études en cours ont pour objectifs de déterminer les mécanismes impliqués dans le développement de la narcose aux gaz inertes au niveau des interactions qui existent dans les noyaux gris centraux, les conséquences neurochimiques d’expositions répétées ou prolongés à la narcose à l’azote pouvant traduire soit des processus de sensibilisation soit de désensibilisation liés à une neurotoxicité du gaz ou à un effet neuroprotecteur.

Ces études se répartissent ainsi :

Etude des effets de gaz inertes sous pression sur les interactions cellulaires au niveau des ganglions de la base.

Recherches de processus d’habituation, de sensibilisation ou de neurotoxicité des gaz inertes.

Détermination d’un processus comportemental d’habituation-sensibilisation aux effets narcotiques de l’azote.

Détermination du potentiel neurotoxique des effets narcotiques de l’azote au cours d’expositions prolongées à pression élevée.

Composition de l’équipe

Rostain JC, Weiss M, Risso JJ, Lavoute C, Vallée N, Blanc F.

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