Les mécanismes d’oxygénation sanguine de l’œil en corrélation avec le système respiratoire

Sommaire L’oxygène fait partie intégrante de l’environnement et ceci jusqu’au fonctionnement même des structures cellulaires qui composent le corps humain. Deux systèmes sont intimement liés à la distribution de l’oxygène, ce sont les systèmes cardiovasculaire et respiratoire. La transparence du système optique de l’œil peut être exploitée afin de mesurer de façon non invasive la concentration en oxyhémoglobine du sang qui alimente le système nerveux central. L’oxygénation capillaire de l’œil a été mesurée par spectro-réflectométrie dans deux régions de l’œil: d’une part les capillaires de la zone du nerf optique qui représentent principalement la circulation rétinienne; d’autre part, les capillaires du limbe cornéen. Cinq sujets volontaires, non fumeurs, sains, âgés de 20 à 45 ans et cinq sujets volontaires, fumeurs, sains, âgés de 20 à 40 ans ont participé à cette étude. Tous ces sujets ont été exposés à des conditions d’hyper et d’hypo oxygénation. Une séance d’expérimentations était composée d’un enregistrement continu de 360 secondes. Durant la première étape de 60 secondes, le sujet respirait de l’air ambiant. Durant une deuxième étape de 180 secondes, le sujet était exposé soit à une condition d’hyper (60% O2) soit, à une condition d’hypo oxygénation (15% O2), tandis que les 120 dernières secondes de la séance de mesure permettait d’exposer le sujet, une fois de plus à l’air ambiant. Le rythme cardiaque et les changements d’oxygénation artérielle au niveau du doigt étaient mesurés pendant ce temps vec le sphygmo-oxymètre. Les variations du taux d’oxyhémoglobine du sang au niveau capillaire de l’œil (nerf optique ou sclérotique) étaient toujours en corrélation directe avec les variations du taux d’oxyhémoglobine artériel. Toutefois, les capillaires du nerf optique offrent plus de précision pour les mesures d’oxygénation, relativement aux mesures d’oxygénation du sang contenu dans les capillaires de la sclérotique. La précision de la mesure de la concentration d’oxyhémoglobine obtenue dans cette étude par spectro-réflectométrie de l’œil, en fait un instrument utile au diagnostic d’une grande partie des pathologies pulmonaires ou oculaires.

Abstract Oxygen is an integral part of the environment. It has a major role to play in the cellular structures of the human body. The two systems, which are closely related to the distribution of oxygen within the body are the cardiovascular and the respiratory systems. The transparency of the eye can be used as a way to non-invasively measure the concentration of oxyhemoglobin in the blood which feeds the central nervous system. The capillary oxygenation of the eye was measured using multichannel spectro-reflectometry technology. Two areas of the eye were studied: the capillaries of the optical nerve which represent retinal circulation as well as the capillaries of the eye at the corneal limbus. Five healthy non-smoking volunteers aged 20-45 years and five healthy smoking volunteers aged 20-40 years took part in this study. All subjects were exposed to hypo and hyper oxygenation conditions. The experimental session was composed of a continuous recording of 360 seconds. In the first 60 seconds, volunteers breathed ambient air, followed by a second phase of 180 seconds during which the subjects were either exposed to a condition of hyper (60% O2) or hypo oxygenation (15% O2). The final phase of the experimental session was an exposure to ambient air. Cardiac rhythm and arterial oxygenation were measured at the tip of the finger with a sphygmo-oxymeter. Clearly, variations in the oxyhemoglobin blood concentration in the capillaries of the optic nerve or the sclerotic are always directly correlated with variations in the arterial oxyhemoglobin levels. However, the optic nerve capillaries offer more precision for measurements of oxygenation as compared to the sclerotic capillaries. In this study, accurate information has been provided on the oxyhemoglobin concentration using spectro-reflectometry of the eye. This technology could become a tool in the diagnosis of various pulmonary or ocular pathologies.