ARTICLE
Dans les années 1970-1980, deux Américains M.D.
Levitt et J.H. Bond travaillaient pour la NASA afin de limiter
les gaz intestinaux émis par les astronautes. On ignore si ces
travaux ont bénéficié aux astronautes ou à
leur entourage, mais ils ont permis de connaître la physiologie
d'un gaz intestinal, l'hydrogène (H2), et de développer
des tests cliniques, les tests respiratoires à l'hydrogène
(que seuls les snobs appellent breath tests !).
Principe
La seule source d'H2 dans l'organisme humain est le tube
digestif [1]. L'H2 y est produit lors d'un métabolisme
particulier réalisé en anaérobiose. Seules les bactéries
anaérobies strictes ou aéro-anaérobies facultatives
peuvent réaliser ce métabolisme, encore appelé fermentation.
Les substrats préférentiels des bactéries fermentaires
sont des glucides. Ainsi, il y aura production d'H2 lorsque
des bactéries anaérobies strictes ou facultatives dégraderont
des glucides. Dans le tube digestif, il y a en permanence une dégradation
de glucides endogènes (principalement les glycoprotéines
du mucus) ; cela explique qu'il existe une production constante, «
basale » d'H2. En ce qui concerne les glucides exogènes,
c'est-à-dire alimentaires, ceux-ci peuvent rencontrer des bactéries
fermentaires dans le tube digestif de l'homme sain au niveau de la bouche,
de l'iléon terminal et du côlon. Dans la bouche, et probablement
dans l'iléon, la durée du contact entre le glucide ingéré
et les bactéries est courte et les concentrations de bactéries
présentes à ces sites sont faibles ; cela explique que les
quantités produites d'H2 dans la bouche et l'iléon
terminal sont minimes. Dans le côlon, la situation est différente
puisque le transit y est lent et les concentrations bactériennes
élevées ; le côlon constitue donc le site principal
de la production d'H2 chez l'homme sain.
Le devenir de l'hydrogène produit dans
le côlon est triple.
a) Une partie diffuse à travers la muqueuse colique vers
le sang. C'est cette fraction éliminée par voie respiratoire
de façon presque instantanée que l'on mesure au cours du
test respiratoire. La quantité d'hydrogène éliminée
par voie respiratoire dépend principalement de la quantité
produite dans le côlon. Lorsque celle-ci est faible, environ 80
% de l'H2 colique est expiré. Inversement, lorsque la
quantité produite est importante, il est vraisemblable que les
gaz ou d'autres métabolites fermentaires en excès stimulent
la motricité colique et limitent par manque de temps la diffusion
de l'H2 vers le sang : environ 80 % de l'H2 produit
dans le côlon est alors éliminé dans les gaz rectaux.
b) Une partie variable de l'H2 produit dans le côlon
est éliminée dans les gaz rectaux.
c) Enfin, une partie de l'H2 produit dans le côlon
sert à réduire un autre gaz issu de la fermentation, le
gaz carbonique (CO2) pour produire un troisième gaz
fermentaire, le méthane (CH4). En France, environ la
moitié de la population possède des bactéries coliques
capables de réaliser cette conversion. Chez ces sujets, il y aura
moins d'H2 disponible pour l'élimination rectale ou
respiratoire.
Applications
Le test respiratoire à l'hydrogène est indiqué
:
lorsque l'on recherche une malabsorption intestinale d'un glucide,
lorsque l'on veut déterminer le temps de transit oro-cæcal,
lorsque l'on recherche une pullulation microbienne dans l'intestin
grêle.
Réalisation pratique
Le sujet étudié ingère à jeun le glucide
testé (50 g dans 250 ml d'eau chez l'adulte, ou 10 g de lactulose
dans 100 ml d'eau) ; les gaz exhalés à la fin de l'expiration
sont prélevés dans des seringues en plastique par l'intermédiaire
d'un embout buccal avant l'ingestion (un prélèvement basal),
puis toutes les 30 min pendant 4 h. L'intervalle entre les prélèvements
est plus court si l'on mesure le temps de transit oro-cæcal.
Avantages et intérêts
L'interprétation du test est simple. Si l'H2 augmente
dans les gaz expirés, c'est qu'il y a eu rencontre entre le glucide
ingéré et des bactéries fermentaires.
L'H2 expiré est l'H2 naturel constitutif
du glucide ingéré puis fermenté. De plus, la seule
source d'H2 est le métabolisme fermentaire ayant lieu
dans le tube digestif. Ainsi, l'H2 des glucides ingérés
n'a pas besoin d'être marqué pour être reconnu dans
les gaz expirés (le test n'utilise ni isotopes stables, ni isotopes
radio-actifs).
Les glucides ingérés pour réaliser les tests sont
des glucides naturels (glucose, lactose, saccharose) ou synthétiques
(lactulose) largement disponibles et peu coûteux.
Le test respiratoire à l'H2 est un test simple, non
invasif et peu coûteux. En effet, la concentration en H2
du contenu des seringues prélevé est mesurée par
chromatographie gazeuse. Le laboratoire de biochimie peut équiper
un chromatographe ou acheter un appareil préparé à
cet usage. Le plus couramment utilisé est commercialisé
par la firme Quintron (Milwaukee, États-Unis) ; son coût
est d'environ 60 000 francs. Le maniement et l'entretien d'un tel appareil
sont simples, si bien qu'il peut êre utilisé par l'infirmière
au laboratoire d'explorations fonctionnelles digestives.
Indications
a) Le test respiratoire à l'H2 est indiqué
lorsque l'on recherche une malabsorption intestinale du lactose (sucre
du lait) ou du saccharose. En cas de malabsorption intestinale de
ces sucres, une partie de la dose ingérée parvient dans
le côlon et l'H2 expiré augmente (figure
1). La malabsorption intestinale du lactose (alactasie, déficit
primitif congénital ou acquis en lactase, déficit secondaire
à une maladie entérocytaire) est fréquente en France
; celle du saccharose (déficit congénital en sucrase-isomaltase)
est exceptionnelle. En cas de suspicion de malabsorption de ces sucres,
la sensibilité et la spécificité du test respiratoire
sont excellentes et les dosages enzymatiques sur biopsies intestinales
ne sont plus pratiqués [2, 3].
b) Le test respiratoire à H2 est indiqué
lorsque l'on veut mesurer le temps de transit oro-cæcal [4].
Dans ce cas, on utilise un sucre non absorbable dans l'intestin grêle,
le lactulose, et l'on mesure le temps écoulé entre son ingestion
et l'augmentation d'H2 dans les gaz expirés qui traduit
l'arrivée et la fermentation immédiate dans le cæcum
du lactulose (figure 2).
Pour réduire la variabilité d'un jour à l'autre de
la mesure chez le même sujet, il est préférable de
donner le lactulose avec une solution nutritive. De cette façon,
l'activité motrice dans l'intestin grêle (de type postprandial)
est mieux « standardisée » que si le lactulose est pris
à jeun quand l'activité dans l'intestin est cyclique avec
alternance de phases de repos moteur et de phases très actives
et propulsives. Le lactulose peut également être incorporé
dans un repas contenant un marqueur de la vidange gastrique (par exemple
l'acide octanoïque marqué au carbone 13) ; de cette façon,
sur de simples prélèvements respiratoires, on pourra déterminer
la vitesse de vidange gastrique et de transit dans l'intestin grêle
en déterminant la courbe du 13CO2 expiré
(mesure de la vitesse de vidange gastrique) et celle d'H2 (mesure
de l'arrivée cæcale du lactulose).
c) Le test respiratoire à l'H2
est indiqué lorsque l'on recherche une pullulation microbienne
dans l'intestin grêle [5]. Le glucide utilisé dans ce
cas est le glucose. En effet, ce sucre est absorbé totalement dans
l'intestin grêle, sauf dans certaines situations où le temps
de transit est très accéléré et/ou la surface
d'absorption très réduite (résection intestinale
étendue). Le glucose est fermenté dans l'intestin grêle
de façon notable lorsque celui-ci est colonisé par des bactéries
anaérobies strictes ou aéro-anaérobies facultatives,
ce qui se produit en cas de pullulation microbienne du grêle. Le
test respiratoire à l'H2 est ainsi positif :
si l'intestin grêle est contaminé, le glucose est
en partie fermenté et en partie absorbé dans l'intestin
grêle (diagnostic de pullulation microbienne,
figure 3) ;
ou si le glucose non absorbé dans l'intestin grêle
arrive dans le côlon (diagnostic de malabsorption intestinale).
En pratique, la précocité de l'augmentation d'H2
dans les gaz expirés ou l'utilisation d'un ralentisseur du transit
(6 cg de codéine ingérés 60 min avant le début
du test) permettent de séparer ces deux situations. En cas de suspicion
de pullulation microbienne, le test respiratoire à l'H2
est réalisé en première intention. Sa sensibilité
et sa spécificité pour le diagnostic de pullulation microbienne
sont de 78 % à 89 %, à condition d'utiliser les critères
de positivité suivants [5] : le test est positif si l'H2
augmente dans les gaz expirés dans les deux premières heures
suivant l'ingestion du glucose, de façon maintenue (sur au moins
trois prélèvements consécutifs), et d'au moins cinq
parties par million (unité de mesure de la concentration d'H2)
par rapport à la valeur mesurée la plus basse (qui n'est
pas forcément la valeur basale à jeun, la valeur la plus
basse pouvant être mesurée à la trentième ou
soixantième minute après l'ingestion du glucose). Le tubage
jéjunal avec étude bactériologique et antibiogramme
pourra être réalisé si le degré de suspicion
de pullulation est élevé, le test respiratoire à
l'H2 négatif ou si le test est positif et le traitement
antibiotique d'épreuve inefficace.
REFERENCES
1. Bond JH, Levitt MD. Use of pulmonary hydrogen (H2) measurements
to quantitate carbohydrate malabsorption. J Clin Invest 1972 ;
51 : 1219-25.
2. Flourié B, Florent C, Desjeux JF, Rambaud JC. Déficit
en lactase et intolérance au lactose. Cah Nutr Diet 1987 ;
22 : 367-71.
3. Newcomer AD, McGill DB, Thomas PJ, Hofman AF. Prospective comparison
of indirect methods for detecting lactase deficiency. N Engl J Med
1975 ; 293 : 1232-6.
4. Read NW, Miles CA, Fisher D, Holgate AM, Kime ND, Mitchell MA, et
al. Transit of a meal through the stomach, small intestine, and colon
in normal subjects and its role in the pathogenesis of diarrhea. Gastroenterology
1980 ; 79 : 1276-82.
5. Flourié B, Turk J, Lémann M, Florent C, Colimon R,
Rambaud JC. Breath hydrogen in bacterial overgrowth. Gastroenterology
1989 ; 96 : 1225
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