ARTICLE
Hyperglycémie et
diurèse osmotique
La diurèse osmotique due à l'hyperglycémie est
responsable de pertes majeures de sodium, potassium, phosphore et d'eau
dans les urines. Ces pertes seront d'autant plus importantes que le débit
de filtration glomérulaire (DFG) du patient sera préservé.
Les pertes sodées dans le syndrome d'hyperglycémie hyperosmolaire
(SHH) sont estimées en moyenne à 25 % du pool sodé
total de l'organisme avec une natriurèse d'environ 50 à
70 mmol.l- 1 [2, 3]. Elles conduisent très rapidement
à une contraction du SEC avec hypovolémie parfois sévère.
Comme les urines générées par la polyurie osmotique
sont hypotoniques, la natrémie s'élève progressivement
et l'on passe d'une fausse hyponatrémie à une natrémie
normale (figure 1B) ou
même élevée (figure
1C). Ainsi, une hypernatrémie traduit toujours un déficit
hydrique et une déshydratation intracellulaire sévères.
La déplétion potassique est constante. Elle résulte
des pertes urinaires de potassium induites par la polyurie osmotique et
par l'hyperaldostéronisme secondaire à l'hypovolémie.
La kaliémie initiale masque ou sous-estime la déplétion
potassique. L'hyperkaliémie ou la normokaliémie, fréquemment
observées au début, témoignent de la sortie de potassium
du SIC causée par la carence insulinique.
Hyperglycémie et cerveau
Comme le cerveau est contenu dans une boîte rigide inextensible,
les modifications brutales de son volume sont mal tolérées.
Le cerveau possède un moyen de lutte appelé « osmorégulation
cérébrale » qui lui permet de minimiser ses modifications
de volume induites par des variations de tonicité plasmatique.
L'osmorégulation cérébrale fait appel à une
modulation du contenu intracérébral en substances osmotiques
actives appelées molécules osmoprotectrices et qui sont
de deux types :
- inorganiques : ce sont des électrolytes,
- organiques : ce sont les osmoles idiogéniques composées
d'acides aminés, de polyols et de triéthylamines.
En situation d'hypertonie plasmatique, le contenu intracérébral
en osmoles protectrices augmente, de sorte que le gradient osmotique transmembranaire
décroît. Ainsi, la déshydratation cérébrale
qui devrait en résulter est atténuée [4, 5]. L'osmorégulation
cérébrale en termes de moyen et d'efficacité, dépend
surtout de la rapidité d'installation de l'hypertonie plasmatique
(figure 2). Si l'hypertonie
s'installe brutalement en moins de 24 heures, l'osmorégulation
cérébrale se met en route rapidement (en moins de 15 min)
par l'intermédiaire d'un enrichissement en électrolytes.
Mais la régulation de volume reste incomplète et modérée
: la déshydratation cérébrale apparaît, mais
elle est moins importante que si l'osmorégulation n'existait pas.
Si l'hypertonie plasmatique s'installe lentement en plus de 48 heures,
l'osmorégulation passe principalement par une augmentation du contenu
intracérébral en osmoles idiogéniques. Ce mécanisme
est plus lent mais plus complet que le précédent, de sorte
que les variations de volume du cerveau sont très faibles. D'autres
facteurs, le plus important étant le sexe, peuvent influencer l'efficacité
de l'osmorégulation cérébrale. Les œstrogènes
et la progestérone inhibent le fonctionnement des pompes Na+-K+-ATPase
cérébrales, ce qui limite la régulation du volume
cérébral chez les femmes en période d'activité
génitale [6].
Au total : lorsqu'il existe une hyperglycémie avec hypertonie
plasmatique, l'osmorégulation cérébrale se met en
route de façon à réguler le volume cérébral.
Son efficacité dépend bien sûr de l'importance de
l'hypertonie plasmatique, mais surtout de sa rapidité d'installation
qui conditionne la sévérité des troubles neurologiques.
Pourquoi une hyperglycémie et une hyperosmolarité
plasmatiques sévères ?
La pathogénie du SHH reste incomplètement expliquée.
De façon schématique, le SHH apparaît en situation
de carence relative en insuline, de sorte que le foie est « insuliné
» donc ne produit pas de corps cétoniques, alors que le reste
de l'organisme se comporte comme s'il était « insulinoprivé
» [7].
L'hyperglycémie marquée observée dans le SHH reflète
des perturbations majeures et complexes du métabolisme glucidique.
Plusieurs anomalies intriquées contribuent au développement
de l'hyperglycémie :
- un défaut d'utilisation de glucose par les tissus périphériques
;
- une surproduction hépatique de glucose ;
- un défaut d'excrétion urinaire de glucose.
La seule carence insulinique ou l'apport massif de glucose ne peuvent
aboutir à une hyperglycémie sévère si le DFG
est normal, puisque les quantités de glucose pouvant être
éliminées dans les urines sont normalement très importantes.
La carence insulinique (absolue ou relative) d'une part réduit
la consommation glucidique périphérique, et d'autre part
accroît la néoglucogenèse et la glycogénolyse
hépatique [2, 3]. Ces effets sont majorés par la sécrétion
de glucagon et des hormones de contre-régulation (catécholamines,
glucocorticoïdes et hormone de croissance). Mais le facteur essentiel
du développement de l'hyperglycémie est le défaut
d'excrétion urinaire de glucose. En effet, initialement, l'hyperglycémie
entraîne une diurèse osmotique avec glycosurie, mais aussi
perte de sodium et contraction du SEC. Une insuffisance rénale
fonctionnelle avec baisse du DFG s'installe. La glycosurie décroît
et l'hyperglycémie s'aggrave. Celle-ci peut être exacerbée
si le patient étanche sa soif par des boissons sucrées.
L'hypertonie plasmatique majore l'hyperglycémie en induisant une
insulino-résistance [7]. Pour certains [2, 8], la survenue d'une
hyperglycémie sévère nécessiterait la présence
d'une faible cétose : l'oxydation cérébrale préférentielle
des corps cétoniques en situation d'insulinopénie économise
le glucose et aggrave l'hyperglycémie. Finalement, l'hyperglycémie
majeure du SHH témoigne surtout d'une déshydratation globale
sévère avec défaut d'excrétion urinaire de
glucose, majorée par une carence insulinique et éventuellement
un apport excessif exogène.
Pourquoi une cétogenèse inhibée
ou au moins limitée ?
La production de corps cétoniques nécessite que soient
réunies deux conditions :
- une augmentation de la lipolyse par augmentation de l'apport
d'acides gras libres au foie. Ceci est stimulé par la carence insulinique,
mais aussi par les catécholamines et le cortisol ;
- un métabolisme hépatique de ces acides gras en
corps cétoniques. Celui-ci est régulé par la carnitine
palmitoyl transférase (CPT) dont l'activité est stimulée
par les faibles taux de malonylCoA.
L'absence de corps cétoniques dans le SHH reste mal expliquée
et plusieurs mécanismes sont avancés. L'hypothèse
la plus communément admise est la baisse de production de corps
cétoniques par diminution de la lipolyse. Il existerait une sensibilité
différente d'action de l'insuline sur le métabolisme lipidique
et glucidique. Le blocage de la lipolyse se produit avec des concentrations
d'insuline 10 fois moins importantes que celles nécessaires à
l'utilisation de glucose [3]. En d'autres termes, l'insulinémie
résiduelle serait suffisante pour permettre la synthèse
hépatique de triglycérides à partir des acides gras,
empêchant donc la cétogenèse, mais insuffisante pour
stimuler la consommation périphérique de glucose. Cependant,
cette seule hypothèse pathogénique semble insuffisante puisque
l'insulinémie dosée au cours des cétoacidoses diabétiques
(CAD) et des SHH s'avère parfois comparable [9]. La seconde hypothèse
résiderait dans l'existence d'une concentration en insuline au
niveau portal plus importante dans le SHH que dans la CAD : c'est «
l'insulinisation relative du foie » [10]. De plus, l'hyperglycémie
et l'hyperosmolarité plasmatique seraient anticétogènes
[9]. Toutes ces théories étayent la fréquence plus
importante du SHH chez les patients diabétiques non insulinodépendants
(type II) qui ont une sécrétion résiduelle d'insuline
et une résistance au glucagon.
La présence d'une faible cétose au cours du SHH est néanmoins
classique et même nécessaire pour certains au développement
d'une hyperglycémie majeure [8]. Cette production de corps cétoniques
serait en rapport avec de fortes concentrations de glucagon qui diminuent
la production hépatique de malonylCoA [11].
Diagnostic positif du syndrome d'hyperglycémie
hyperosmolaire
Signes cliniques
Classiquement, le SHH se manifeste par des signes non spécifiques
de déshydratation globale. La déshydratation intracellulaire
se manifeste par la soif avec sécheresse des muqueuses, perte de
poids et troubles neurologiques. La polyurie-polydipsie est constante
sauf en cas d'insuffisance rénale chronique préexistante.
Certaines particularités doivent cependant être notées
:
- les troubles neurologiques : le degré d'altération
de conscience est variable, allant de la simple obnubilation jusqu'au
coma profond. Pour la majorité des auteurs [4, 12-16], il existe
une corrélation directe entre le degré d'hypertonie plasmatique
et l'importance des troubles neurologiques. Pour un même degré
d'hyperglycémie, les manifestations neurologiques sont plus sévères
que dans la CAD. Les manifestations convulsives sont fréquentes
puisque présentes dans 15 à 20 % des cas, le plus souvent
sous forme focale motrice [2, 3]. Elles se caractérisent par une
résistance fréquente aux traitements antiépileptiques
classiques. Il peut aussi exister des signes de localisation à
type d'hémiparésie, d'aphasie, d'amaurose ou de quadriplégie
posant un problème de diagnostic différentiel avec une éventuelle
pathologie intercurrente telle qu'un accident vasculaire cérébral.
Au total, la gravité du tableau neurologique est conditionnée
par l'importance de la déshydratation intracellulaire, mais elle
est aussi largement influencée par sa rapidité d'installation
qui détermine l'efficacité de l'osmorégulation cérébrale
[2, 4, 9, 13] (figure 3)
;
- le début : l'installation du SHH est le plus souvent
insidieuse et progressive, faisant porter le diagnostic tardivement, quelques
jours à plusieurs semaines après le début. La prévention
de ce syndrome passe donc par un dépistage précoce grâce
à un interrogatoire précis à la recherche d'une polyurie-polydipsie
et de signes de déshydratation globale.
Facteurs déclenchants
Un facteur déclenchant est retrouvé dans plus de 60 %
des cas. Les deux causes les plus fréquentes sont l'infection,
tout particulièrement pulmonaire et urinaire, et la non-compliance
au traitement. L'infarctus du myocarde, l'accident vasculaire cérébral,
l'insuffisance rénale chronique, l'hémorragie digestive
et la pancréatite aiguë sont autant de pathologies pouvant
déclencher un SHH.
Signes biologiques
La confirmation du diagnostic repose sur l'association de l'hypertonie
plasmatique :
(2 fois la natrémie) (mmol.l- 1) + glycémie
(mmol.l- 1) > 300 mOsm.l- 1 (valeur
normale : 275-290 mOsm.l- 1) et d'une hyperglycémie
sévère sans acidose ni cétose.
Dans la forme classique du SHH, il n'existe pas d'acidose métabolique.
Le pH est supérieur à 7,20, les bicarbonates plasmatiques
supérieurs à 15 mmol.l- 1 et le trou anionique
plasmatique (TA) est normal ou discrètement élevé,
inférieur à 17 mmol.l- 1. Cependant, une
acidose métabolique modérée peut être présente,
retrouvée même par certains dans 50 % des cas [2, 3, 8, 13].
Cette dernière est souvent multifactorielle, attribuée à
une élévation modérée des corps cétoniques,
des lactates et/ou à l'insuffisance rénale sous-jacente.
Une élévation franche du TA doit faire rechercher une autre
pathologie surajoutée, en particulier une hyperlactatémie
en cas d'état de choc associé (infarctus du myocarde, hémorragie,
etc.). Il peut aussi exister une alcalose métabolique associée
en cas de vomissements.
Le SHH se présente habituellement avec une déshydratation
globale. La déshydratation extracellulaire se traduit biologiquement
par une hémoconcentration (augmentation de l'hématocrite
et de la protidémie), mais celle-ci peut toutefois être masquée
par un remplissage vasculaire. La déshydratation intracellulaire
est constante et le plus souvent sévère. Elle est affirmée
par la mise en évidence d'une hypertonie plasmatique.
Le pool sodé est considérablement diminué du fait
des pertes urinaires. Mais la natrémie peut évoluer de différentes
façons. Si les pertes urinaires sont réduites, iso- ou faiblement
hypotoniques, l'hyperglycémie attire l'eau du SIC vers le SEC et
est donc responsable d'une dilution du sodium plasmatique. Dans ce cas,
la natrémie sera normale ou abaissée et l'on parle de «
fausse hyponatrémie » (figure
1A). Si la diurèse osmotique est importante, les pertes urinaires
sont hypotoniques et la natrémie sera élevée (figure
1C). L'association hypernatrémie + hyperglycémie traduit
une déshydratation intracellulaire majeure. Dans tous les cas,
seule la natrémie corrigée (Na+c) qui est la
natrémie que l'on observerait si la glycémie était
normale, permet une évaluation précise des pertes hydriques
et donc de l'importance de la déshydratation intracellulaire. Cette
Na+c est calculée par la formule de Katz [30] : Na+c
= Na+ laboratoire (mmol.l- 1) + [glycémie
(mmol.l- 1) x 0,3]. Un travail récent semble montrer
que ce facteur de correction serait insuffisant et devrait être
réajusté au moins à 0,45, surtout lors des hyperglycémies
aiguës et sévères [17]. L'hypernatrémie ne peut
se développer que si le patient ne peut pas boire (sensation de
soif anormale, impossibilité d'ingérer de l'eau, secondaire
à des troubles de conscience ou une pathologie digestive) ou s'il
existe une rhabdomyolyse. La déshydratation intracellulaire sévère
augmente le risque de troubles neurologiques et aggrave le pronostic des
patients [2, 3].
Au début la kaliémie peut être normale, diminuée
ou augmentée, mais dans tous les cas le pool potassique est, lui,
abaissé. Ainsi, même si la kaliémie est normale ou
élevée initialement, une hypokaliémie sévère
peut apparaître en cours de traitement, si l'apport de potassium
n'a pas été réalisé précocement dès
l'institution de l'insulinothérapie. Les mêmes anomalies
sont présentes avec le phosphore et le magnésium.
L'insuffisance rénale fonctionnelle est le plus souvent responsable
d'une élévation de l'urée et de la créatinine
plasmatique. L'élévation de la protidémie et de l'hématocrite
témoigne de la déshydratation extracellulaire. L'hyperleucocytose
n'est pas rare, due soit à un phénomène de démargination,
soit à un processus infectieux sous-jacent. Dans les urines, il
existe une forte glycosurie sans ou avec une discrète cétonurie.
La glycosurie peut être absente en cas d'insuffisance rénale
chronique préexistante. Elle ne doit de toute façon jamais
être considérée comme un outil de surveillance de
la glycémie.
Complications
Les complications du SHH sont le plus souvent imputables à des
erreurs thérapeutiques ou à des traitements mal conduits.
Les deux complications les plus fréquentes sont les thromboses
vasculaires et l'œdème cérébral [2, 3, 12, 13].
Thromboses vasculaires
Il s'agit de thromboses veineuses pouvant atteindre tous les organes,
en particulier le cerveau (sinus caverneux), mais aussi de thromboses
artérielles. Elles sont attribuées à l'hypercoagulabilité
observée dans les hypertonies plasmatiques et aux épisodes
hypotensifs [18].
Hémorragies cérébrales
Les hémorragies à type de pétéchies intraparenchymateuses,
d'hémorragies ou hématomes sous-duraux sont directement
en rapport avec le gradient osmotique transmembranaire et l'issue d'eau
des cellules qui entraîne une diminution des pressions intracrâniennes
et déchire les parois vasculaires.
Œdème cérébral
Il apparaît en cas de correction trop rapide de l'hypertonie plasmatique.
Sa prévention passe par la normalisation lente de la glycémie,
surtout si les troubles de conscience sont absents. La baisse trop rapide
d'osmolarité plasmatique pourrait conduire au développement
d'une myélinolyse centropontine. Celle-ci se caractérise
par des zones de démyélinisation cérébrale
localisées au centre de la base du pont, mais aussi à d'autres
zones (substances grises et blanches, thalamus, cervelet).
Rhabdomyolyse
Elle serait observée dans 50 % des SHH. Elle aggrave l'hypertonie
plasmatique, les troubles neurologiques, l'hypophosphorémie et
l'hypokaliémie, ainsi que le risque d'insuffisance rénale
aiguë.
Autres complications
Le collapsus et l'oligurie sont la conséquence d'un remplissage
vasculaire insuffisant associé à une décroissance
trop rapide de la glycémie. Les pneumopathies d'inhalation peuvent
se développer s'il existe des troubles de la déglutition.
L'hypokaliémie, l'hypophosphorémie, l'hypoglycémie
s'observent en cas d'administration d'insuline à forte dose sans
supplémentation suffisante. L'hypophosphorémie expose au
risque d'insuffisance cardiaque, respiratoire et de rhabdomyolyse.
Traitement des hypertonies
plasmatiques
La priorité dans le traitement du SHH n'est pas de corriger l'hypertonie
plasmatique, mais avant tout de restaurer le volume du SEC et tout particulièrement
la volémie circulante de façon à préserver
l'oxygénation tissulaire. La correction des déficits électrolytiques
(potassium, phosphore) est également importante, de même
que le traitement du facteur déclenchant. La normalisation de la
glycémie n'est pas un objectif prioritaire.
Restauration de l'équilibre hydrosodé
Un traitement précoce de l'hyperglycémie avant d'avoir
rétabli la volémie expose à la survenue d'un collapsus
sévère (figure
4). Corriger l'hypovolémie est donc la priorité thérapeutique
immédiate essentielle chez les patients hypovolémiques.
Dans tous les cas, la réexpansion volémique passe par la
correction du déficit sodé. Dans cette optique, le choix
du soluté et ses modalités d'administration demeurent discutés.
Certains [2, 16] débutent le traitement par du sérum salé
isotonique (0,9 %), 1 à 2 litres en 1 à 2 heures, de manière
à rétablir le pool hydrosodé plasmatique. Ce soluté
permet à la fois la réexpansion volémique et la baisse
de la tonicité plasmatique, puisqu'en présence d'une hypertonie
plasmatique, le sérum salé à 0,9 % n'est plus isotonique
mais bien hypotonique. Le relais par du sérum salé hypotonique
à 0,45 % est pris dans un second temps, après avoir rétabli
une volémie satisfaisante. L'administration exclusive d'emblée
de sérum salé hypotonique à 0,45 % n'est envisageable
qu'en cas de surcharge hydrosodée chez les patients ayant une insuffisance
rénale oligoanurique. D'autres auteurs [19] réalisent l'expansion
volémique par des macromolécules associées très
rapidement à la perfusion de sérum salé hypotonique.
Les deux raisons principales justifiant cette attitude sont que :
- l'utilisation de quantités importantes de cristalloïdes
expose au risque d'œdème pulmonaire [19] ;
- l'administration d'emblée de solutés hypotoniques
améliore la rhéologie sanguine, donc diminue le risque de
thrombose et améliore l'oxygénation tissulaire.
Dans tous les cas, certaines règles de sécurité
sont obligatoires :
- ne jamais utiliser de solutés hypotoniques sans avoir
rétabli la volémie circulante ;
- contrôler la rapidité de correction des volumes
hydriques extra et intracellulaires.
L'ajustement thérapeutique se fait essentiellement sur la réponse
clinique du patient, en surveillant au minimum la pression artérielle,
la fréquence cardiaque, la diurèse horaire et la pression
veineuse centrale. Chez des sujets à risque, tels que les insuffisants
cardiaques ou rénaux, la mesure de la pression capillaire pulmonaire
(cathéter de Swan Ganz) peut devenir utile. La quantité
totale de liquide à perfuser dépend du déficit hydrique
total du patient (le plus souvent 10 à 15 litres). La moitié
sera perfusée dans les 12 premières heures à une
vitesse d'environ 500 ml par heure, le restant sur les 24-48 heures suivantes.
L'estimation des pertes hydriques par des formules reste imprécise,
de sorte que la quantité et la vitesse de perfusion du liquide
hypotonique doivent être ajustées sur les données
cliniques et biologiques répétées (initialement toutes
les 2 heures). Quel que soit le protocole thérapeutique choisi,
la décroissance de l'osmolarité plasmatique ne doit pas
dépasser 5 mOsm.l- 1.h- 1 s'il
existe des troubles neurologiques. Elle doit être encore plus lente,
d'environ 2,5 mOsm.l- 1.h- 1, et plus
prudente chez le patient sans signes neurologiques, âgé ou
avec une pathologie cardiaque sous-jacente [16].
La réhydratation orale n'est jamais suffisante si les perturbations
hydroélectrolytiques sont importantes. Elle est dangereuse et contre-indiquée
en cas de troubles neurologiques, situation qui nécessite la mise
en place d'une sonde gastrique. La voie entérale n'est possible
que si le patient est conscient, en complément de la voie veineuse.
Chez les patients avec une insuffisance rénale chronique, la
correction des troubles hydrosodés nécessite une technique
d'épuration extrarénale.
Restauration du pool potassique et phosphoré
La déplétion potassique est toujours présente,
sauf chez l'insuffisant rénal chronique, malgré une kaliémie
normale ou élevée initialement comme cela s'observe dans
33 % des cas [3]. La recharge hydrique et l'insulinothérapie induisent
une pénétration intracellulaire de potassium aggravant l'hypokaliémie.
L'apport de potassium par voie intraveineuse doit donc se faire dès
le début du traitement si la kaliémie de départ est
normale ou basse, et de toute façon très rapidement dès
la mise en route de l'insulinothérapie. La quantité préconisée
est de l'ordre de 10 à 30 mmol.l- 1.h-
1, en fonction de l'insulinothérapie [2, 3]. Un des moyens
simples de contrôler cette kaliémie est de maintenir dans
le temps un rapport quantité totale de potassium en mmol.l-
1 sur quantité totale d'insuline en UI (QK/QI) égal
à 1. Pendant les premières heures, la surveillance repose
sur un contrôle régulier de la kaliémie et surtout
de l'ECG. L'administration de phosphore et de magnésium sera également
nécessaire dans un second temps, en surveillant leur concentration
plasmatique.
Insulinothérapie
La seule réhydratation corrige déjà en grande partie
l'hyperglycémie par le biais d'une dilution, mais aussi en rétablissant
la diurèse osmotique avec glycosurie [10, 18]. De ce fait, la persistance
de l'hyperglycémie ne reflète pas forcément une «
insulino-résistance », mais plutôt une altération
du DFG. L'insulinothérapie fait toujours appel à une insuline
d'action courte, administrée par voie veineuse à la seringue
automatique. Pour la plupart des patients, les faibles doses sont préconisées,
en débutant par un bolus initial intra-veineux de 0,1 à
0,2 UI.kg- 1 (soit 5 à 10 UI), suivi d'une administration
continue d'environ 0,1 UI.kg- 1.h- 1 (soit
5 à 7 UI.h- 1) [2, 3]. Cette posologie permet une
décroissance lente de la glycémie (5,5 mmol.l-
1.h- 1) mettant à l'abri d'un collapsus sévère,
d'une hypokaliémie, d'une hypophosphorémie ou d'un œdème
cérébral. Tant qu'il existe une hypovolémie franche,
l'insulinothérapie ne doit pas être débutée
(figure 4). L'insulinothérapie
doit être précoce ou utiliser des doses plus importantes
dans des situations particulières telles que l'insuffisance rénale
chronique pour laquelle la réhydratation est limitée, l'hyperkaliémie
sévère ou la cétoacidose associée. La glycémie
sera contrôlée de façon horaire. Dès qu'elle
atteindra le seuil de 12-15 mmol.l- 1, le débit
d'insuline sera diminué à 2-3 UI.h- 1 associé
à une perfusion de glucosé 5 %.
Autres traitements
La recherche d'un facteur déclenchant est capitale afin de débuter
un traitement spécifique approprié. Un traitement anticoagulant
ou tout au moins antithrombotique est préconisé de manière
à prévenir la survenue de thromboses.
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