Impact de l’exposition prénatale au
tabagisme sur les fonctions
neurophysiologiques du nouveau-né
• 10e Congrès national de la Société Francophone de Tabacologie 3 et 4 novembre 2016 – Lille
• E. Stephan-Blanchard2, A. Leke1-2, K. Chardon2, S. Delanaud2, P. Tourneux1-2, V.
Bach2, F. Telliez2
1. Pôle Femme-Couple-Enfant CHU Amiens Picardie, France
2. Laboratoire Péritox Ineris, Faculté de Médecine, Amiens, France
Je, soussigné Dr André LEKE, déclare
ne pas avoir de conflits d’intérêt
Travail en collaboration avec les
sociétés : Abbvie, Fresenius Kabi, Gallia,
Nestlé/Guigoz, NHS (Modilac)
Impact de l’exposition prénatale au tabagisme
sur les fonctions neurophysiologiques du
nouveau-né
3 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
The evidence
Smoking is not good for health,
especially during pregnancy!
France
Australia
USA
4 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Epidemiological data (1)
Source : WHO report on the global tobacco epidemic, 2015 (WHO 2015)
5 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Epidemiological data (2)
USA : 2011 Pregnancy Risk Assessment and Monitoring System
Australia : 2010 National Perinatal Epidemiology and Statistics Unit
Europe : 2013 European Perinatal Health Report
Africa : 2013 WHO Global report on the tobacco use and second-hand smoke exposure in
pregnancy
Latin America : Bloch et al. 2008
6 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
General effects of maternal cigarette smoking (Slotkin 1998)
7 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Smoking and SIDS : epidemiology
Source : Avon longitudinal study (Nelson and Taylor 2001)
Source : the CESDI SUDI
study (Fleming et al. 2000
London : The Stationery
Office)
8 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
State of art (1)
Système
cholinergique (Hohmann 1988)
Système
dopaminergique (Jones 2003)
Système
noradrénergique (Haji 2000)
Système
sérotoninergique (Manzke 2003)
Exposition tabagique du fœtus
Récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine (nAChRs)
Nicotine
Contrôle cardiorespiratoire
Sommeil, éveil
9 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
State of art (2)
Tabagisme in utero
Chémorécepteurs
périphériques
PaO2
Sommeil – micro-éveils
Contrôle cardiovasculaire
Contrôle ventilatoire
Altération structure du sommeil chez animal (Franck et coll. 2001 Am J Physiol Regulatory Intergrative Comp Physiol
Diminution des micro-éveils chez nouveau-né humain (Franco et coll. 1999 J Pediatr US ; Horne et coll. 2004 Early Hum Dev
Instabilité ventilatoire, apnées obstructives (Kahn et coll. 1994 Pediatrics ; Tirosh et coll. 1996 J Perinatol)
Altération réponse à l’hypoxie chez nouveau-nés sédatés uniquement (Ueda et coll. 1999 J Pediatr US)
Altération régulation de la PA (Cohenn et coll. 2008 Circulation ; Viskari-Lahdeoja et coll. 2008 Acta Ped
VRC : absence d’effet (Galland et coll. 2000 Ped Res ; Viskari-Lahdeoja et coll. 2008 Acta Ped) ou résultats variables (Franco et coll. 2000 Ped Res ; Thiriez et coll. Clin Auton Res)
10 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
State of art (2)
Tabagisme in utero
MSIN
Chémorécepteurs
périphériques
PaO2
Sommeil – micro-éveils
Contrôle cardiovasculaire
Contrôle ventilatoire
Réponse inadaptée à des troubles cardio-respiratoires au cours du sommeil (Moon et al. 2007 Lancet)
11 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Contrôle autonomique cardiaque
• Étude indirecte de l’activité du SNA à visée cardiaque
• Moyen : variabilité de la fréquence cardiaque (HRV)
COEUR
FCVES
PA
SRAA
CERVEAU
centre
cardio-vasculaire centre
respiratoire
Mouvements
respiratoires
Résistances
vasculaires
périphériques
BaroréflexeThermorégulation
Modifications
des pressions
intrathoraciques
12 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Objectifs
• Étude des effets de l’exposition tabagique in utero chez le nouveau-né prématuré
• Qualité et architecture du sommeil
• Contrôle chimique de la ventilation
• Profil cardiorespiratoire
• Contrôle autonomique cardiaque (SNA)
En fonction
des stades
de sommeil
13 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et sommeil: protocole
39 nouveau-nés
Polysomnographie nocturne
- Entre 19h le soir et 8h le matin suivant
- Sommeil
- Mouvements corporels
Groupe témoin Groupe S-
< 10 cig/j
Groupe S+
≥ 10 cig/j
n = 19 n = 10 n = 10
Nombre de cigarettes/jour 0 4,9 ± 2,3*** 16,2 ± 3,1***,§§§
Âge gestationnel, sem. a. 31,7 ± 1,3 31,2 ± 2,0 31,2 ± 2,1
Poids de naissance, g 1675 ± 360 1488 ± 392 1325 ± 375*
Âge post-conceptionnel, sem. a. 34,5 ± 2,0 34,1 ± 3,2 35,7 ± 2,1
Poids lors de l’étude, g 1975 ± 443 1807 ± 536 1997 ± 556
Questionnaire parental
14 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et sommeil : polysomnographie
Capteurs EEG
Capteur piézo-électrique
Capteurs ECG
Actimètre
Capteur SaO2
Visual scoring (Pediatric Task Force 2007)
• EEGs
• Eye movements
• ECG, body movements
• Durées absolues et relatives • Fréquences • Fréquence de changement de stade
15 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et sommeil: résultats (1)
TTS : temps total de sommeil ;
400
450
500
550
600
650
700
TTS (min) ***
Groupe témoin Groupe S- Groupe S+
0
5
10
15
20
25
30
35
VIS (% DGS)
Groupe témoin Groupe S- Groupe S+
***
DGS : durée globale de sommeil ; VIS : veille intra-sommeil
-18% 1h52min
+40%
16 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et sommeil : résultats (2)
Groupe témoin
Groupe S-
TTS (%)
0
20
40
60
80
100
SA SC
Groupe S+ **
*
**
*
SI
SA : sommeil agité ; SC : sommeil calme ; SI : sommeil indéterminé ; TTS : temps total de sommeil
+15%
-34%
17 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et sommeil: implications cliniques
Stéphan-Blanchard E, Telliez F, Léké A, Djeddi D, Bach V, Libert JP, Chardon K. The influence of in utero exposure to smoking on sleep patterns in
preterm neonates. Sleep, 2008; 31(12):1683-9.
Tabagisme in utero
Altération de la structure du sommeil des nouveau-nés
- Désaturations en oxygène
- Instabilité cardio-ventilatoire
Dysrégulations neurophysiologiques
Augmentation du
Sommeil Agité
- Système nerveux central
- Troubles neuro-comportementaux
Altération du développement cérébral
18 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : protocole
37 nouveau-nés
Groupe témoin Groupe tabac
n = 21 n = 16
Nombre de cigarettes/jour 0 11,4 ± 5,0***
Âge gestationnel, sem. a. 31,5 ± 2,1 30,7 ± 2.0
Poids de naissance, g 1496 ± 277 1378 ± 348
Âge post-conceptionnel, sem. a. 36,2 ± 0,9 36,0 ± 1,5
Poids lors de l’étude, g 2083 ± 153 2021 ± 420
Questionnaire parental Polysomnographie (3h)
Exploration ventilatoire
- Neutralité thermique
- Stades de sommeil (SA – SC)
- Activité des CRP
- Profil ventilatoire : apnées, désaturations
19 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : test hyperoxique
Capillaire du spectromètre de masse
Électrovanne Pneumotachographe
Masque facial
expiration inspiration
Ballon contenant l’oxygène
30 60 90 s
800
400
0
VE (mL.min-1.kg-1) FiO2 (%)
100
50
0
Référence (30 s, 21% O2)
Récupération (30 s, 21% O2)
Hyperoxie (30 s, 100% O2)
Test hyperoxique (Dejours 1962 Physiol Rev ) : 100 % O2 : chute de la ventilation
Activité tonique des chémorécepteurs périphériques
20 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : résultats (1)
Groupe témoin
Groupe tabac
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
Sommeil Agité Sommeil Calme
Chute de VE (%)
*
* p<0,05
21 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : résultats (2)
*
0
1
2
3
4
5
6
7
Sommeil Agité
Sommeil Calme
Temps passé en apnée avec désaturation (%)
Groupe témoin Groupe tabac
*
Durée moyenne des apnées avec désaturation (s)
4
5
6
7
8
9
10
11
Groupe témoin
Groupe tabac
* p<0,05
22 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : implications cliniques
Rôle dans la terminaison des apnées avec désaturation
Exposition tabagique du fœtus
Chémoréception périphérique
Détection des modifications en oxygène sanguin
Stéphan-Blanchard E, Chardon K, Léké A, Delanaud S, Djeddi D, Libert JP, Bach V, Telliez F. In utero exposure to smoking and peripheral chemoreceptor function in preterm neonates. Pediatrics, 2010; 125(3):592-9
Stéphan-Blanchard E, Bach V, Telliez F, Chardon K. Perinatal nicotine/smoking exposure and carotid chemoreceptors during development. Respiratory Physiology & Neurobiology, 2013; 185(1):110-9
23 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : implications cliniques
Exposition tabagique du fœtus
Altération du contrôle chimique de la ventilation
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
Sommeil Agité Sommeil Calme
Chute de VE (%)
*
Stéphan-Blanchard E, Chardon K, Léké A, Delanaud S, Djeddi D, Libert JP, Bach V, Telliez F. In utero exposure to smoking and peripheral chemoreceptor function in preterm neonates. Pediatrics, 2010; 125(3):592-9
Stéphan-Blanchard E, Bach V, Telliez F, Chardon K. Perinatal nicotine/smoking exposure and carotid chemoreceptors during development. Respiratory Physiology & Neurobiology, 2013; 185(1):110-9
24 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : implications cliniques
Exposition tabagique du fœtus
Perturbation du processus de terminaison des apnées avec désaturation
Groupe témoin Groupe tabac
*
Durée moyenne des apnées avec désaturation (s)
4
5
6
7
8
9
10
11
Altération du contrôle chimique de la ventilation
Stéphan-Blanchard E, Chardon K, Léké A, Delanaud S, Djeddi D, Libert JP, Bach V, Telliez F. In utero exposure to smoking and peripheral chemoreceptor function in preterm neonates. Pediatrics, 2010; 125(3):592-9
Stéphan-Blanchard E, Bach V, Telliez F, Chardon K. Perinatal nicotine/smoking exposure and carotid chemoreceptors during development. Respiratory Physiology & Neurobiology, 2013; 185(1):110-9
25 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et chémoréception : implications cliniques
Exposition tabagique du fœtus
Perturbation du processus de terminaison des apnées avec désaturation
Altération du contrôle chimique de la ventilation
- Désaturations
- Instabilité ventilatoire
- Challenge hypoxique
*
0
1
2
3
4
5
6
7
SA SC
Temps passé en apnée avec désaturation (%)
Stéphan-Blanchard E, Chardon K, Léké A, Delanaud S, Djeddi D, Libert JP, Bach V, Telliez F. In utero exposure to smoking and peripheral chemoreceptor function in preterm neonates. Pediatrics, 2010; 125(3):592-9
Stéphan-Blanchard E, Bach V, Telliez F, Chardon K. Perinatal nicotine/smoking exposure and carotid chemoreceptors during development. Respiratory Physiology & Neurobiology, 2013; 185(1):110-9
26 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et SNA : protocole
Mean (min-max) Control group Smoking group
n = 18 n = 16
Cigarettes / day 0 14 (2-25)***
Gestational age (weeks) 31.4 (28.4-33.7) 31.4 (28-34.1)
Birth weight (g) 1427 (810-1940) 1326 (790-2105)
Postmenstrual age (weeks) 36.1 (34.8-37.3) 36.2 (34.4-38.8)
Weight at study (g) 2082 (1675-2325) 2023 (1220-2830)
HRV analysis Polysomnography
- 3-4 hrs polysomnography
- Thermoneutrality
- Visual scoring of sleep states: AS – QS (Pediatric Task Force 2007)
- Linear time- and frequency-domain HRV parameters
- Non-linear HRV analysis: Detrended Fluctuation Analysis, Approximate and Sample Entropy
Groupe
témoin
Groupe
tabac
n = 21 n = 16
Nombre de
cigarettes/jour 0
11,4 ±
5,0***
Âge gestationnel, sem.
a. 31,5 ± 2,1 30,7 ± 2.0
Poids de naissance, g 1496 ± 277 1378 ± 348
Âge post-
conceptionnel, sem. a. 36,2 ± 0,9 36,0 ± 1,5
Poids lors de l’étude, g 2083 ± 153 2021 ± 420
27 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et SNA : résultats (1)
Active sleep
Quiet sleep
* p<0.05; ** p<0.01
28 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et SNA : résultats (2)
Active sleep
Quiet sleep
* p<0.05; ** p<0.01
29 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et SNA : résultats (3)
Active sleep
Quiet sleep
* p<0.05; ** p<0.01
30 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Tabagisme et SNA : implications cliniques (1)
Cardiac autonomic control
Sympatho-vagal activity
Parasympathetic activity Short-term variability (Franco et al. 2000)
Prenatal smoking exposure
Sympathetic activity Slow HR fluctuations
Impaired ANS maturation
Vagal activity (Sahni et al. 2000, Yiallourou et al. 2013)
31 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Conclusion (1)
Sommeil Contrôle autonomique cardiaque
Contrôle ventilatoire
Effets prénatals
Tabagisme in utero
Observables après la naissance
32 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Conclusion (1)
SA
Sommeil
Contrôle autonomique cardiaque
Contrôle ventilatoire
Maturation corporelle et
nerveuse anormale
Immaturité des circuits de régulation
neurovégétative
Diminution des capacités de réaction
et d’adaptation
Enfant vulnérable aux
challenges pendant le
sommeil
Tabagisme in utero
33 CENTRE HOSPITALIER UNIVERSITAIRE AMIENS-PICARDIE
Conclusion (2)
SIDS Moon et al. 2007 (adapted from Hunt 2005)
DOHaD (Bakker and Jaddoe 2011)