Gradient alvéolo-artériel

Le gradient alvéolo-artériel en oxygène (A-aO₂, ou gradient A-a), est la différence entre la pression partielle de l'oxygène alvéolaire (AO₂) et celle de l'oxygène artériel (aO₂).

Son estimation permet d'évaluer l'intégrité des capillaires alvéolaires. Le gradient A-a physiologique est compris entre 5 - 15 mm Hg. Il sert a distinguer différentes causes d'hypoxie.

- Le gradient A-a est élevé en cas :

• d'inadéquation de ventilation/perfusion (V/Q mismatch) telles que l'embolie pulmonaire
• de shunt anatomique intracardiaque droit-gauche.
• de limitation de la diffusion par exemple en cas de pneumonie sévère, d'oedème pulmonaire ou d'altération de la membrane alvéolo-capillaire

- le gradient A-a est normal en cas d'hypoxie causée par l'hyperventilation ou la haute altitude (en haute altitude, l'oxygène artériel PaO₂ est faible, mais seulement à cause du fait que l'oxygène alvéolaire (PAO₂) est également faible).

- le gradient A-a est abaissé en cas :

• d'augmentation de la fraction d'oxygène dans l'air inhalé (FiO₂),
• d'hyperventilation

Équation 

L'équation pour le calcul du gradient A-a est :

$Gradient~Aa=P_{A}O_{2}-P_{a}O_{2}$

Où :

• P_AO₂ = PO₂ alvéolaire (calculé à partir de l'équation des gaz alvéolaires)

$P_{A}O_{2}=F_{i}O_{2}(P_{atm}-P_{H_{2}O})-{\frac {P_{a}CO_{2}}{0.8}}$${\displaystyle }$

• P_aO₂ = PO₂  artérielle (mesuré dans le sang artériel)

Dans sa forme étendue, l'équation devient :

$Gradient~Aa=\left(F_{i}O_{2}(P_{atm}-P_{H_{2}O})-{\frac {P_{a}CO_{2}}{0.8}}\right)-P_{a}O_{2}$

À l'air ambiant ( FiO₂ = 0.21, ou 21 % ), au niveau de la mer ( P_atm = 760 mm hg )

En supposant que d'humidité est de 100 % dans les alvéoles, une version simplifiée de l'équation est:

$Gradient~Aa=\left(150-1,25(Pa_{CO_{2}})\right)-P_{a}O_{2}$

Valeurs et interprétation

Le gradient alvéolo-artériel est utile dans la détermination de la source de l'hypoxémie. La mesure permet de localiser l'anomalie, qu'elle soit intra-pulmonaire ou extra-pulmonaire. Un gradient normal pour un jeune adulte non-fumeur, respirant de l'air est comprise entre 5 et 10 mmHg. Il augmente naturellement avec l'âge de 1 mmHg chaque décennie.Une estimation prudente de la normale est inférieure à ((âge en années /4) + 4). Ainsi, une personne de 40 ans devrait avoir un gradient alvéolo-artériel inférieur à 14 mmHg.

Puisque le gradient A-a est estimé comme suit : (150 − 1,25(PaCO₂)) – PaO₂ au niveau de la mer et à l'air ambiant (0,21 x(760-47) = 149.7 mmHg pour la pression partielle d'oxygène alvéolaire, en prenant en compte la vapeur d'eau), il est mathématiquement clair qu'une grande valeur du gradient, indique que le sang a un faible PO₂, une faible PCO₂, ou les deux. 

Le CO₂ est très facilement échangé dans les poumons, une faible PaCO₂ est donc directement corrélée avec une hyperventilation. Par conséquent, une faible PaCO₂  indique un effort respiratoire augmenté pour oxygéner le sang. Une faible PaO₂ indique que la ventilation actuelle du patient (qu'elle soit augmentée ou normale) n'est pas suffisante pour permettre une bonne diffusion de l'oxygène dans le sang. Par conséquent, le gradient A-a indique un effort respiratoire augmenté (PCO₂ artérielle faible) relativement à l'oxygénation artérielle atteinte (PaO₂). 

A l'inverse, un gradient A-a abaissé indiquant par exemple un patient hyperventilant mais n'arrivant quand même pas encore à une bonne oxygénation.

Si le manque d'oxygénation est dû à un faible effort respiratoire, le gradient A-a n'est pas augmenté; Une personne en situation d'hypoventilation (atteintes du système nerveux central , ou prises de toxiques.. ) aurait une hypoxie, mais un gradient A-a normal : l'hypercapnie due à l'hypoventilation masque un gradient augmenté par la baisse de la PaO₂. Il s'agit d'un artefact mathématique qui fait que la mesure de ce gradient est cliniquement plus utile dans un tableau d'hyperventilation.

Voir aussi

• Gazométrie artérielle