Dr Aventure

Dans son bureau du Massachusetts General Hospital, Warren Zapol '62, qui dirige le centre d'anesthésie de l'hôpital pour la recherche en soins intensifs, conserve un petit réservoir d'oxyde nitrique avec le poison d'avertissement - appelez un médecin flanqué de symboles représentant une tête de mort. Lorsqu'il a acheté ce réservoir il y a 25 ans, l'oxyde nitrique était principalement connu comme composant des gaz d'échappement des voitures et de la fumée de cigarette. Mais les chercheurs ont également découvert que le corps lui-même l'utilise pour dilater les vaisseaux sanguins, et Zapol s'est demandé si l'oxyde nitrique inhalé pourrait aider les personnes qui ne peuvent pas obtenir suffisamment d'oxygène parce qu'elles ont une pression artérielle élevée dans les vaisseaux menant aux poumons - un problème qui chez les nouveau-nés est connu sous le nom de syndrome du bébé bleu. Le traitement de ces nourrissons impliquait traditionnellement des procédures risquées.

Les médecins avaient expérimenté des moyens de détendre ces vaisseaux en utilisant des composés qui réduisent la pression artérielle en général. Mais cela aussi peut être dangereux. Zapol a émis l'hypothèse que l'oxyde nitrique inhalé pourrait mieux fonctionner car il serait détruit par les globules rouges, de sorte qu'il ne circulerait pas dans tout le corps. Pour tester cette idée, lui et ses collègues de Mass General ont donné à un mouton un médicament pour induire une hypertension pulmonaire. Ensuite, ils ont ouvert toutes les fenêtres du laboratoire, mis des masques à gaz et administré de l'oxyde nitrique par trachéotomie. Ils ont découvert que la pression artérielle dans ses poumons chutait rapidement, sans chute correspondante ailleurs. Ensuite, ils ont testé le gaz sur des agneaux nouveau-nés et ont obtenu les mêmes résultats. Les bébés seraient les prochains.

En 1990, l'équipe a administré de l'oxyde nitrique à son premier nouveau-né humain : un garçon qui était tout bleu à cause du manque d'oxygène, selon Jesse Roberts, un néonatologiste qui travaillait avec Zapol à l'époque. Le groupe était convaincu qu'il était sûr en raison du travail sur les animaux nouveau-nés, dit Roberts. Et après tout, comme le dit Zapol, tous les médicaments sont des poisons. Vous voulez juste réduire la dose de façon, très, très bas. Pourtant, lorsqu'ils ont soigné le bébé, nous avons recouvert les crânes et les os croisés du réservoir avec un morceau de papier, explique Zapol. Remarquablement, le débit sanguin pulmonaire du garçon a augmenté en une minute; il est passé du bleu au rose. C'était si rapide que nous avons eu des frissons, dit Roberts. En 2000, l'oxyde nitrique a été approuvé par la Food and Drug Administration pour une utilisation chez les bébés souffrant d'hypertension pulmonaire. Aujourd'hui, il est administré à environ 30 000 patients par an, bébés et adultes.

Auparavant, les bébés bleus étaient généralement placés sur des poumons artificiels, une technologie que Zapol lui-même a aidé à développer très tôt. Le traitement, qui implique une intervention chirurgicale et peut provoquer des saignements dans le cerveau, a généralement duré de cinq jours à deux semaines, estime Zapol. L'oxyde nitrique, en revanche, n'est généralement nécessaire que pendant quatre à cinq jours, après quoi environ 80 pour cent des bébés réagissent. Ce n'est que si le traitement ne fonctionne pas que les médecins ont recours aux poumons artificiels. Zapol aime plaisanter, mon premier projet ne se fait que si vous faites d'abord mon deuxième projet.

Zapol offre un morceau de glace à un phoque de Weddell assoiffé portant un micro-ordinateur près de la station McMurdo en Antarctique en 1986.

Zapol, qui a été anesthésiste en chef à l'HGM de 1994 à 2008 et membre du corps professoral de Harvard depuis 1972, s'intéresse depuis longtemps aux complexités de la respiration et de la circulation pulmonaire, non seulement chez les souris, les moutons et les bébés, mais aussi chez les mammifères à l'état sauvage. . Peu de temps après avoir terminé sa résidence en anesthésie à l'HGM, au début des années 1970, on lui a parlé du phoque de Weddell de l'Antarctique, qui peut retenir son souffle pendant plus d'une heure. Au début, il a rejeté cette affirmation comme une connerie, se souvient-il. Mais lorsqu'il a appris que le phoque effectuait effectivement des plongées prolongées et profondes sous la glace, il a demandé une subvention pour l'étudier, pensant que cela pourrait donner un aperçu de la physiologie humaine. En tant qu'anesthésiste, si vous pouviez faire en sorte que vos patients retiennent leur souffle pendant une heure et demie, ce serait vraiment bien, dit-il.

Lors d'une série d'expéditions qui ont commencé au milieu des années 1970, Zapol et ses collègues se sont rendus dans ce qu'il appelle le plus beau laboratoire du monde, la station McMurdo de la National Science Foundation, construite sur la roche volcanique de l'île de Ross en Antarctique. Ils ont convaincu la Marine de percer un trou dans la glace à 15 milles au large, où ils relâcheraient les phoques qu'ils avaient capturés en colonies sur la banquise près de l'île. (Comme il n'y avait pas d'autres trous de respiration à proximité, a expliqué l'équipe, les phoques reviendraient au même endroit à la fin de la plongée, ce qui permettrait de collecter des données.) L'un des collègues de Zapol à MGH avait conçu un micro-ordinateur portable qui pouvait résister à des pressions extrêmes et à des températures glaciales tout en collectant des informations sur la fréquence cardiaque, les niveaux d'oxygène et d'autres variables des phoques. Ils ont cajolé le premier phoque dans un traîneau et l'ont transporté sur la glace à l'aide d'une chenillette, dont les puissantes chenilles se sont avérées utiles pour tirer un animal pouvant mesurer 10 pieds de long et peser jusqu'à 1 200 livres. Ils ont attaché un micro-ordinateur à une feuille de caoutchouc, qu'ils ont collée au dos du phoque avant de guider l'animal dans le trou.

Au cours de neuf expéditions de recherche en Antarctique, Zapol et ses collègues ont collecté une multitude de données sur ce qui arrive aux phoques lorsqu'ils plongent sous la glace. D'autres chercheurs avaient observé que la fréquence cardiaque des phoques ralentissait considérablement pendant les plongées. Mais ils n'étaient pas d'accord pour savoir si cette réponse, appelée réflexe de plongée, était un artefact des conditions de laboratoire, dans lesquelles les phoques avaient moins de contrôle. Le groupe de Zapol a démontré que les animaux présentent un réflexe de plongée dans la nature ; leur fréquence cardiaque diminue pour conserver l'oxygène, tombant encore plus bas lors de longs trajets. (Dans des conditions artificielles, dans lesquelles ils ne savaient pas combien de temps durerait la plongée, ils semblaient se protéger complètement à chaque fois, dit Zapol.) Ils ont découvert que les phoques restaient sous l'eau en stockant des globules rouges porteurs d'oxygène dans leur rate et les libérer au besoin. Lors d'une expédition, l'équipe de Zapol a pris des images échographiques de la rate des animaux avant et après une longue plongée, calculant la diminution précise du volume de l'organe à mesure que les cellules sanguines étaient libérées. Ils ont également étudié la physiologie des phoques gravides et de leurs fœtus, comme le dit Zapol, un sous-marin dans un sous-marin. Dans un sens, tous les phoques de Weddell deviennent fœtaux lorsqu'ils plongent, ajoute-t-il, car ils effondrent leurs poumons et, comme les fœtus, ne comptent pas sur eux pour obtenir de l'oxygène. (Les phoques et les fœtus humains reçoivent de l'oxygène par le cordon ombilical.) Les chercheurs ont découvert que la capacité des phoques à effondrer leurs poumons les aidait également à éviter le mal de décompression, ou les courbures.

En fin de compte, Zapol et son équipe n'ont pas trouvé de lien entre la physiologie des phoques et les défis auxquels sont confrontés les humains qui manquent d'oxygénation suffisante. Pourtant, les expéditions ont contribué à la compréhension des chercheurs des phoques eux-mêmes. Rejoindre Zapol lors de son expédition de 1992 a été une expérience qui a changé sa vie, déclare William Hurford, aujourd'hui président du département d'anesthésiologie du Collège de médecine de l'Université de Cincinnati. La partie merveilleuse était la pureté de la recherche… la méditation… Vous n'aviez qu'une chose à faire et il ne faisait jamais noir. Il semble étonnant, ajoute-t-il, que ces expéditions aient eu lieu. Zapol a appelé des experts du monde entier, y compris des cliniciens occupés travaillant dans divers domaines, pour leur dire : Hé, pourquoi ne pas venir en Antarctique pendant quelques mois et chasser des phoques ? se souvient-il. Je veux dire, c'est ridicule dès le départ, mais il a pu le faire. En 2006, un glacier antarctique a été nommé d'après Zapol en reconnaissance de ses contributions.

Les médecins Konrad Falke, Graham Liggins, Zapol et Jesse Roberts en Antarctique en 1993.

Au fil des ans, la curiosité de Zapol l'a également conduit au Japon et en Corée, où lui et ses collègues ont étudié des plongeuses en ormeaux qui descendent jusqu'à 25 mètres sans bouteilles d'air ni équipement de plongée. Les présidents George Bush et Barack Obama l'ont nommé aux États-Unis. Commission de recherche sur l'Arctique , grâce auquel il a défendu les travaux sur la santé mentale des peuples autochtones de l'Arctique. Il a reçu 13 brevets américains liés à ses recherches sur l'oxyde nitrique ; d'autres sont en attente. Et les redevances des travaux antérieurs financent des études supplémentaires sur le gaz. Ces redevances ont également permis à Zapol et à son épouse, Nikki, de créer une fiducie résiduelle de 3 millions de dollars pour financer une chaire de professeur dans le nouvel Institut de génie médical et des sciences (IMES) du MIT l'année dernière. (Les Zapol sont mariés depuis 45 ans et ont deux enfants ; leur fils, David '95, a rencontré sa femme lors d'une des expéditions en Antarctique.) Son succès a vraiment été à l'interface de la science fondamentale et de la recherche clinique, et je pense il a choisi IMES comme moyen de favoriser cela, explique le directeur associé d'IMES, Emery Brown, collègue anesthésiste à MGH et professeur de neurosciences computationnelles et de sciences et technologies de la santé au MIT. (Brown détient également un poste de professeur en anesthésie à la Harvard Medical School qui porte le nom de Zapol.)

Aujourd'hui, Zapol, qui a maintenant 72 ans, combine ses travaux sur l'oxyde nitrique avec un intérêt de longue date pour une maladie qu'il connaît de première main. Juste après avoir été diplômé du MIT, il a contracté le paludisme alors qu'il dirigeait une expédition à travers l'Asie du sud-ouest, explorant et documentant des zones qui avaient rarement été visitées par des étrangers. Cette expérience, dit-il, a suscité son intérêt pour la médecine. Il dirige maintenant une étude pilote en Ouganda pour tester l'utilisation de l'oxyde nitrique chez les enfants atteints d'une complication grave appelée paludisme cérébral, dans laquelle des cellules sanguines malades obstruent les vaisseaux du cerveau. La maladie peut causer des lésions cérébrales, le coma ou même la mort. Des études antérieures sur des souris ont suggéré que l'oxyde nitrique pourrait avoir des avantages en tant que traitement d'appoint, donc Zapol et ses collègues africains mènent un essai avec environ 90 enfants. Si les résultats sont prometteurs, ils passeront à des essais cliniques plus importants sur plusieurs sites à travers le continent.

Zapol travaille également sur un moyen moins coûteux de générer de l'oxyde nitrique au chevet du patient, en utilisant un petit inhalateur avec une bougie d'allumage pour extraire le gaz directement de l'air. Cela serait particulièrement utile dans les pays en développement, où le transport et la livraison de grosses bouteilles de gaz pourraient s'avérer difficiles. Je suis un médecin dans l'âme, dit-il. Bien que je passe beaucoup de temps à étudier les phoques, les moutons et d'autres animaux, je m'intéresse principalement aux gens.

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