Discussion
L’impact des producteurs et des consommateurs d’hydrogène (méthanogènes et bactéries sulfato-réductrices) modifiant la disponibilité de l’hydrogène dans l’haleine expirée n’a pas été suffisamment pris en compte ou évalué. En conséquence, l’interprétation des résultats de la TLB a été basée sur une image incomplète. Au fur et à mesure que les consommateurs d’hydrogène convertissent l’hydrogène en méthane et en sulfure d’hydrogène, la quantité d’H2 restant et entrant dans la circulation et apparaissant dans l’air expiré diminue. Comme les chromatographes en phase gazeuse disponibles dans le commerce ne mesurent que H2 et CH4, l’approche actuelle dans l’interprétation des résultats des gaz de l’haleine pourrait-elle être défectueuse lorsque seule une partie de l’échange gazeux est vue ?
La concentration d’hydrogène a augmenté tout au long de la période de 3 heures (figure 1), tandis que le H2S a diminué de façon continue par rapport à la ligne de base (figure 3) au cours de la même période. Comme le sulfure d’hydrogène est converti à partir de l’hydrogène, on aurait pu s’attendre à voir une augmentation proportionnelle du sulfure d’hydrogène lorsque l’hydrogène augmente.3, 10 Compte tenu de la nature hautement toxique du sulfure d’hydrogène, une telle augmentation proportionnelle pourrait être nocive pour l’hôte humain. Ainsi, l’absence de relation directe et proportionnelle entre l’hydrogène et le sulfure d’hydrogène est cohérente avec l’existence connue d’un mécanisme efficace de l’hôte pour éliminer et prévenir l’accumulation de ce gaz par détoxification.11 On sait que le H2S est détoxifié par la muqueuse colique par oxydation,11, 12 par les hépatocytes par métabolisme oxydatif,13 et par le sang par l’enzyme thiol méthyltransférase14, 15 D’autres mécanismes de détoxification comprennent l’expulsion des gaz intestinaux par les flatulences et l’excrétion des gaz par des voies pulmonaires et non pulmonaires, comme la peau.12, 15 Comme la concentration d’hydrogène continue à augmenter pendant la période de 3 heures, alors que la concentration de sulfure d’hydrogène diminue, une interprétation possible est que la réduction des sulfates pour convertir l’hydrogène en sulfure d’hydrogène est saturable, mais que la détoxification du sulfure d’hydrogène ne l’est pas. Cette explication expliquerait la baisse continue de la concentration de sulfure d’hydrogène alors que la concentration d’hydrogène augmente et pourrait expliquer la chute précipitée de la concentration moyenne de H2S observée au bout de 90 minutes (Fig. 3). La différence notée dans les concentrations moyennes de H2S au début et à la fin de l’expérience (tableau 2) suggère également que le mécanisme de détoxification n’est pas saturé pendant les 3 heures.
Levitt a signalé que la plupart des gaz microbiens produits chez les individus en bonne santé sont d’origine colique.16 On s’attend depuis longtemps à ce que le temps de montée de l’hydrogène respiré pendant la TLB coïncide avec l’arrivée du lactulose dans le côlon (cæcum). Cela a conduit à l’utilisation de la TLB pour mesurer le temps de transit orocécal, en partant de l’idée que l’augmentation de la concentration d’hydrogène dans l’haleine coïnciderait avec l’arrivée du lactulose dans le cæcum, où la fermentation commencerait lorsque le substrat fermentable rencontrerait la communauté microbienne du côlon. Cependant, de nombreux résultats vont à l’encontre de cette interprétation traditionnelle. Par exemple, il y a souvent une discordance inexplicable entre le temps de transit orocécal supposé, mesuré par le « temps de montée de la concentration d’hydrogène dans l’air expiré » et l’arrivée dans le cæcum d’un traceur radioactif.4 Ces observations pourraient avoir une autre interprétation basée sur l’équilibre dynamique entre la production et la consommation d’hydrogène par la méthanogénèse ou la réduction des sulfates. L’arrivée cæcale scintigraphique pourrait indiquer l’arrivée de la tête du bolus de lactulose dans le cæcum. Cependant, l’hydrogène respiré ne s’élèverait que lorsque la production d’hydrogène a dépassé les processus de consommation d’hydrogène. Ainsi, le temps de montée de l’hydrogène respiré serait toujours plus tardif que l’entrée cæcale scintigraphique.
Dans une étude de Yu et al, la scintigraphie orocécale a été comparée aux résultats de la LBT ; ces auteurs ont constaté que, dans une majorité de cas, le temps de montée de l’hydrogène respiré se produisait après l’arrivée cæcale par scintigraphie.17 Cette étude a conclu que, compte tenu de la relation temporelle entre la scintigraphie et l’analyse respiratoire, la LBT n’était pas fiable pour le diagnostic du SIBO.17 Cette divergence pourrait s’expliquer par le travail des microbes consommateurs d’hydrogène. Comme l’hydrogène gazeux est rapidement utilisé par les consommateurs d’hydrogène dans la méthanogénèse ou la réduction des sulfates, le temps » retardé » de montée de l’hydrogène dans l’haleine, par rapport à l’arrivée dans le cæcum par scintigraphie, pourrait s’expliquer comme suit : à l’entrée dans le cæcum, le lactulose est fermenté et de l’hydrogène est produit, mais l’hydrogène n’apparaît pas dans l’haleine expirée tant que les voies consommatrices d’hydrogène ne sont pas saturées. Ce processus dynamique d’échange d’énergie est encore plus difficile à interpréter lorsque le sulfure d’hydrogène n’est pas mesuré chez les patients qui dépendent de la réduction des sulfates comme voie de consommation d’hydrogène. Pendant la scintigraphie, le point final du temps de transit orocécal est mesuré comme l’arrivée des marqueurs radionucléides au cæcum.7, 9, 18, 19 En revanche, le temps de montée de l’hydrogène respiré dépend à la fois du contact du substrat fermentescible avec les microbes producteurs d’hydrogène et de leur interaction avec les microbes consommateurs d’hydrogène tout au long du tractus intestinal. Ainsi, il devrait y avoir un délai entre les mesures de l’hydrogène dans l’haleine, l’arrivée du traceur radioactif dans le cæcum et l’augmentation de l’hydrogène dans l’haleine.17, 20-23 Il n’y a aucune raison pour que le transit scintigraphique et la TLB correspondent parfaitement dans le temps. Des études supplémentaires sont nécessaires pour évaluer les effets de l’H2S par rapport au temps de transit orocécal étant donné les changements significatifs notés dans la concentration d’H2S au bout de 90 minutes (figure 3).
Souvent, dans l’interprétation de la TLB, le terme » non producteurs d’hydrogène » est utilisé pour un profil de concentration d’hydrogène qui est une » ligne plate « .7, 18, 22, 24-28 Cette idée que certains individus peuvent être des non producteurs d’hydrogène entre en conflit avec des études publiées décrivant l’inclusion universelle dans le microbiote intestinal humain de Bacteroidetes, un phylum d’espèces productrices d’hydrogène3, 5 Lors de l’évaluation des sujets présentant un profil temporel d’hydrogène » plat « , nous avons constaté la présence simultanée de méthane et de sulfure d’hydrogène dans l’air expiré, ce qui suggère que l’hydrogène a été produit comme élément initial de la fermentation par les microbes, mais qu’il a été entièrement converti en ces autres gaz microbiens (Fig. 4). Nos résultats confirment que les consommateurs d’hydrogène ont des points de saturation relativement bas et atteignent rapidement leurs limites. Ce n’est qu’à ce moment-là que l’hydrogène gazeux commence à s’accumuler et à entrer dans la circulation, ce qui entraîne son apparition dans l’haleine expirée et son enregistrement sous la forme d’une augmentation de la concentration d’H2 dans l’haleine lors du LBT. D’après notre interprétation, si la production d’hydrogène ne dépasse pas le seuil de saturation pour l’utilisation de l’hydrogène par les consommateurs d’hydrogène pendant une TLB de 3 heures, il se peut qu’il n’y ait pas d’hydrogène mesurable dans l’air expiré, ce qui donne un profil d’hydrogène « plat ». L’analyse de l’haleine seule, cependant, ne peut pas fournir un regard détaillé sur les points de saturation impliqués dans la cinétique des gaz, mais fournit plutôt des concentrations finales de gaz mesurables.
À l’heure actuelle, une concentration maximale d’hydrogène dépassant 20 ppm est souvent utilisée comme critère de seuil pour déterminer une TLB anormale. Selon cette utilisation, un profil d’hydrogène plat ne serait pas considéré comme anormal. Toutefois, sur la base de l’échange d’énergie impliquant des consommateurs d’hydrogène, il n’est pas nécessaire qu’une concentration élevée d’hydrogène soit toujours présente, même dans le cas d’une fermentation microbienne anormalement excessive et d’une production d’hydrogène anormalement élevée, si la capacité de consommation d’hydrogène devait dépasser celle de la production d’hydrogène. Il peut être nécessaire de mesurer l’hydrogène simultanément avec le méthane et le sulfure d’hydrogène sur le LBT pour observer l’échange d’énergie impliqué dans l’interaction entre les producteurs et les consommateurs d’hydrogène. L’absence d’hydrogène dans l’air expiré ne doit pas être interprétée comme l’absence de production d’hydrogène.
Le phénomène de double pic est une caractéristique commune de la TCL, qui se caractérise par deux schémas distincts de hausse et de baisse de la concentration d’hydrogène dans l’air expiré, la première hausse représentant la fermentation de l’intestin grêle et la seconde la fermentation du côlon.29 Ce schéma a été utilisé comme critère de diagnostic du SIBO.4 Notre profil d’hydrogène moyen présente un schéma compatible avec le double pic, avec un SEM plus élevé aux deux pics (Fig. 5). Nous avons constaté une augmentation continue de l’hydrogène dans l’haleine tout au long de la période de test, ce qui suggère que le phénomène de double pic pourrait être mieux expliqué sur la base d’un processus dynamique par lequel la quantité d’hydrogène produite par la fermentation dépasse par intermittence la capacité de consommation d’hydrogène pour provoquer un pic de concentration d’hydrogène. Ainsi, la concentration d’hydrogène dans l’air augmente lorsque la quantité d’hydrogène dépasse la capacité de consommation d’hydrogène, mais diminue lorsque l’hydrogène produit est consommé, la quantité d’hydrogène disponible tombant en dessous du point de saturation pour sa conversion en méthane ou en sulfure d’hydrogène. En outre, il n’est pas surprenant qu’il ait été rapporté que les pics d’hydrogène respiré » petit intestin » et » gros intestin » ne correspondaient pas aux emplacements des radionucléides scintigraphiques.4
Cette étude a analysé une interprétation alternative basée sur le LBT avec des résultats simultanés de concentration d’hydrogène, de méthane et de sulfure d’hydrogène, tous disponibles chez le même patient. L’idée que la concentration d’hydrogène dans l’haleine puisse dépendre de l’interaction entre les producteurs et les consommateurs d’hydrogène fournit un nouveau cadre conceptuel pour comprendre certains des résultats déroutants observés lors d’un test respiratoire au lactulose et dans plusieurs études publiées impliquant le LBT et la scintigraphie simultanée. L’ajout de sulfure d’hydrogène dans les mesures des gaz respiratoires est affecté non seulement par la réduction des sulfates par les bactéries sulfato-réductrices, mais aussi par de multiples mécanismes de détoxification de l’hôte. L’enregistrement du gaz méthane comme seule voie de consommation d’hydrogène sur LBT conduit à une interprétation incomplète des interactions complexes impliquées. Nous espérons qu’une appréciation et une meilleure compréhension de ce système dynamique, en considérant la production d’hydrogène ainsi que les multiples voies de consommation d’hydrogène, fournira aux chercheurs une approche plus complète pour examiner les tests respiratoires au lactulose et devrait offrir les outils nécessaires pour interpréter correctement les tests respiratoires au lactulose dans le cadre de maladies telles que le SIBO et le syndrome du côlon irritable.