LA SYSTOLE VENTRICULAIRE se déroule en deux phases Contraction isovolumétrique : elle met fin à la diastole et survient lorsque les ventricules sont pleins de sang. Cette phase initiale de la contraction ventriculaire ferme les valvules auriculo-ventriculaires (mitrale et tricuspide) et élève la pression intraventriculaire jusqu'à ce que les valvules sigmoïdes (aortiques et pulmonaires) s'ouvrent : ventricules et artères forment alors une chambre commune. Contraction isotonique ou phase d'éjection : le sang contenu dans les ventricules est chassé, d'abord rapidement, puis à vitesse décroissante lorsque la quantité de sang à éjecter se réduit. A la fin de l'éjection, les sigmoïdes se referment, car la pression dans les ventricules devient inférieure à la pression artérielle. LA DIASTOLE VENTRICULAIRE se déroule en deux phases La phase de relaxation isométrique très courte : la pression dans les ventricules, vides de sang, s'abaisse pour devenir inférieure à celle des oreillettes. Puis les valvules auriculo-ventriculaires s'ouvrent. La phase de remplissage ventriculaire correspondant à la plus grande partie de la diastole. Celle-ci se fait en trois temps : remplissage rapide initial ; remplissage lent, l'égalisation des pressions entre les oreillettes et ventricules ralentit la vitesse de l'écoulement sanguin, remplissage rapide terminal, la systole auriculaire chasse le sang qui reste dans les oreillettes, dans les ventricules, et un nouveau cycle cardiaque peut reprendre. LE PHONOCARDIOGRAMME APPAREILLAGE Il comprend : un microphone, un amplificateur, des filtres permettant de sélectionner les fréquences de 20 à 1000 cycles par seconde, un système enregistreur soit photographique, soit à plume chauffante, soit à jet d'encre. LES BRUITS DU COEUR Le premier bruit ou B1, apparaît 4/100 secondes en moyenne après le début de la déflexion QRS de l'ECG. Il dure 10 à 12/100 seconde. Il s'inscrit en basse fréquence. Son foyer d'enregistrement se situe à la pointe du cœur. Son mécanisme (bien qu'encore discuté) est simple. Deux phénomènes s'addi- tionnent pour créer ce premier bruit : la fermeture des valves auriculo-ventriculaires (tricuspide et mitrale), composante valvulaire ; la contraction brutale du muscle cardiaque, composante musculaire. Le deuxième bruit ou B2 marque la fin de la systole ventriculaire, dure moins de 3/100 seconde et s'inscrit en haute fréquence. Il est synchrone de la fin de T. Son foyer d'enregistrement se situe à la base, c'est-à-dire à la partie haute du thorax, de part et d'autre du sternum. Le plus souvent, ce deuxième bruit est fait de deux composantes : la première aortique, ou B 2 A la deuxième pulmonaire, ou B 2 P Le mécanisme : il est dû à la fermeture des valvules sigmoïdes aortique et pulmonaire. N.B. : Particularité du 2ème bruit : ce deuxième bruit subit des variations respiratoires. En expiration forcée, les deux composantes sont fusionnées. En inspiration forcée, elles deviennent distinctes ; le B 2 P survenant plus tardivement que le B 2 A. Ce dédoublement ne dépasse pas 3/100 seconde. Le troisième bruit du cœur ou B3 s'enregistre fréquemment chez le sujet jeune. Il survient 12 à 14/100 seconde après B 2 A. Il dure 6 à 8/100 seconde. Il s'inscrit en basse fréquence. Son foyer d'enregistrement se situe à la pointe du cœur. Le 3ème bruit physiologique disparaît en position debout. Son mécanisme : ce bruit est contemporain de la phase de remplissage ventriculaire rapide, initiale ; il est dû à la distension brutale du muscle ventriculaire sous l'effet de l'afflux du sang auriculaire. Le quatrième bruit ou B 4 est exceptionnellement enregistré chez le sujet normal. Il survient 7 à 14/100 seconde après le début de l'onde P de l'électrocardiogramme. Il s'inscrit en basse fréquence.. Il s'enregistre à la pointe du cœur et souvent entre la pointe et le sternum Son mécanisme : ce bruit est la traduction de la contraction des oreillettes. La circulation pulmoniare Prenons comme point de départ l'oreillette droite. De cette oreillette, le sang passe dans le ventricule droit qui le propulse dans l'artère pulmonaire en direction des poumons où le sang se charge en oxygène (par convention, le sang pauvre en oxygène est représenté en bleu et le sang saturé en oxygène est représenté en rouge). À la sortie des poumons, le sang regagne le cœur au niveau de l'oreillette gauche par les veines pulmonaires. L'ensemble allant du ventricule droit à l'oreillette gauche constitue la circulation pulmonaire. La circulation systémique Le sang passe ensuite de l'oreillette gauche au ventricule gauche qui l'éjecte dans la plus grosse artère de l'organisme, l'aorte. Cette artère se divise en formant des artères de plus en plus petites pour aboutir aux réseaux capillaires où ont lieu les échanges entre sang et cellules par l'intermédiaire du liquide interstitiel (l'appauvrissement du sang en oxygène à ce niveau est représenté par le passage du rouge au bleu). En sortie des réseaux capillaires, le sang regagne l'oreillette droite par les veines de plus en plus grosses. Le sang provenant de la tête et des membres supérieurs parvient au cœur par la veine cave supérieure, la veine cave inférieure ramenant le sang provenant des autres parties du corps. L'ensemble allant du ventricule gauche à l'oreillette droite forme la circulation systémique . Les cavités cardiaques De la taille d'un poing, le cœur est un organe musculaire de la forme d'un cône inversé dont la pointe (appelée l'apex du cœur) est orientée vers le bas et la gauche. Entouré d'une membrane, le péricarde, le cœur a pour principal constituant le myocarde ou muscle cardiaque . Les ventricules représentent la plus grosse portion musculaire . Les oreillettes, dont la paroi musculaire est beaucoup plus fine, sont situées au dessus des ventricules. Remarque : Bien que les deux ventricules aient des volumes quasiment identiques (environ 120ml lorsqu'ils sont relâchés), la paroi du ventricule gauche est trois fois plus épaisse que celle du ventricule droit. Cette différence est due au fait que le ventricule gauche doit développer une force plus importante pour propulser le sang dans l'aorte où réside une forte pression. Nous avons déjà évoqué le rôle indispensable des valves pour permettre la circulation sanguine en sens unique. Les valves cardiaques, au nombre de 4, sont des structures non musculaires situées à la jonction auriculo-ventriculaires et à la base des artères. Elles s'ouvrent et se ferment tels des clapets en fonction des différentes de pression résidant dans les cavités qu'elles séparent. Les valves auriculo-ventriculaires Les deux valves auriculo-ventriculaires sont situées à la jonction des oreillettes et de leurs ventricules. La valve tricuspide sépare l'oreillette droite du ventricule droit et la valve bicuspide ou mitrale sépare oreillette gauche et ventricule gauche. Chaque cuspide est reliée par des cordages tendineux à une excroissance de la paroi ventriculaire appelée muscle papillaire. Les autres valves Les deux autres valves, la valve aortique et la valve pulmonaire, sont localisées à la base des artères. Ces 2 valves sont formées de 3 valvules semi-lunaires en forme de « nids d'hirondelles ». Ouverture et fermeture alternées des valves Pendant la diastole ventriculaire Lors de la diastole ventriculaire, c'est-à-dire lorsque le ventricule est relâché, les valves auriculo-ventriculaires pendent, inertes, en direction des ventricules. L'orifice entre oreillette et ventricule est alors ouvert, autorisant le passage du sang des oreillettes vers les ventricules. Pendant cette même phase, la valve aortique et la valve pulmonaire sont fermées du fait d'une plus faible pression dans le ventricule par rapport à la pression dans les artères et du fait du remplissage des valvules semi-lunaires par du sang ayant tendance à revenir vers le cœur. Pendant la systole ventriculaire Lors de la systole ventriculaire, c'est-à-dire lorsque le ventricule se contracte, la pression dans le ventricule s'élève et devient supérieure à celle des oreillettes. Les valves auriculoventriculaires se ferment, interdisant le reflux sanguin vers les oreillettes. Les muscles papillaires et les cordages tendineux empêchent que les cuspides de ces valves soient repoussées vers les oreillettes. À la fin de cette phase de contraction, la pression dans les ventricules devient supérieure à celle résidant dans les artères. Il en résulte l'ouverture des valves aortique et pulmonaire, autorisant le passage du sang des ventricules vers les artères. Le cœur possède sa propre circulation Les parois du myocarde sont trop épaisses pour que le sang circulant à l'intérieur des cavités cardiaques nourrisse les cellules musculaires. Le système coronaire L'irrigation du myocarde est en fait assurée par un réseau vasculaire propre au myocarde, le système coronarien. Les artères coronaires naissent à la base de l'aorte. Après passage du sang coronarien dans les lits capillaires, le sang veineux retourne au cœur au niveau du sinus coronaire situé dans l'oreillette droite. La circulation coronarienne est quantitativement très importante puisque même si le myocarde ne représente que 0.5% du poids du corps, le débit sanguin résidant dans le système coronarien représente 5% du débit sanguin total. Cette circulation est aussi fonctionnellement très importante puisque l'obstruction d'un de ces vaisseaux peut être à l'origine d'un infarctus du myocarde appelé communément crise cardiaque. Le nœud sinusal Le nœud sinusal, situé dans la paroi de l'oreillette droite, représente le centre rythmogène du cœur. Ces cellules se dépolarisent spontanément à une fréquence d'environ 100 potentiels d'action par minute, imposant donc le rythme de contraction du cœur. Les potentiels d'action générés par les cellules du nœud sinusal se propagent à l'ensemble des cellules musculaires des oreillettes droite et gauche grâce aux jonctions communicantes présentes dans les disques intercalaires. Cette propagation quasi instantanée permet donc à toutes les cellules auriculaires de se contracter en même temps (figure ci-dessous). 1. Dépolarisation auriculaire déclenchée par le nœud sinusal 2. Propagation de la dépolarisation à l'ensemble des cellules auriculaires et jusqu'au nœud auriculoventriculaire par les voies internodales 3. Propagation de la dépolarisation dans le septum interventriculaire par le faisceau de His et ses branches droite et gauche et repolarisation auriculaire 4. La dépolarisation envahit les ventricules grâce aux fibres de Purkinje 5. Début de repolarisation ventriculaire à l'apex du cœur 6. Repolarisation ventriculaire 7. Les potentiels d'action empruntent également les voies internodales pour atteindre au bout de 0.04s le nœud auriculoventriculaire ou nœud de Aschoff Tawara, seul point de passage des potentiels pour gagner les ventricules. À ce niveau, l'influx subit un délai de 100 ms. Ce délai permet aux oreillettes d'achever leur contraction avant que les ventricules ne se contractent. 8. À partir de ce nœud, l'onde de dépolarisation emprunte le faisceau de His, ses branches droite et gauche situées dans le septum interventriculaire et les fibres de Purkinje qui conduisent l'onde de dépolarisation aux cellules musculaires des ventricules. 9. L'onde de dépolarisation atteint donc en premier les cellules de la pointe des ventricules pour remonter ensuite vers leur base, optimisant alors la contraction ventriculaire pour l'éjection du sang dans les artères. 10. Une des caractéristiques des cellules musculaires ventriculaires est que leur potentiel d'action est d'une durée équivalente à la contraction (300 ms), interdisant la sommation des contractions. 11. Cette propriété est fonctionnellement très importante pour que le cœur maintienne son rôle de pompe même à fréquence élevée (figure ci-dessous). 12. 13. L'électrocardiogramme (ECG) reflète l'activité électrique du cœur Le tracé électrocardiogramme découle de la différence de potentiel de l'ensemble des cellules auriculaires et ventriculaires qui résultent de l'excitation intrinsèque du cœur. Il reflète donc les périodes de dépolarisation et de repolarisation des cellules. En dérivation I l'ECG normal (figure ci-contre) comporte : l'onde P correspondant à la dépolarisation des oreillettes et à leur contraction l'intervalle PQ correspondant à la conduction de l'onde de dépolarisation dans le nœud auriculo-ventriculaire et dans le faisceau de His et ses branches le complexe QRS correspondant à la dépolarisation des ventricules et au début de leur contraction l'onde T correspondant à la repolarisation ventriculaire et donc à la fin de leur contraction L'ECG informe non seulement de la fréquence cardiaque mais fournit également des renseignements sur la position du cœur, sur l'origine des potentiels et sur la propagation de l‘onde de dépolarisation et représente, à ce titre, un examen clinique incontournable dans l'exploration de la fonction cardiaque pour l'identification d'éventuels troubles du rythme ou de conduction (figure ci-dessous). Représentation schématique d'un tracé ECG normal L'ECG informe non seulement de la fréquence cardiaque mais fournit également des renseignements sur la position du cœur, sur l'origine des potentiels et sur la propagation de l‘onde de dépolarisation et représente, à ce titre, un examen clinique incontournable dans l'exploration de la fonction cardiaque pour l'identification d'éventuels troubles du rythme ou de conduction (figure ci-dessous). Le myocarde est relâché Pendant un court instant correspondant à l'intervalle entre l'onde T et P de l'ECG, oreillettes et ventricules sont en diastole. Les oreillettes se remplissent de sang du fait des forces de propulsion du flux veineux. La pression dans les ventricules étant inférieure à celles des oreillettes, les valves auriculo-ventriculaires sont ouvertes et les ventricules se remplissent passivement. Le volume ventriculaire passe ainsi d'environ 50ml (ce volume correspond au volume de sang restant dans le ventricule à la fin de sa systole dans le cycle précédent et s'appelle volume télésystolique) à environ 100 ml. 70 à 80% du remplissage des ventricules se fait pendant cette phase de diastole auriculaire (phase 1 du schéma ci-dessous). Les oreillettes se contractent La systole des oreillettes se produit pendant l'onde P de l'ECG. Pendant cette phase, l'augmentation de pression dans les cavités auriculaires fini de remplir les ventricules qui sont en diastole. Les ventricules atteignent alors un volume d'environ 120ml (ce volume correspond au volume du ventricule à la fin de sa diastole et s'appelle volume télédiastolique). On observe également un léger reflux sanguin des oreillettes vers les veines du fait de l'absence de valves à ce niveau (phase 2 du schéma ci-dessous). Phase de contraction isovolumétrique des ventricules Le début de la systole ventriculaire correspond au complexe QRS de l'ECG. Pendant cette phase, la contraction de la pointe des ventricules pousse le sang vers leur base, poussant les faces inférieures des cuspides des valves auriculo-ventriculaires causant ainsi leur fermeture. Ces valves étant fermées, le sang contenu dans les ventricules ne peut donc refluer vers les oreillettes. À ce stade, la pression dans les ventricules étant inférieure à la pression dans les artères, les valves pulmonaire et aortique sont fermées et donc aucun flux de sang entre ventricules et artères n'a lieu. Cette phase est appelée contraction isovolumétrique du fait de la contraction des ventricules sans changement de volume (phase 3 du schéma ci-dessous). Pendant cette même phase, les oreillettes se relâchent et commencent donc à se remplir. Phase d'éjection systolique De la fin du complexe QRS à la fin de l'onde T, les ventricules continuent à se contracter. La pression y résidant finit alors par dépasser celle résidant dans les artères. À cet instant, les valves pulmonaire et aortique s'ouvrent, permettant l'éjection du sang dans les artères. Tant que la pression ventriculaire est supérieure à la pression dans les artères, les ventricules se vident pour atteindre à la fin de leur contraction un volume de 50ml correspondant au volume télésystolique. Le volume d'éjection systolique (VES), correspondant au volume de sang éjecté par chaque ventricule lors d'un cycle cardiaque, est donc la différence entre volume télédiastolique (120ml) et volume télésystolique (50ml) et vaut 70ml (phase 4 du schéma ci-dessous). Phase de relaxation isovolumétrique Dès la fin de l'onde T, les ventricules se relâchent. La pression ventriculaire chute donc rapidement et devient inférieure à la pression dans les artères, provoquant ainsi la fermeture des valves pulmonaire et aortique. Les valves auriculo-ventriculaires étant toujours fermées (la pression dans les ventricules est à cet instant toujours supérieure à la pression dans les oreillettes), le volume ventriculaire ne change pas et reste à sa valeur de volume télésystolique (phase 5 du schéma ci-dessous). Les oreillettes, qui sont en diastole pendant toute la durée de la systole ventriculaire, se remplissent de sang et la pression y résidant s'élève donc lentement. Lorsque celle-ci dépasse celle des ventricules, les valves auriculo-ventriculaires s'ouvrent et le remplissage des ventricules peut alors recommencer. Représentation du cycle cardiaque par la relation pression – volume Le cycle cardiaque détaillé précédemment en différentes phases peut également être représenté par la relation pression-volume. À partir du volume télésystolique, le volume ventriculaire augmente tout d'abord sans grand changement de pression (phase 1 décrite précédemment) puis avec une légère hausse de pression (phase 2) pour atteindre un volume correspondant au volume télédiastolique. S'opère ensuite la contraction isovolumétrique (phase 3) illustrée par l'augmentation de pression alors que le volume reste à sa valeur télédiastolique. La phase d'éjection (phase 4) commence alors suivi de la phase de relaxation isovolumétrique (phase 5). Le débit cardiaque est la quantité de sang pompée par le cœur en 1 minute. Ce paramètre est représentatif de l'efficacité de la pompe cardiaque. Nous avons vu qu'à chaque cycle cardiaque, le cœur éjecte un volume correspondant au volume d'éjection systolique (VES) dans le réseau vasculaire. Le débit cardiaque est donc le produit entre ce volume et la fréquence cardiaque. Par exemple, chez un adulte ayant une fréquence moyenne de 75 battements par minute et un VES de 70ml au repos, son débit cardiaque vaut en moyenne 5250 ml/min. Cependant, cette valeur peut augmenter jusqu'à 35l/min par augmentation de la fréquence et du VES comme lors d'un exercice physique intense. Il est donc important de connaître les facteurs qui déterminent le débit cardiaque puisque de ce paramètre dépendra l'apport de sang aux cellules .
