CHAPITRE 1
Échanges cellulaires et système de transport
Chaque cellule effectue des échanges avec son milieu
mickael.naassila@u-picardie.fr
À tout moment, des
substances sortent de la
cellules et d'autres y
entrent. Ces échanges se
font évidemment par la
membrane, donc la
surface de la cellule.
Chez les unicellulaires : la surface est élevée par rapport au
volume total
Le système cardiovasculaire
Chez les pluricellulaires : seules les cellules à la
surface sont en contact avec le milieu. La surface
de contact avec le milieu est donc faible par
rapport au volume total de l’organisme.
Les substances doivent diffuser de cellule à
cellule pour atteindre les cellules les plus
profondes
DONC
DONC
Limite
Limite àà
ll ’accroissement
’accroissement en
en
épaisseur.
épaisseur.
Si
Si l'animal
l'animal devient
devient
trop
trop volumineux,
volumineux, les
les
cellules
cellules du
du centre
centre
vont
vont manquer
manquer de
de tout.
tout.
Les gros unicellulaires présentent souvent de nombreux replis de
membrane (comme les pseudopodes de l'amibe) ce qui contribue à
augmenter leur surface par rapport à leur volume.
Le temps de diffusion d'une substance, de cellule à
cellule, est proportionnel au carré de la distance
Si on ↑ distance par 2
→
t de diffusion ↑ par 4
Si on ↑ distance par 3
→
t de diffusion ↑ par 9
Si on ↑ distance par 4
→
t de diffusion ↑ par 16
Il faudrait trois ans à une substance pour
diffuser de cellules en cellules sur un mètre
d’épaisseur.
L’environnement cellulaire
Solutions:
Rester mince
Dans un animal qui serait
mince comme un ruban,
chaque cellule demeure à
proximité du milieu extérieur
ou
Système circulatoire
Chaque cellule est en
contact avec un liquide
circulant à travers tout le
corps.
Le système circulatoire
relie les uns aux autres
tous les principaux
organes
Milieu interstitiel n’est pas en contact direct avec l’extérieur de l’organisme
mais plutot avec le sang des capillaires qui alimentent toutes les régions de
l’organisme.
Composition du milieu interstitiel est donc directement dépendante de la
composition du sang circulant dans les capillaires….
1
Le système cardiovasculaire
• Le sang se déplace car on lui applique une
pression (????) force / surface
• Circuit fermé
• Liquide incompressible, si la pompe exerce une
pression suffisante le liquide sera alors propulsé
dans les tuyaux…
• Friction contre les parois ralentit le sang =
résistances…(longueur, diamètre, viscosité)
• Quantité optimale de fluide dans le circuit…
RADIO STANDARD DU THORAX DE FACE
Trachée
Bord Droit
Atrium D
Bord Gauche
Ventricule G
Organe conique,
conique, taille poing fermé,
fermé, 1212-14cm, 250250-300g, Sous le sternum, dans le
médiastin,
médiastin, Apex vers avant/bas/gauche
avant/bas/gauche contre le diaphragme,
diaphragme, Base vers
arrière/haut/
droite
arrière/haut/droite
Suspendu par 1 pé
pédicule:
dicule: aorte,
aorte, artè
artère pulmonaire,
pulmonaire, 4 veines pulmonaires,
pulmonaires, 2 veines caves
et nerfs para et orthosympathiques
2
IRM de Face du THORAX
VCS
Ao
Poumon D
Ao
Poumon D
AP
AP
VG
OD
OD
VG
L ’Aorte et ses branches
SYSTÈMES VEINEUX CAVES
1. Système Cave Supérieur:
•Troncs brachio-céphaliques veineux:
•V. Sous-clavières
•V . Jugulaires internes
•Veine Cave Supérieure
1. Crosse de l ’Aorte
3 Troncs Supra-aortiques:
• T. Brachio-céphalique
• A. Carotide Commune G
• A. Sous-clavière G
2. Aorte Thoracique :
A. Intercostales
(paroi + moelle spinale)
2. Système Cave Inférieur:
• V. Fémorales
• V Iliaques
• V Rénales
• V Cave Inférieure
3. Aorte Abdominale
4. Bifurcation aortique (L4):
• A. Iliaques
• A. Fémorales
Cœur divisé en deux côtés :
1. Organisation générale
O2
Système circulatoire:
Artères
pulmonaires
1. Système cardio-vasculaire
2. Système lymphatique
Système circulatoire relié à:
CO2
Poumons
Veines
pulmonaires
Cœur gauche
Cœur droit
• Respiration
• Nutrition
Veines
caves
Veines
Organes
Aorte
Artères
• Excrétion
Artères : cœur → organes
• Immunité
Veines : organes → coeur
• Endocrinien
• Thermorégulation
artères → artérioles → capillaires → veinules → veines
3
Le sang est poussé
par le ventricule droit
dans les artères
pulmonaires.
2. Le coeur
Cœur séparé par une cloison
Le sang qui s'est
oxygéné dans les
poumons retourne à
l'oreillette gauche par
les veines
pulmonaires (il y en a
4)
Le sang oxygéné est
poussé dans l'aorte
par le ventricule
gauche. L'aorte se
divise en artères qui
irriguent tout le corps.
Chaque côté divisé
en une oreillette et un
ventricule.
Cœur droit
Cœur gauche
O2
O. droite
V. droit
Le sang provenant des
tissus est acheminé à
l'oreillette droite par les
veines caves (il y en a
2, même si on n'en voit
qu'une sur ce dessin
simplifié)
CO2
POUMONS
O. gauche
V. gauche
La révolution cardiaque
Contraction = systole
TISSUS
Repos = diastole
Circulation
pulmonaire
À chaque cycle cardiaque:
Systole auriculaire (les deux oreillettes se contractent)
Circulation
systémique
Systole ventriculaire (les deux ventricules se contractent)
Diastole générale
Oreillettes minces (1-2mm), très distensibles
(100-200ml)
Ventricules épais (VD 2-3mm VG 6-10mm),
(100-200ml)
Ventricule gauche plus épais que le droit.
3. Le cœur
• Taille du poing
• Entouré d’une membrane: le
péricarde (voir diapo
suivante)
Oreillettes minces
Ventricules épais
Le ventricule gauche est beaucoup
plus épais que le droit ?
This is cardiac hypertrophy involving the left ventricle. The number of myocardial
fibers does not increase, but their size can increase in response to an increased
workload, leading to the marked thickening of the left ventricle in this patient with
systemic hypertension.
La résistance opposée à l’écoulement est 5X
plus grande dans la circulation systémique
que dans la pulmonaire… P ventricule droit 5X
plus petite que celle du ventricule gauche…
4
Oreillette gauche
Oreillette droite
Le cœur est entouré d’une membrane formée de deux feuillets, le péricarde.
Ventricule
gauche
Péricarde viscé
viscéral
Péricarde parié
pariétal
Ventricule
droit
Remplie de liquide péricardique (ré
(réduit les frottements…)
frottements…)
Tronc pulmonaire
Aorte
Veine cave
supérieure
Artère
pulmonaire
Veines
pulmonaires
Veine cave
inférieure
Les enveloppes du coeur
Endocarde
Cellules
endothéliales
Péricarde viscéral
Péricarde pariétal
Cavité péricardique
20-25ml
5
Valvules cardiaques
Sang passe des
oreillettes aux ventricules,
mais pas l’inverse
Péricarde
Sang passe des ventricules
aux artères, mais pas
l’inverse
Oreillettes
Ventricules
Ventricules
Artères
Valvules auriculoventriculaires
Valvules sigmoïdes
(pulmonaire et
aortique)
Les ventricules s’emplissent:
• Pendant la diastole des oreillettes et des
ventricules (70%)
• Pendant la systole auriculaire (30%)
Systole auriculaire
Systole ventriculaire
Valvules A.V. ouvertes
Valvules A.V. fermées
Valvules aortique et pulm.
fermées
Valvules aortique et pulm.
ouvertes
Comment sont les valvules à la diastole générale?
Pendant la diastole générale, le sang continue de couler des oreillettes aux
ventricules. 70% du remplissage des ventricules se fait pendant cette période. Les
30% restant proviennent de la systole auriculaire.
L’arrêt des oreillettes est-il mortel?
Non, puisque le cœur, même sans systole auriculaire, peut fonctionner à 70% de
sa capacité. La circulation peut relativement se maintenir même sans les
oreillettes.
Valvules auriculo-ventriculaires
Bruits du coeur
Lames (2-3) flexibles: cuspides
1er bruit (POUM)
Droite = tricuspide
Fermeture des valvules auriculoventriculaires à la systole
ventriculaire
Gauche = bicuspide ou mitrale
2e bruit (TÂ)
Fermeture des valvules
sigmoïdes à la fin de la systole
ventriculaire
Role de “hauban” des
cordages tendineux,
évitent que les valves
se “retournent comme
1 parapluie”….
Entourées d’un anneau fibreux empechant non conducteur…
Recouvertes d’endocarde…. Endocardite surtout au niveau mitrale
6
Valves sigmoïdes
Valvules artificielles
3 valvules semi-lunaires
Valve aortique
Valve pulmonaire
On peut aussi utiliser des valvules de porc
Mauvaise ouverture ou fermeture des valvules ==>
turbulences ==> son sifflant (chuintant)
= souffle au coeur
Débit cardiaque
Débit cardiaque = Fréquence x vol systolique
Augmentation du débit cardiaque
• Fréquence = ~ 65 à 80 / min.
• Vol syst. = ~ 70 ml
DC = 75 batt. / min. x 70 ml = 5,25 l / min.
Volume de sang =~ 5l => la totalité du sang passe dans
les 2 cotés du coeur en 1min
Chute de débit position couchée => debout (chute ~ 1030%)…..???? Pourquoi????????
• Exercice musculaire (X4 sujet normal, X7
athlè
athlète de haut niveau (35l/min)). Athlè
Athlète
“bradycharde”
bradycharde”
débit X2)
• Thermoré
Thermorégulation (fortes chaleurs=>
chaleurs=>d
• Digestion (25(25-30% pendant ~3h)
• Émotions,
motions, stress
• Grossesse (30(30-40%)
Diminution du retour veineux………… adaptation réflexe
grâce à l’arc baroréflexe…. (voir suite du cours…)
Régulation du battement
Cellules musculaires
cardiaques reliées les
unes aux autres en
réseaux.
Disques intercalaires avec
gap junctions => le
myocarde se contracte en
bloc = syncytium
fonctionnel
Cellules musculaires cardiaques (1):
• Invaginations en doigts gant: tubules en T
(rapprochent milieu extracellulaire de l’intra
facilitant échanges ioniques)
• Grosses mitochondries occupant 30% du volume
cellulaire (2% dans le muscle squelettique) =>
besoin continu d’oxygène (respiration cellulaire
presque exclusivement aérobie)
• Myofibrilles (sarcomères typiques: filaments
épais de myosine et fins d’actine)
• Myofibrilles entourées par R sarcoplasmique
(stockage Ca2+)
7
Cellules musculaires cardiaques (2):
Cœur formé de deux réseaux isolés de cellules :
• Sont normalement polarisées (extérieur de la
membrane est positif par rapport à l ’intérieur
négatif).
• Oreillettes
• Ventricules
• Se dépolarisent spontanément à un certain
rythme sans intervention du système nerveux.
• La dépolarisation de la membrane provoque la
contraction de la cellule.
• La dépolarisation d’une cellule se transmet aux
autres cellules auxquelles elle est reliées.
Le cœur contient deux types de cellules musculaires:
La dépolarisation d’une cellule d’un réseau se
transmet à toutes les autres cellules du réseau.
LES CELLULES CARDIAQUES: ASPECT FONCTIONNEL
CELLULES AUTOMATIQUES / CELLULES CONTRACTILES
CELLULES
CELLULES
MYOCARDIQUES DU TISSU
BANALES
NODAL
> Cellules musculaires à contractions lentes
• Constituent la plupart des cellules cardiaques.
• Se contractent spontanément, sans intervention
extérieure à un rythme lent.
EXCITABILITE
ELECTRIQUES
> Cellules musculaires stimulantes (cardionectrices) (1%)
• Se dépolarisent spontanément à un rythme
rapide (mais ne se contractent presque pas)
• Sont liées les unes aux autres et forment des
amas (nœuds = tissu nodal) ou des réseaux
semblables à des nerfs
LES CELLULES CARDIAQUES: ASPECT METABOLIQUE
CONDITIONS
GLUCOSE
LACTATE AGNE
TRIGLYCERIDES
Jeûne
<30%
10%
60%
10%
Repas riche ensucres
70%
30%
-
-
Repas riche en graisses
10%
10%
30%
50%
Exercice intense
15%
60%
20%
-
Le coeur s’adapte plus facilement que le muscle squelettique
car il peut utiliser plusieurs voies mé
métaboliques selon la
disponobilité
disponobilité des molecules
CONDUCTIVITE
AUTOMATISME
CONTRACTILITE
MECANIQUES
DISTENSIBILITE
++++
+
+/++++
++++
++++
++++
++++
-
Automatisme cardiaque
Contraction rythmique en l’absence de toute stimulation qui
pourrait provenir d’autres organes
Séparé de l’organisme, son activité peut continuer des
heures si perfusion du système coronaire
Contraction cardiaque:
cardiaque:
• Abrupte
• Maximale
• prolongée
Contraction muscle strié:
strié:
• Progressive
• Graduée
• asynchrone
Automatisme lié à la présence du tissu nodal…
Cellules peu nombreuses en amas ou en noeuds
8
Les noeuds sont tous les 2 situé
situés dans la paroi de l’oreillette droite
Keith et Flack
Aschoff-Tawara
Postero inferieur de la cloison
inter-auriculaire
Organisation du tissu nodal
Faisceau de His = seule voie de conduction entre oreillettes et ventricules
(étanché
tanchéité
ité due à anneaux fibreux non conducteurs qui empeche passage
direct onde depolarisation oreillettes => ventricules et ventricules => oreillettes
Syndrome de pré
pré-excitation et syndrome de ré-entré
entrée
Au niveau du nœud sinusal
Nœud sinusal
Entre l’abouchement des 2 veines
caves, proche veine cave sup =>
sinus
(+) orthosympathique
• Dans l’oreillette droite
• Les cellules du nœud
sinusal possèdent le
rythme de dépolarisation
le plus rapide : ~ 100 /
min (mais 70-80 car
•
contrôle SNA)
• C’est donc lui le
« pacemaker »… le
centre rythmogène
•
(+) parasympathique
Rythme des autres
cellules est plus lent
Auriculo-ventriculaire 50-60
pulsations/min
Faisceau de His 25-30/min
Réseau Purkinje 15-20/min
Contraction des 2 oreillettes décalée de qqs
millièmes de sec
Au niveau nœud auriculo-ventriculaire,
influx retardé de 100ms (mécanisme ?) =>
oreillettes peuvent achever leur contraction
et celle des ventricules est ainsi bien
postérieure
Pente de dé
dépolarisation serait due à une diminution permé
perméabilité
abilité
K+ alors que la permé
perméabilité
abilité au Na+ est inchangé
inchangée
Rythmicité in vitro…
Potentiel de pointe
nouveau PA
-40mV
-70mV
Moins rapide !!!!
Aspect général de la
dépolarisation dans le tissu
nodal comparé à celui du tissu
myocardique
-45mV
-80mV
9
• La dépolarisation atteint le
nœud auriculoventriculaire
La révolution cardiaque
• La dépolarisation se
transmet au faisceau de
His et aux fibres de
Purkinje
• Les cellules du nœud
sinusal se dépolarisent
• La dépolarisation se
transmet aux cellules
musculaires des
oreillettes
• La dépolarisation se
transmet à l’ensemble des
cellules musculaires des
ventricules
• Les oreillettes se
contractent
• Les ventricules se
contractent
Dépolarisation
du nœud
sinusal se
transmet aux
cellules des
oreillettes
Les oreillettes
se
dépolarisent
==> systole
auriculaire
La dépolarisation
se transmet aux
ventricules par le
faisceau de His et
les fibres de
Purkinje
Les cellules des
ventricules se
dépolarisent
==> systole
ventriculaire
Repolarisation des
oreillettes pendant la phase
de dé
dépolarisation des
ventricules
Phé
Phénomè
nomènes au
cours d’une
révolution
cardiaque
aorte
Révolution=
Révolution=
0.8 s
ventricule G
Freq= 75bpm
O ouverture
F fermeture
Ao sigmoï
sigmoïdes
Aortiques
M mitrales
P sigmoï
sigmoïdes
pulmonaires
T tricuspides
Fré
Fréquence
cardiaque ?
oreillette G
Pour fonctionner comme une pompe,
pompe, le
coeur répète successivement 2 phases
• Dépolarisation des cellules provoque lq systole =
phase de contraction
• Repolarisation des cellules provoque diastole =
diastole
Systole:
isométrique:
isotonique:
phase relachament qui permet le remplissage des
cavites auriculaires et ventriculaires
Artè
Artère pulmonaire
Un cycle ou revolution comprend donc alternance
des phénomènes électriques et mécaniques…
10
150
80
70
La
Le
La
relaxation
systole
remplissage
ventriculaire:
ventriculaire:
ventriculaire
ventriculaire:::
La
Lasystole
Le
systole
relaxation
remplissage
ventriculaire:
ventriculaire
isovolumétrique:
ventriculaire:
:: ::
isovolumétrique
ventriculaire
isovolumetrique:
ventriculaire:
isovolumetrique
ventriculaire
A
la
fin
de
la
il reste
Augmentation
brusque
de la
Repolarisationsystole
des
oreillettes
un
certain
volume
de
sang
Repolarisation
Dépolarisation
pression
dans
les
des
ventricules
oreillettes
fibres
des
et
Relachement
Sang
dépolarisation
accumulé
des
dans
des
ventricules
les
dans
les
ventricules
ventricules
(onde
P) une
(onde
T)systole
ventricules
entraine
oreillettes
durant
(complexe
augmentation
la
QRS)
Ouverture des valves semi-de
leur
ventriculaire
expansion
se dirige
alors
=
volume
télésystolique
Chute
Systole
lunaires
de
auriculaire
pulmonaire
pression
dans
qui
les
Diastole
auriculaire
etetsystole
vers
les ventricules
(VTS)
ventricules
coincide
aortique
avecde
le dernier
tiers
ventriculaire
Chute
rapide
la pression
du
remplissage
ventriculaire
intraventriculaire
1er
tiers
du
=
Au
repos
d’environ
60ml
Sang
Expulsion
quitte
duremplissage
lesang
tronchors
du
Systole
ventriculaire
pousse
remplissage
pulmonaire
coeur
etrapide
aorte
pour de
Force
l’entrée
de
20-25ml
le
Ouverture
sang
contre
des
les
valves
valves
Le volume de sang qui a été
revenir
versles
ventricules
sang
dans
ventricules
2eme
tiers
du
remplisage
auriculo-ventriculaires
auriculoventriculaires
et le=
éjecté
pendant
unappelée
Cette période
est
remplissage
lent
commence
phase
d’ejection
battement
cardiaque
estsemile
Fermeture
des
valvules
Ventricules
contiennent
alors
Fermetures
de
ces
dernières
ventriculaire
volume
(VS)=
lunairessystolique
aortique
environ
130ml
deet
sang
Enregistrement
du
premier
pulmonaire
volume
télédiastolique (VTD)
Repolarisation
IMPORTANT:
bruit
cardiaque des
ventricules
Relaxation
isovolumétrique
Durant
toute
cette phase, les=
phase
de les
Depuis
;leventriculaire
début
du cycle
VS
= période
VTD
–=VTS
Cette
vol
sang
ne
valves
auriculo-ventriculaires
Un
autre du
cycle
commence…
contraction
isovolumétrique
4
cavites
coeur
en
change
pas puisque
toutes
sont
ouvertes
et lessont
valves
diastole
les
valves sontsont
fermées
semi-lunaires
fermées
Contraction ISOMETRIQUE (ISOVOLUMETRIQUE)…
Travail
mécanique du
VG
stimulation orthosympathique
Contraction isovolumétrique
relaxation isovolumétrique
Contraction oreillettes
Remplissage
Remplissage rapide
Ouverture valve mitrale
lent
Fermeture mitrale
Lors de sa contraction le coeur ne peut immédiatement éjecter le sang dans
l’aorte. => il doit développer une P supérieure à la P régnant dans l’aorte (la
PA diastolique)….. Le coeur doit vaincre 1 charge…la postcharge…
On a donc:
Courbe dressé
dressée a partir
des points FA est 1
bonne appré
appréciation de
la contractilité
contractilité du VG
(“droite
(“droite de compliance
systolique”)
systolique”)
Modification de la boucle volume-pression sous l'effet de la
Ouverture valves aortiques
Exerce 1 P pour
déplacer 1 vol
Fermeture sigmoïde aortique
Decalé
Decalée vers le haut en
cas d’hypercontractilité
d’hypercontractilité
cardiaque aprè
après prise
d’1 inotrope
Ejection
Fermeture valves aortiques
Systole auriculaire
Systole ventriculaire
Diastole générale
Rythme imposé par le nœud sinusal
•
Devrait être de 100 / min
•
En fait, c ’est plus lent. Le nœud sinusal
est sous l ’influence de fibres nerveuses
qui le ralentissent.
LA RÉVOLUTION CARDIAQUE (1)
LA RÉVOLUTION CARDIAQUE (2)
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
intra-ventriculaire 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.
11
La révolution cardiaque
Systole
auriculaire
(~ 0,1 s)
Systole
ventriculaire
(~ 0,3 s)
Diastole générale
(~ 0,4 s)
Le cercle intérieur représente les ventricules et le cercle
extérieur, les oreillettes
Remarquez qu'il y a plus de bleu pâle que de foncé. Le cœur se repose plus qu'il ne
travaille. Comme vous le voyez, les oreillettes se contractent d'abord (pendant ~0,1
s), puis ensuite les ventricules (pendant ~ 0,3 s). Tout le cœur est en diastole pendant
les 0,4 s qui suivent et le cycle recommence.
Effets de l'augmentation de la fréquence cardiaque sur les
durées respectives de la systole et de la diastole ventriculaires
La contraction des fibres
myocardiques
• Relation phénomènes électriques et
phénomènes mécaniques
• Loi du tout ou rien
Influence de la charge
L'augmentation de la fréquence cardiaque s'accompagne d'un
raccourcissement de la phase de remplissage diastolique; ceci
• Influence de la charge au niveau du muscle
• Au niveau du cœur entier
augmente l'importance relative de la systole auriculaire
Comme au niveau de tous les tissus, les fibres myocardiques
présentent des gradients de concentrations entre les milieux
intra- et extracellulaires.
Ddp 80-90mV, potentiel de repos = -90mV, intérieur (-) / extérieur
Contraction myocardique précédée par inversion ddp =
potentiel d’action, PA se prolonge pendant une partie de la
contraction
12
Courants
ioniques..
Inexcitabilité
Période refractaire absolue
250ms (~aussi longtemps
contraction)
Muscle squelettique 1-2ms
(contraction 20-100ms)
latence
⇒Le cœur est
INTETANISABLE
Evolution simultanée du
potentiel de membrane,
de la tension développée
au niveau d'une fibre
myocardique ainsi que
des transferts
membranaires des ions
sodium, calcium et
potassium.
Couplage excitation/contraction
[Ca2+]e
• Relation directe entre
et l’intensité
de contraction myocardique
• À faible [Ca2+]e, au niveau des fibres
myocardiques =>PA non suivis de
contraction
Calcium et
couplage
excitationcontraction
Réticulum
endoplasmique
très peu élaboré
=> le Ca2+
provient autant du
liquide interstitiel
que des stocks
du réticulum
Séquence de phénomènes
Inotrope (+)
Ca2+ sert de
signal (lève
inhibition
troponine C) pour
l’activation des
têtes de
myosines
A retenir…
Métabolisme du Ca2+…
digitaliques
• repolarisation grosse consommatrice d’énergie
⇒ diminution apport d’oxygène (ischemie =
insuffisance coronarienne) => anomalies
électriques de la repolarisation (segment ST &
onde T a l’ECG)
•
Rapport [ ] ioniques intra et extra cellulaires
doivent demeurer dans les limites
physiologiques….
physiologiques…. Hypo/hyper calcé
calcémie,
mie,
natré
natrémie,
mie, kalié
kaliémie…
mie…
13
Modulation pharmacologique des
mouvements calciques
Loi du tout ou rien
• Agonistes catécholamines (isoprotérénol)
=>Facilitent entrée Ca2+ & augmentent force de
contraction
• Inhibiteurs canaux calciques (vérapamil,
nifédipine, diltiazem) => diminuent puissance de
contraction (traitement HTA)
• Glycosides
Glycosides:: digoxine (inhibe pompe Na+/K+
ATPase et altère donc échangeur Na+/Ca2+)
=> effet positif sur la contraction cardiaque
Contraction du myocarde en réponse à une stimulation ne
depend pas de l’intensité de stimulation mais de la
fréquence de stimulation (plus le coeur bat vite plus sa
puissance de contraction est grande)
ET dépend:
•
•
•
Conditions d’oxygénation et de nutrition du myocarde
Concentration de certains ions du LEC
Longueur des fibres au moment de leur stimulation et les
résistances qui s’opposent à leur raccourcissement
Influence de la charge
L’ELASTICITE, propriété passive
• La fibre myocardique est une structure élastique
Cavité cardiaque => compliance
• Coeur relâché => sa compliance est grande et il se
laisse facilement distendre (on peut augmenter le
volume sans augmenter la pression intra-cavitaire)
• Coeur contracté => très difficile à distendre (faible
augmentation volume augmente fortement la
pression intra-cavitaire)
Lors des contractions
isométriques, la tension que
développe le muscle est
augmentée en fonction de
l'étirement initial du muscle
•
Influence de la charge au niveau du muscle
Forces de charge peuvent s’exercer:
1. Avant la contraction: précharge (étirement
initial du muscle)
2. Pendant la contraction: postcharge
La noradrénaline
augmente la tension correspondant à une longueur initiale
donnée lors de la contraction isométrique
Tensions développées par la contraction isométrique d'un muscle papillaire en
réponse à la même stimulation, en fonction de sa longueur initiale.
14
La noradrénaline augmente la rapidité de contraction
correspondant à des pré- et post-charges données lors de la
contraction isotonique
- Lors des contractions isotoniques, alors que l'augmentation de la
post-charge diminue la rapidité de contraction, il apparaît que pour une postcharge donnée, la rapidité de contraction est d'autant plus élevée que l'étirement
initial était plus grand. De ce fait, pour une post-charge donnée, la puissance de
contraction (P = Force • Vitesse) est d'autant plus élevée que l'étirement initial est
plus grand.
Courbe très utile en
pharmacologie =>
Etude de l’action des
drogues inotropes
Le meilleur des inotropes
est le Ca2+…
Influence de la charge
•
Influence de la charge au niveau du cœur entier
•
Loi fondamentale du cœur de FRANCKSTARLING
Expérience de Frank (1895) sur coeur de grenouille clampé à l'aorte
alors que le remplissage ventriculaire est libre. Les cycles cardiaques
1,2,3,4 se déroulent avec des volumes télédiastoliques croissants.
Jusqu'au 3e cycle, la pression produite par le ventricule augmente.
Cependant au 4e cycle, la pression systolique décroît.
Montage expérimental coeur-poumon isolé de Starling (1914)
Loi du cœur ou
mécanisme de
Franck-Starling
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La circulation coronaire
Coronaire
gauche
Coronaire
gauche
Coronaire
droite
Coronaire
droite
Circulation nourrissière du coeur, ‘couronne’ autour du coeur
ARTERES CORONAIRES
Les A coronaires
servent à l’irrigation
du myocarde
Elles naissent de
l’aorte ascendante
dans les sinus aortiques
au-dessus des valves
aortiques antérieures
Transport de sang que pendant
la diastole (entrée obstruée par
sigmoide aortique et
coronaires comprimés pendant
systole)
Fréquence cardiaque dépend:
ARTERES CORONAIRES (2)
Leurs troncs cheminent
dans des sillons
Atrio-ventriculaires
dans un plan perpendiculaire
au grand axe du cœur ,
réalisant une couronne
autour de
la base du cœur
Les A coronaires
se remplissent à la diastole
1. Système nerveux
autonome (SNA)
2. Système endocrinien
1. Système nerveux autonome (SNA)
3. Réflexes du cœur
2. Système endocrinien
4. Température corporelle
3. Réflexes du cœur
4. Température corporelle
= ensemble des fibres nerveuses
qui contrôlent les organes internes
(involontaires)
Formé de deux types de fibres nerveuses:
• Fibres (ortho)sympathiques
• Fibres parasympathiques
Para
Sympa
La plupart des organes sont
innervés par les deux types de
fibres. Ex. le cœur:
Cœur
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Stimulation centrifuge du vague (X, pneumogastrique)
Sympa et para ont des effets contraires sur un
organe donné.
Ex. le cœur:
↑ fréquence cardiaque
Sympa :
↑ force de contraction
↓ fréquence cardiaque
Para :
↓ force de contraction
Les deux
systèmes sont
toujours actifs en
même temps.
Para domine au
repos et sympa
domine en cas
de danger.
1. Système nerveux autonome (SNA)
2. Système endocrinien
3. Réflexes du cœur
•
Chronotrope (-)
Allongement diastole
Inotrope (-)
Amplitude et puissance des systoles
diminuée
•
Dromotrope (-)
•
Conductibilité diminuée (allongement
intervalle P-R de l’ECG)
Tonotrope (-)
Diminution du tonus myocardique
•
libération d’acétylcholine (R
muscarinique = augmentation
perméabilité K+)
Action sur tissu nodal et fibres
myocardiques
Stimulation
orthosympathique produit les
effets inverses !!!!!!!!!!!!!!
Noradrénaline (adrénaline)
augmente perméabilité Ca2+
(R beta 1 adrénergiques)
Influence du nerf vague (A) et des fibres
orthosympathiques (B) sur l'activité sinusale
du coeur de grenouille. La stimulation est
matérialisée par les traits épais
1. Système nerveux autonome (SNA)
Ex. adrénaline ==> ↑
fréquence cardiaque (F)
2. Système endocrinien
3. Réflexes du cœur
4. Température corporelle
4. Température corporelle
↑↑ retour
retour veineux
veineux
↑↑ volume
volume de
de sang
sang dans
dans les
les oreillettes
oreillettes
↑↑ étirement
étirement des
des oreillettes
oreillettes
↑↑ FF
1. Système nerveux autonome (SNA)
La fréquence est inversement proportionnelle au
volume d ’un animal:
2. Système endocrinien
3. Réflexes du cœur
4. Température corporelle
Éléphant ~ 25 / min
Musaraigne ~ 600 / min
↑↑ température
température
↑↑ 1°C
1°C
↑↑ fréquence
fréquence
↑↑ FF de
de 10
10 àà 20
20 // min
min
Sorex cinereus
Nouveau-né humain ~ 140 / min
17
Insuffisance coronarienne
=
baisse du débit sanguin dans le système artériel
coronaire
Athérosclérose
Lésion de l’endothélium d ’une
artère ==> formation d ’une
plaque d’athérome dans la
paroi de l ’artère.
= renflement de la paroi formé
d’une prolifération de cellules
et de dépôts graisseux
(cholestérol).
Le plus souvent due à l'athérosclérose
Effort cardiaque ==>
manque d ’oxygène dans
la zone au-delà du
rétrécissement
Risque élevé de formation
de thrombus aux endroits
rétrécis.
==> douleur à la poitrine
= angine de poitrine
Athérosclérose s’accompagne souvent
d’artériosclérose = durcissement des artères
ce qui empire la situation
Facteurs de risque de l ’athérosclérose et de l ’infarctus
du myocarde :
• Hérédité
Manque d’oxygène ==> mort
des cellules cardiaques =
infarctus du myocarde
Peut entraîner l’arrêt
cardiaque
Solutions possibles
1. Angioplastie coronarienne
• Taux de cholestérol élevé (relié à une
consommation importante de gras saturé)
• Hypertension = tension supérieure à 140 / 90
• Obésité
• Sédentarité
• Tabagisme
• Alcool
• Diabète
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1. Angioplastie coronarienne
On peut aussi mettre en place un stent
2. Pontage coronarien
Greffe d’un vaisseau sanguin
du patient entre l’aorte et
l’artère coronaire obstruée
au-delà de l’obstruction.
On peut utiliser:
• Veine saphène de la
jambe
• Artère mammaire
interne
Dépistage des artères obstruées par angiographie
= radiographie des vaisseaux sanguins.
Électrocardiogramme
Le cœur produit en permanence
des impulsions électriques,
nécessaires à sa contraction.
Quand l’onde électrique traverse le cœur, une infime
partie de ce courant se propage à la surface du corps.
En placant des électrodes de part et d’autre du cœur, on
peut mesurer une activité électrique, l’enregistrer et
étudier le fonctionnement du muscle cardiaque.
ECG fondamental en cardiologie car permet de savoir:
Coronarographie
Si le trajet de conduction est normal
Si le cœur est hypertrophié
Si certaines régions sont endommagées
Électrocardiogramme
= enregistrement de
l ’activité électrique du cœur
Électrodes placées:
• Sur les bras et les jambes
• Sur la poitrines
Électrodes actives = dérivations
Ex.
Dérivation I
= Bras gauche et bras droit
Dérivation II
= Bras droit et jambe gauche
Dérivation III
= Bras gauche et jambe gauche
Dérivations I, II et III
Dérivations aVR, aVL et aVF
Standards (primitives d’Einthoven)
Unipolaires des membres recueillent des potentiels
augmentés ‘a’
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ECG repose sur l’hypothèse du
dipôle cardiaque
Activité électrique globale = somme
des activités électriques
élémentaires de chaque cellules qui
se traduisent par des vecteurs
électriques (amplitude, orientation)
=> somme vectorielle de tous ces
vecteurs => 1 seul vecteur (axe
électrique du coeur)
L’ECG enregistre la projection de
cet axe électrique du coeur.
Dérivations V1 à V6
Dérivations précordiales
Tracé obtenu change selon la dérivation utilisée.
ECG typique
5 ondes
Dérivation II
Onde P (80-100ms) = Dépolarisation des oreillettes
Régulation intrinsèque un aperçu
• Des cellules cardionectrices, spécialisées à conduction
d’influx
• Rôle 1 : produire des influx (–le cœur a son propre
pacemaker (centre rythmogène) (100 coups/m) (rouge)
• Rôle 2: formation d’un réseau conducteur pour
propager l’influx dans le muscle cardiaque.(Vert).
intervalle PQ (PR) (120-200ms) temps nœud sinusal => septum
Onde QRS (complexe QRS) (80ms) = Dépolarisation des
ventricules
Onde T (160ms)
= Repolarisation des ventricules
intervalle QT (360ms) dépol+repol ventricules
Système de conduction du coeur
Système de conduction du coeur
déséquilibres: arythmies
• La bradycardie: rythme
trop lent
• La tachycardie: rythme
trop rapide
– Tachymètre = indicateur de
vitesse
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Système de conduction du coeur
déséquilibres: arythmies
• Arythmies:
Arythmies anomalie du rythme normal
• Fibrillation:
Fibrillation contraction rapide
irrégulière (corrigée en urgence par le
défibrillateur: choc électrique pour dépolariser
et resynchroniser toutes les fibres
• Extrasystole : contraction additionnelle,
d’un foyer ectopique –nicotine-caféine
en excès.
• Bloc cardiaque:
cardiaque si complet , non
propagation aux ventricules.
Correctif: pacemaker = stimulateur
cardiaque implanté.bloc complet =. À
rythme fixe. Bloc partiel: pacemaker
sentinelle qui fournit « à la demande »
P
QRS
Tachycardie, le cœur bat trop vite
Normal
Fibrillation ventriculaire:
les cellules du cœur se
contractent de façon
chaotique. Il n’y a plus de
coordination dans les
contractions.
Infarctus aigu de la paroi
antérieure du myocarde
Infarctus apical aigu de la
paroi postérieure du
myocarde. L’adjectif apical
fait référence à la pointe du
cœur (appelée « apex »).
Bloc cardiaque: il n’y a plus de communication entre les oreillettes et les
ventricules. Les contractions auriculaires sont complètement
indépendantes des contractions ventriculaires (notez l’onde P régulière,
mais complètement indépendante du QRS).
Anomalies de la conduction atrio-ventriculaire et du faisceau de His
enregistrées par électrocardiographie.
Elargissement P-R
Elargissement P-R
progressif => P non
suivie de QRS
Retard conduction A-V
Blocage complet
Anomalie dans le système de conduction peut entraîner
des anomalies dans le déroulement de la révolution
cardiaque.
Peut nécessiter la mise
en place d’un
pacemaker
Compression légère du
faisceau de His laisse
passer 1 proportion
variable des influx
=>Onde P bloquée
Section complète
=> dissociation
rythmes auriculaire
et ventriculaire
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Fibrillation cardiaque = perte totale de la
coordination des contractions
Défibrillation suite à une fibrillation ventriculaire
Fibrillation auriculaire
Un manque d’oxygène au cœur peut entraîner la
fibrillation cardiaque (auriculaire ou ventriculaire).
Fibrillation cardiaque = contractions rapides
et complètement désordonnées des cellules
cardiaques. La fibrillation peut toucher les
oreillettes (fibrillation auriculaire) ou les
ventricules (fibrillation ventriculaire).
Les contractions des cellules deviennent chaotiques. Il n’y
a plus de coordination des contractions. Le cœur vibre
alors sur place sans présenter de mouvement d’ensemble
et donc ne pompe plus le sang.
Fibrillation auriculaire
Le seul moyen d’arrêter la fibrillation, c’est de soumettre le
cœur à un fort courant électrique: c’est la défibrillation
cardiaque. Avec un peu de chance, le cœur peut alors
recommencer à battre de façon régulière.
Défibrillation suite à une fibrillation ventriculaire
On peut aussi implanter dans la
poitrine un défibrillateur interne.
L’appareil enregistre
continuellement l’activité électrique
du cœur. S’il détecte un début de
fibrillation, il envoie alors un fort
courant au cœur.
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