III. PHYSIOLOGIE III.1. L’automatisme cardiaque. III.1.1. Introduction. La fréquence (rythme) cardiaque dans le règne animal. Relation fréquence cardiaque/taille de l’animal. Évolution. Chez l’homme (adulte), le cœur bat environ 70 fois/mn ⇒ 100 000 battements/24h. Savineau 2007 VALEUR DE LA FRÉQUENCE CARDIAQUE DANS LE RÈGNE ANIMAL • Chez le mammifères : relation inverse entre la fréquence cardiaque et la taille de l’espèce • Chez les vertébrés à sang froid, la fréquence est basse - 40 à 50 bts/mn chez la grenouille - 20 bts/mn chez la tortue • La fréquence cardiaque diminue avec l’àge chez l’homme : 130 à 140 bts/mn chez le fœtus 120 à 130 bts/mn à un an 70 à 80 bts/mn à 20 ans • Chez les mammifères, il y a une relation entre la fréquence cardiaque et la longévité de l’espèce. Le cœur serait « programmé» pour battre un nombre de fois constant (1 à 10.109 bts dans la vie) Savineau 2007 VALEUR DE LA FRÉQUENCE CARDIAQUE DANS LE RÈGNE ANIMAL Savineau 2007 III. PHYSIOLOGIE III.1. L’automatisme cardiaque. III.1.1. Introduction. La fréquence (rythme) cardiaque dans le règne animal. Relation fréquence cardiaque/taille de l’animal. Évolution. III.1.2. Origine de l’automatisme cardiaque. Origine myogène. Hiérarchie des centres automatiques. Savineau 2007 ORIGINE DE L’AUTOMATISME CARDIAQUE 1. l‘origine de l’automatisme n’est pas nerveuse • Ringer 1882-1883: cœur isolé de grenouille mis dans un milieu salin contenant des ions Ca2+ ⇒ continue de battre pendant plusieurs heures • Au cours du développement embryonnaire : le cœur commence de battre avant la mise en place de son innervation ⇒ Propriétés permettent la transplantation cardiaque 2. L’origine de l’automatisme est myogénique • Si on détruit sélectivement (cautérisation) les cellules cardionectrices ⇒ le cœur cesse de battre • Si on isole le noeud sinusal et on met les cellules en culture ⇒ Les cellules battent spontanément Savineau 2007 ORIGINE DE L’AUTOMATISME CARDIAQUE • origine sinusale • Il existe une hiérarchie des tissus conducteur • Destruction sélective des cellules cardionectrices ⇒ Ordre décroissant de fréquence Nœud SA ± 75 bts/mn Nœud AV ± Faisceau de Hiss 50 bts/mn Résau de Purkinje 30 bts/mn Savineau 2007 III. PHYSIOLOGIE III.1. L’automatisme cardiaque. III.1.1. Introduction. La fréquence (rythme) cardiaque dans le règne animal. Relation fréquence cardiaque/taille de l’animal. Évolution. III.1.2. Origine de l’automatisme cardiaque. Origine myogène. Hiérarchie des centres automatiques. III.1.3. Mécanisme. Apport de l’électrophysiologie Activité électrique automatique du noeud sinusal. Les courants ioniques. Le courant If et la pente de dépolarisation diastolique. Savineau 2007 MÉCANISME DE L ’AUTOMATISME CARDIAQUE A) Dépolarisation rythmique du nœud sinusal + TTX 0 mV Nœud sinusal - 30 mV - 60 mV Dépolarisation diastolique B) Expérience de potentiel imposé : courant If - 30 mV V - 45 - 55 - 65 -75 - 45 - 55 I V If (f = funny) I - 65 - 75 Nœud sinusal Di Francesco, Savineau 2007 1981 - 40 mV - 65 - 75 - 85 - 95 - 65 - 75 - 85 - 95 Fibre de Purkinje PROPRIÉTÉS DU CANAL If A. Relation courant-potentiel PNa+/PK+ = 4 Einv B. Structure (semblable à celle des Kv) If codé par le gène HAC1 - 6 domaines transmembranaires - Pore situé entre S5 et S6 - Voltage sensor en S4 AMPc Savineau 2007 MÉCANISME DE L ’AUTOMATISME CARDIAQUE C) Modèle de l’automatisme V (mV) 0 ICa, L - 3O IK If g out ICa, L gK ICa,T g in gf gCa,L Savineau 2007 gCa,T gf III. PHYSIOLOGIE III.1. L’automatisme cardiaque. III.1.1. Introduction. La fréquence (rythme) cardiaque dans le règne animal. Relation fréquence cardiaque/taille de l’animal. Évolution. III.1.2. Origine de l’automatisme cardiaque. Origine myogène. Hiérarchie des centres automatiques. III.1.3. Mécanisme. Apport de l’électrophysiologie Activité électrique automatique du noeud sinusal. Les courants ioniques. Le courant If et la pente de dépolarisation diastolique. III.1.4. La propagation de l’excitation cardiaque. - Mécanisme : les jonctions communicantes (« gap junction », jonction à trous). Sens de la propagation. Vitesse de propagation. - Variation du potentiel de repos et du potentiel d’action dans les différentes régions du cœur. - Diversité des conductances potassiques auriculaires et ventriculaires. Savineau 2007 PROPAGATION DE L’EXCITATION CARDIAQUE A. Mécanisme 2. Disque intercalaire 1. Fibre myocardique connexon 3. Jonction communicante Savineau 2007 PROPAGATION DE L’EXCITATION CARDIAQUE B. Sens de la propagation Nœud sinusal oreillette N.S. N.AV O P Nœud O.V V plateau Fx de Hiss Fx de Purkinje ventricule La propagation de l’excitation s’accompagne d’un changement de valeur du P.R. et du P.A. (amplitude et cinétique) dû à des changements de conductances ioniques Savineau 2007 Δt PROPAGATION DE L’EXCITATION CARDIAQUE Savineau 2007 LE POTENTIEL D ’ACTION CARDIAQUE ET LES DIFFÉRENTES CONDUCTANCES MEMBRANAIRES OREILLETTE VENTRICULE PRA PRR PRA : Période Réfractaire Absolue PRR : Période Réfractaire Relative Savineau 2007 PROPAGATION DE L’EXCITATION CARDIAQUE C. Vitesse de propagation 0,3 m/s Nœud sinusal (Keith et Flack) Faisceaux internodaux 1 m/s Nœud auriculo-ventriculaire (nœud de Tawara) 0,05 m/s Faisceau de Hiss) Branches du faisceau de Hiss Réseau de Purkinje 1,4 à 4m/s Savineau 2007 Apex III. PHYSIOLOGIE III.1. L’automatisme cardiaque. III.1.5. Contrôle du rythme cardiaque par le système nerveux autonome (SNA). III1.5.1 Rappel sur le SNA : le sympathique et le parasympathique. Innervation du cœur par le SNA. III.1.5.2. Effet du SNA sur la pente de dépolarisation diastolique. Modulation du courant If par les neuromédiateurs. Effet chronotrope positif et négatif. Le tonus parasympathique. Effet sur la vitesse de conduction : effet dromotrope. Savineau 2007 INNERVATION DU CŒUR PAR LE SNA A. Rappel de la disposition du SNA Système sympathique Fibre pré ganglionnaire Système parasympathique Axone myélinisé ganglion Fibre pré ganglionnaire acétylcholine Fibre post ganglionnaire Nor adrénaline B. Innervation cardiaque vagues Nerfs sympathiques Savineau 2007 Nerfs sympathiques CONTRÔLE NERVEUX DU RYTHME CARDIAQUE A. Effets de la stimulation du SNA Stimulation du parasympathique Effet chronotrope Stimulation du sympathique B. Effet des neuromédiateurs sur le rythme cardiaque + ACh C. Effet sur If + ACh + adré + Adré Savineau 2007 Dépolarisation diastolique CONTRÔLE NERVEUX DU RYTHME CARDIAQUE D. Effets cellulaires des médiateurs A.C. AMPC ICaT If PKA ICaL Savineau 2007 IK NOTION DE TONUS VAGAL • Rappel :Xème paire de nerfs craniens = nerfs pneumogastriques = nerfs vagues • Si on coupe l’innervation parasympathique ⇒ accélération du rythme cardiaque. • La fréquence s’accélère sous atropine (à faible dose) mais ne se ralentit pas sous inhibition des récepteurs β adrénergiques. • La fréquence du nœud sinusal est maintenue en permanence à 70 bts/min par le tous vagal qui agit donc comme un frein. Savineau 2007 CONTRÔLE NERVEUX DE LA CONDUCTION Effet domotrope A. Mesure de la vitesse de propagation du PA O.D. Valvule tricuspide N. AV V.D. µ élec Temps de conduction stimulus B. Effet des neuromédiateurs ms Acétylcholine (10-7 g/ml) Contrôle Noradrénaline (5.10-6 g/ml) O N. AV Hiss 0 2 4 6 distance Savineau 2007 8 mm III. PHYSIOLOGIE III.1. L’automatisme cardiaque. III.1.6. L’activité électrique globale du cœur : l’électrocardiogramme (ECG) III.1.6.1. Théorie du dipôle. Enregistrement. Einthoven. Les dérivations standards D1, D2, D3. III.1.6.2. Les ondes de l’ ECG (P, Q, R, S, T). Relation ECG-potentiel transmembranaire. Savineau 2007 L’ACTIVITÉ ÉLECTRIQUE GLOBALE DU COEUR • La théorie du dipôle Milieu conducteur Lignes isoélectriques (équipotentielles) Savineau 2007 L’ÉLÉCTROCARDIOGRAMME (E.C.G.) A. Principe de l’enregistrement : les déviations standards (Einthoven, 1902 – Prix Nobel 1924) galvanomètre E2 – E1 mV D1 = Bras D – Bras G D2 = Bras D – Jambe G Dérivations standards D3 =Bras G –Jambe G Savineau 2007 II L’ÉLÉCTROCARDIOGRAMME (E.C.G.) B. Les différentes ondes (enregistrées en D1) R R T P Q S T P Q S C. Signification des ondes de l’ECG (mesure simultanée du potentiel de membrane cellulaire et de l’ECG) Savineau 2007 RELATION ENTRE LA PROPAGATION DE L’EXCITATION ET LES DIFFÉRENTES ONDES DE L’ECG Rouge = dépolarisé Savineau 2007 Bleu = polarisé ou repolarisé L’ECG :LES TROUBLES DU RYTHME A. Rythme normal (sinusal) 1 seconde T-P B. Tachycardie C. Bradycardie T-P Savineau 2007