LE GALL Martin et PINSARD Marion
publicité
LE GALL Martin et PINSARD Marion 09/09/2010 Physiologie, appareil cardio-vasculaire, physiologie cardiaque, Y. LESSARD Cours important pour les TP, schémas disponible sur le réseau pédagogique. ELECTROPHYSIOLOGIE CARDIAQUE ELEMENTAIRE ET GLOBALE I- Activité électrique élémentaire. B- Potentiel d’action. 3- Excitabilité. Pendant la période réfractaire relative (PRR), la cellule peut être excitée mais cela nécessite une grande stimulation, c’est-à-dire que les canaux sodiques peuvent être ré-ouverts mais pas complètement. Un semblant de PA réapparaitra alors. PRE = période réfractaire effective. C’est une partie de la PRR. C’est une notion clinique. Durant cette période, le PA ne peut se propager pas dans tout le cœur, on a une activité électrique seulement dans certaines cellules. En ce sens, le cardiologue ne peut visualiser de nouveau PA sur l’ECG tant que l’on est dans la PRE, puisque l’ECG n’enregistre que l’activité globale des ventricules. C- Le système de conduction. 1- Conduction. Qu’il soit spontané ou provoqué, le PA crée une zone de membrane cellulaire extérieurement négative. Les charges sont alors inversées, d’où la formation de courants locaux, c’est-à-dire un déplacement de charges libres (les charges + sont attirées vers les charges -). Ainsi, de proche en proche, le PA se déplace le long de la fibre myocardique. Sur le schéma, les courants locaux se déplacent dans les 2 sens, mais dans le cœur, les fibres myocardiques sont stimulées à leur extrémité, d’où la propagation du PA dans un seul sens. Plusieurs loi gouverne se processus de conduction : - Le long d’une seule fibre myocardique : Loi de WEIDMANN : plus une fibre est polarisée au repos, plus la pente de la phase 0 sera forte (c’est-à-dire phase 0 courte), et plus la vitesse de conduction sera rapide. - Loi des câbles : plus le diamètre d’une fibre est grand, plus la vitesse de conduction est grande. - Conduction d’une fibre myocardique à l’autre (grâce a des jonctions de faible résistance = nexus) : plus les nexus sont nombreux, plus la conduction sera rapide. 1/6 2- Le tissu conducteur. L’impulsion cardiaque va suivre une voie immuable à chaque battement cardiaque, en suivant un chemin très précis. Grâce à ce chemin très précis, la contraction qui suit va être harmonieuse et efficace. L’impulsion part du nœud sinusal ou sino-atrial (nœud SA), car c’est à cette endroit qu’il y a les cellules automatiques les plus rapide (partie supérieure de l’oreillette droite. Ensuite, la vitesse de conduction varie selon les différents secteurs en fonction du potentiel de repos. Ainsi, plus le potentiel de repos est élevé, plus la vitesse de conduction est lente : - Dans les nœuds SA et atrio-ventriculaire (nœud AV) : potentiel de repos = -60mV, vitesse de conduction = 0,02-0,1 m/s - Dans le tissu myocardique auriculaire, c’est-à-dire entre les deux nœuds : potentiel de repos = -80 à -90mV, vitesse de conduction = 0,3 à 0,5 m/s - Dans faisceau de His et réseau de PURKINJE: potentiel de repos = -95mV à -100mV, la vitesse de conduction est 10 fois plus rapide = 3 à 5 m/s (Influx à très grande vitesse grâce au faible potentiel de repos et au nombreux nexus). - Dans l’épaisseur de l’endocarde jusqu’à l’épicarde : vitesse de conduction = 0,5 m/s. 3- Période réfractaire et conduction normale. La propagation de l’un influx cardiaque se fait dans un réseau de fibres plus ou moins bifurquées, voire même anastomosées. La conduction se fait à travers les nexus, qui sont très nombreux au niveau des disques intercalaires. Comme le trajet de l’influx électrique est compliqué dans le cœur, des périodes réfractaires prolongées sont nécessaire dans certaines zones. De ce fait, l’influx ne peut revenir dans les zones où la conduction est lente, évitant ainsi les « ré-entrées » (=influx ré-entrant dans une zone qui vient déjà d’être excitée). Dans un cœur normal, la vitesse de conduction et la durée de la période réfractaire sont telles qu’il n’y a pas de « ré-entrées ». Celles-ci provoqueraient des troubles du rythme. D- Différences entre fibres musculaires striées et myocardiques. Alors qu’il existe un plateau dans les PA des fibres myocardiques, il n’y en a pas dans les PA des fibres musculaires striées squelettiques. En effet, il n’y a pas d’entrée de Ca2+ dans ces dernières. Ce plateau, correspondant à une période réfractaire prolongée, permet d’éviter la tétanisation du cœur. II- Activité électrique globale (électrocardiogramme). A- Notion de dipôle – représentation vectorielle. La forme de l’ECG est due à celle du PA. Pourtant, il est difficile de comprendre la relation entre la forme du PA dans une cellule et la forme globale de l’ECG, somme de tous les PA qui parcourent le cœur. Pour expliquer cela, on utilise la représentation vectorielle. 2/6 Dipôle : deux charges électriques ponctuelles, distinctes, et de signe contraire. Il y a donc une différence de potentiel entre ces deux charges, et donc un champ électrique. Comme toute grandeur algébrique, un dipôle peut être représenté par un vecteur. Au cours des dépolarisations et repolarisations, une fibre myocardique se comporte comme un dipôle. Quand la fibre cardiaque se dépolarise, il y a inversion des charges : intérieur devient + et extérieur devient - . Quand la dépolarisation ne concerne qu’une zone de la fibre, on a aussi une différence de potentiel externe longitudinale dipôle. Comme le PA se déplace, le dipôle se déplace. On représente ce dipôle par un vecteur qui, par convention, va de la charge – vers la charge +. La longueur du vecteur sera elle proportionnelle à la différence de charges. Le dipôle disparait quand toute la fibre est dépolarisée. Puis la fibre se repolarise, l’extérieur redevient positif. On a alors toujours un dipôle qui se déplace dans la même direction (vers la droite pour le schéma) mais le sens du vecteur est inversé. B- Trajet et évolution des ondes électriques dans le cœur. 1- Dépolarisation. L’influx cardiaque emprunte des chemins compliqués. La dépolarisation commence dans la zone 1 (cf. schéma), puis les charges négatives envahissent peu à peu l’ensemble du cœur pour finir dans le myocarde droit puis gauche. Donc la dernière zone qui reste positive est le ventricule gauche. (Sens global des charges + cf. schéma) 2- Repolarisation. Il y a retour des charges + vers l’extérieur. La repolarisation dépend de la durée du PA. L’extérieur redevient positif en phase 3 du PA. Le PA est plus court dans l’épicarde ventriculaire, en particulier dans l’épicarde ventriculaire gauche. Les fibres redeviennent donc plus vite au repos dans cette zone. (Sens global des charges + cf. schéma) C-Surface d’onde- Vecteur cardiaque instantané. On considère plusieurs fibres myocardiques parallèles, comme plusieurs cylindres allongés. Lorsque l’influx cardiaque arrive, ces fibres sont toutes dépolarisés au même moment, l’influx se propage à la même vitesse (on suppose ces fibres de même diamètre, de même direction et de même vitesse de conduction). La zone dépolarisée contient des charges extérieures négatives. La zone qui n’est pas encore dépolarisée, qui est au repos, contient des charges positives extérieures. Les deux zones + et – sont jointives, le plan qui les sépare est appelé surface d’onde de dépolarisation. On admet que l’ensemble des charges positives peut être remplacé par une charge positive résultante, idem pour les charges négatives. Ainsi, on obtient un dipôle que l’on peut représenter par un vecteur : le vecteur résultant, toujours dirigé, par convention, vers la charge +. A chaque instant, comme le long d’une seule fibre, ce gros vecteur va changer de position et d’intensité, mais il gardera la même direction et le même sens, celui du paquet de fibres. Tout cela est aussi valable pour la repolarisation . Mais en réalité, dans le cœur, c’est plus compliqué car il y a de nombreuses bifurcations. Ainsi, au même instant, on a plusieurs surfaces d’ondes simultanées orientées différemment. Pour chaque surface d’onde, on a un gros vecteur régional. On a donc une multitude de vecteurs régionaux avec des orientations et des intensités différentes. Mais pour simplifier, on admet que pour un observateur éloigné, 3/6 on peut considérer que l’ensemble des charges + à un instant t correspond à une charge + résultante. Idem pour charges -. On obtient ainsi le vecteur cardiaque instantané résultant. Ce vecteur tourne dans l’espace, change de direction et d’intensité à chaque instant, pendant la dépolarisation, puis pendant la repolarisation. On peut considérer que ce vecteur s’applique à un point invariant du cœur : son centre de gravité O. Ainsi, le vecteur cardiaque instantané résultant sera toujours appliqué au point O. L’activité électrique cardiaque peut donc être considérer comme un dipôle qui tourne à chaque instant. Pour construire un vecteur résultant, on utilise la technique du parallélogramme somme géométrique des vecteurs régionaux. A NE JAMAIS UTILISER EN TP ET NON DEMANDE A L’EXAMEN !!! D- Le vectocardiogramme et ses projections. Vectocardiogramme : c’est la courbe que trace dans l’espace l’extrémité du vecteur cardiaque instantané qui tourne (sur le diaporama, dessin formé dans l’espace par le point rouge). Au cours des dépolarisation des auricules, puis des dépolarisations/repolarisations des ventricules, l’extrémité du vecteur décrit des anses (= courbures) appelées P,Q,R,S,et T (convention international , O étant le centre de gravité du coeur). Pendant la diastole, le vecteur nul est représenté par le point O. NB : diastole et systole sont des termes mécaniques alors que dépolarisation et repolarisation sont des termes électrique. Le vecteur cardiaque peut être projetté orthogonalement, à chaque instant, sur les 3 plans : - Frontal - Horizontal - Saggital Ainsi, l’extrémité des 3 vecteurs projection instantanée décrira respectivement les 3 vectocardiogramme : - Frontal - Horizontal - Saggital E- ECG : enregistrement pratique. ( +++ ) ECG : méthode internationale expérimentée par DARWIN, grand physicien. Comme le cœur est entouré de tissu conducteur, on peut enregistrer le potentiel électrique engendré par le cœur par des électrodes qu’on colle sur la peau. Les différences de potentiel enregistrées entre 2 points seront représentées par la projection orthogonale sur la droite qui joint les 2 points du vecteur cardiaque instantané du plan considéré. Pour enregistrer un ECG, on utilise plusieurs plans et plusieurs axes/droites par plan. Ces droites sont appelés dérivations périphériques. 1- Dérivation périphérique du plan frontal. Pour le plan frontal, on utilise 3 électrodes de surface : une à chaque poignet et une à la cheville gauche. Comme les membres sont des conducteurs linéaires, c’est comme si les 3 électrodes était placées à la racine de ces 3 membres, c’est-à-dire aux sommets d’un triangle grossièrement équilatéral dont le centre est le cœur = triangle d’EINTHOVEN. 4/6 Une quatrième électrode reliée à la terre pour éviter les parasites électromagnétiques est généralement placé au niveau du pied droit. On enregistre plusieurs types de dérivation : a- Dérivations bipolaires. Il existe 2 pôles actifs, on enregistre donc les différences de potentiel entre 2 des 3 électrodes. Il existe 3 dérivations bipolaires dans le plan frontal : - D1 : entre le bras droit et le bras gauche - D2 : entre le bras droit et la jambe gauche - D3 : entre le bras gauche et la jambe gauche Ces enregistrements représentent la projection orthogonale du vectocardiogramme frontal sur les 3 côtés du triangle. Pendant que le vecteur tourne, la projection va se diriger vers la droite puis vers la gauche, en changeant d’amplitude. b-Dérivations unipolaires. Une seule des 3 électrodes est active/exploratrice. On enregistre le potentiel de ce point par rapport au potentiel nul, c’est-à-dire par rapport au point O, centre du cœur. Ce point O est appelé borne de WILSON, il est obtenu en reliant entre elles les 3 électrodes de chaque membre. Il existe plusieurs systèmes de dérivation. On utilise en général le système de GOLDBERGER. Dans ce système, il y a une augmentation du potentiel des électrodes par un artifice électronique. Sur ECG, un potentiel électrique est noté V et un potentiel électrique augmenté est noté aV. Ainsi, les dérivations de GOLDBERGER sont appelées : - aVR : Potentiel unipolaire du bras droit - aVL : potentiel unipolaire du bras gauche - aVF : potentiel unipolaire du pied gauche. Les enregistrements obtenus correspondent à la projection orthogonale de la pointe du vecteur instantané cardiaque frontal sur les 3 hauteurs du triangle. Comme le triangle est équilatéral, les 3 hauteurs correspondent aux 3 bissectrices. On utilise souvent le double triaxe de BAYLEY-CABRERA, obtenu en translatant les 3 cotés du triangle d’EINTHOVEN sur le point O, on obtient ainsi 6 axes passant par ce même point, chaque axe représentant une dérivation. Il est ainsi plus facile de projeté les vecteur sur les axes. c-Tracé standard : ondes. Lorsque l’on lit un ECG, on lit un tracé/une courbe. Les ondes obtenus correspondent à la projection orthogonale du vecteur. Onde P : dépolarisation des oreillettes Complexe QRS : dépolarisation des ventricules. Ce complexe est un complexe de 3 ondes : - Onde R : Onde positive qui correspond à la dépolarisation des ventricules en elle-même - Onde Q : onde négative qui apparaît avant l’onde R, dans certaines dérivations, comme en D2 - Onde S : onde négative qui apparaît après l’onde R, dans certaines dérivations ,comme en D2. NB : même s’il n’y a pas d’onde Q ou S, on garde la même dénomination. Onde T : repolarisation des ventricules. 5/6 Le + de l’appareil est toujours relié à l’une des 2 électrodes de tel façon que l’onde R soit tourné vers le haut sur l’ECG. Ainsi, pour avoir l’ECG dans le bon sens, on doit placer les électrodes telles que : - En D1 : + sur le bras gauche et – sur le bras droit - En D2 : + sur la jambe gauche et – sur le bras droit - En D3 : + sur la jambe gauche et – sur le bras gauche. 6/6
