Physiologie cardiaque
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Documents - Références UFRSMBH ENT ->L3SVS5UEFondamentales Physiologie cardiaque -AnatomieetphysiologiehumainesparE.MARIEB -StructureetfoncHonsducorpshumainparB.J.COHEN Licence3–S5B2 Nicolas DARD Laboratoire « Hypoxie & Poumon » Plan du cours 2 Physiologie cardiaque et maintien de l’homéostasie Le système cardiovasculaire a un rôle de : I – Anatomie du cœur - distribution aux cellules : O2, nutriments (AA, AG, vit), hormones II – Fonctionnement du cœur - les cellules cardionectrices - les cardiomyocytes - élimination : déchets produits par les cellules (CO2, urée) III – Contrôle du cœur par le système nerveux autonome (SNA) IV – Electrocardiogramme (ECG) joue un rôle clé dans le maintien de l’homéostasie V – Le débit cardiaque 3 4 Organisation du système cardiovasculaire Situation anatomique du cœur Le système cardiovasculaire est constitué de 3 éléments fonctionnels: Localisé au niveau du médiastin - Une pompe : le cœur fournit la force nécessaire pour propulser le sang dans la circulation Base Vertèbres Diaphragme - Un réseau de transport : les vaisseaux acheminent le sang du cœur vers la périphérie (artères) et de la périphérie vers le cœur (veines) Apex - Un réseau d’échange : les capillaires assurent les échanges avec les tissus Sternum 5 6 Paroi du cœur : épicarde, myocarde, endocarde Enveloppe du cœur : le péricarde Péricarde Péricarde pariétal Péricarde Péricarde fibreux Lame pariétale Lame viscérale Péricarde séreux Epicarde Endocarde Myocarde (péricarde viscéral) (Cellules musculaires) 8 Le cœur : une circulation à sens unique Anatomie du cœur Valves Veine cave supérieure Aorte OD Artère pulmonaire Oreillette gauche (OG) Oreillette droite (OD) Ventricule gauche (VG) Ventricule droit (VD) OG VG VD Septum auriculo-ventriculaire Apex 9 10 Valves cardiaques Valve auriculo-ventriculaire tricuspide (droite) Valves cardiaques Valve AV mitrale (gauche) Valve mitrale Sang passe des oreillettes aux ventricules, mais pas l’inverse Oreillettes Ventricules Sang passe des ventricules aux artères, mais pas l’inverse Ventricules Artères Cordages tendineux Valve sigmoïde aortique Muscle papillaire Valves sigmoïdes Valves tricuspide et mitrale Valve sigmoïde pulmonaire 11 12 Circulation sanguine CO2 Irrigation des poumons par la circulation bronchique O2 petite circulation : circulation pulmonaire Shunt physiologique droite/gauche -> Oxygénation du sang -> Détoxification (CO2) grande circulation : circulation systémique -> Irrigation de l’ensemble des tissus CO2 O2 13 Circulation coronaire 14 Cellules musculaires cardiaques (cardiomyocytes) Disque intercalaire élimination des déchets par le sinus coronaire Jonction communicante artères coronaires partent de la jonction valve sigmoïde/aorte myofibrilles Disque Intercalaire myosine 15 Actine sarcomère 16 Contraction autonome du myocarde Activité électrique du myocarde Cœur : muscle qui n’est jamais au repos • Contraction des fibres musculaires squelettiques : • Le cœur a une activité mécanique qui est commandée électriquement de manière autonome. • Contraction des fibres musculaires cardiaques ? • Cellules cardionectrices : cellules non contractiles produisant spontanément un signal électrique qui stimule les cellules voisines. *coeur* e *l s n a *d n io t ita électriques (PA) provenant d’une terminaison nerveuse xcondes *l==>’epar nduction*de ium* t y c n y *s *: e ir ns* io t ricula c t n n o e *j *v P t A *e e *G ir la - au cours du développement embryonnaire : le cœur commence à ées*par*des • Cet ensemble de cellules constitue le tissu cardionecteur ou nodal li battre avant la mise en place de son innervation res*mais*re s*aut détruites : e *d s e n *u s - si certaines cellules cardiaques sont sélectivement e *l léedes battre socesse *icœur s a le *p t n tricules* n o e *s e *v s *n e s *l s n a tes*ou*d le il e ==> par ondes électriques (PA) produites par des cellules dutcœur r *o s e *l s an art*dcardionectrices *pcellules u lq èeles e u *q tricules* e n t e n *v a s u is *o a s e *n t n t tatio *2*oreille s e *d e t lè p m o ontraction*c - Ringer (1882-1883) : cœur isolé de grenouille mis dans un milieu salin contenant du Ca2+ continue de battre pendant plusieurs heures 17 18 Le tissu cardionecteur – le tissu nodal Propriétés du tissu cardionecteur 1) Nœud sinusal Fréquence propre : fréquence spontanée de dépolarisation d’un élément du tissu cardionecteur isolé des autres éléments. 2) Faisceaux internodaux 3) Nœud auriculo-ventriculaire OD Elément Nœud sinusal 4) Faisceau de His (branches gauche et droite) 1 Noeud auriculo-ventriculaire 60 0,2 Faisceau de His 30 2 Réseau de Purkinje 19 Vitesse de conduction (m.s-1) 100 Faisceaux internodaux IEN* *R U *O T U O *T raction*par 5) Fibres de Purkinje Le tissu cardio-necteur est responsable de l’automatisme du cœur et de la conduction de l’influx de dépolarisation Fréquence propre (min-1) 4 20 Potentiel d’action des cellules cardionectrices Activité électrique du myocarde Naissance du processus de stimulation du cœur dans le nœud sinusal Nœud sinusal = pace-maker impose son rythme à tout le cœur = rythme sinusal Propagation aux oreillettes qui se contractent en bloc Relayée par le nœud auriculoventriculaire (propagation plus lente) Potentiel de pacemaker Atteint l’ensemble des 2 ventricules par le faisceau de His et le réseau de Purkinje Temps(msec) 21 Potentiel d’action des cellules cardionectrices 22 Propagation du potentiel d’action dans les cellules contractiles Les PA des cellules cardionectrices se propagent rapidement aux cellules contractiles (cardiomyocytes) adjacentes via les jonctions communicantes Potentiel de pacemaker • Fermeture spontannée de canaux K+, mais entrée lente d’ions Na+ --> dépolarisation lente = potentiel de pacemaker • A -40 mV : ouverture de canaux rapides Ca2+ volt-dépendants --> dépolarisation rapide • A 0/+10 mV : fermeture des canaux rapides Ca2+ volt-dépendants ouverture de canaux K+ volt-dépendants 23 --> repolarisation rapide Cellules cardionectrices du nœud sinusal Cellules contractiles (cardiomyocytes) Disques intercalaires jonctions communicantes 24 PA des cellules cardiaques contractiles 25 Régulation par le Système Nerveux Autonome (inhibés par propranolol) Bulbe rachidien SYSTEME PARASYMPATHIQUE Poten8el demembrane => entrée de Na+ => dépolarisation => seuil d’excitation + rapide à atteindre Nerf Vague seuil Poten8el demembrane Moelle épinière SYSTEME SYMPATHIQUE Oreillettes Régulation par le Système Nerveux Sympathique Noradrénaline => récepteurs β-adrénergiques => ouverture canaux Na+ (nœud) Centre cardio-inhibiteur Centre cardio-accélérateur 26 seuil Ventricules 27 Fc↑ car entrée Na+↑ = effet chronotrope positif 28 Régulation par le Système Nerveux Parasympathique Régulation par le Système Nerveux Autonome Centre cardio-inhibiteur Acétylcholine => récepteurs cholinergiques => ouverture canaux K+ (nœud) (inhibés par l’atropine) Centre cardio-accélérateur => sortie de K+ => hyperpolarisation => seuil d’excitation + long à atteindre Bulbe rachidien Poten8el demembrane Nerf Vague SYSTEME PARASYMPATHIQUE seuil Poten8el demembrane Moelle épinière SYSTEME SYMPATHIQUE Fc↓ car sortie K+↑ (et entrée Na+↓) seuil Oreillettes Ventricules = effet chronotrope négatif 29 Noradrénaline et contractilité cardiaque 30 Electrocardiogramme (ECG) Noradrénaline ==> récepteurs β-adrénergiques ==> ouverture canaux Ca++ (cardiomyocytes) ==> Entrée de Ca++ ==> Liaison actine/myosine accrue ==> Force de contraction accrue = effet inotrope positif 31 32 Electrocardiogramme (ECG) Activité mécanique du cœur onde P : dépolarisation auriculaire complexe QRS : dépolarisation ventriculaire Cœur parcouru d’ondes électriques : - dépolarisation et repolarisation des oreillettes - dépolarisation et repolarisation des ventricules onde T : repolarisation ventriculaire Systole : contraction des oreillettes ou des ventricules qui résulte de la dépolarisation des cellules contractiles. Diastole : relâchement des oreillettes ou des ventricules qui résulte de la repolarisation des cellules contractiles. ==> cycle/révolution cardiaque 33 34 Le cycle cardiaque – La révolution cardiaque Systole auriculaire Volume TéléDiastolique (VTD) Diastole générale Diastole auriculaire Contraction isovolumétrique Diastole ventriculaire ==> 35 Volume TéléSystolique (VTS) Systole ventriculaire 36 Le cycle cardiaque – La révolution cardiaque Débit cardiaque ECG Qc=FcxVES Pression Aorte Ventricule gauche Volume Ventriculaire Oreillette gauche L/min VTD fermées Valve AuriculoVentriculaire (AV) Valve sigmoïde aortique ouvertes fermées ouvertes mL/Battement Au repos : Qc = 75 x 70 = 5250 mL/min = 5,25 L/min VTS ouvertes Battements/min fermées VTD VES Remplissage ventriculaire Contraction auriculaire Contraction isovolumétrique Remplissage ventriculaire Ejection ventriculaire Relaxation isovolumétrique Systole ventriculaire Remplissage ventriculaire Diastole générale VTS Repos Foie 1350mL (27%) Muscles 21000mL (84%) VES = VTD - VTS 37 Répartition de l’apport sanguin au repos et pendant l’exercice Muscles 1000mL (20%) VES: Volume d’Ejection Systolique 38 Modulation du débit cardiaque Facteurs intrinsèques : Exercice Foie 500mL (2%) - retour veineux / précharge ventriculaire - postcharge ventriculaire 250 Facteurs extrinsèques : - système nerveux autonome : contractilité et Fc Cerveau 700mL (14%) Reins 1100mL (22%) Muscles + foie + reins + cerveau = 83% Cerveau 900mL (4%) 39 40 Loi de Starling Le retour veineux est le volume de sang qui revient au cœur Il détermine le niveau de remplissage des ventricules avant leur contraction ===> VTD Force de contraction = Volume éjecté (en mL) Retour veineux et Précharge ventriculaire Valeurs au repos La précharge représente la force exercée sur la paroi ventriculaire Elle détermine le degré d’étirement des fibres des cardiomyocytes ventriculaires avant la contraction des ventricules degré d’étirement = Volume TéléDiastolique (en mL) dépend du retour veineux (VTD) Précharge ñ Contraction ñ VES ñ 41 La précharge dépend de la fréquence cardiaque 42 La précharge dépend du retour veineux : la pompe musculaire et les valves anti-reflux : plus de temps pour remplir les ventricules --> VTD Contraction des muscles squelettiques entourant les veines profondes propulse le sang de valvule en valvule vers le cœur ECG Volume Ventriculaire • Fc Qc ñ verslecœur VTD Valve ouverte VTS ouvertes fermées fermées ouvertes ouvertes fermées Valve AuriculoVentriculaire (AV) Valve sigmoïde aortique Veine Remplissage ventriculaire Contraction auriculaire Contraction isovolumétrique Ejection ventriculaire Relaxation isovolumétrique Valve fermée Remplissage ventriculaire 43 Muscle contracté Muscle relâché 44 La précharge dépend de la relaxation des ventricules Na+/K+ ATPase Digitaline Échangeur Na+/Ca2+ 3Na+ 2K+ Ré8culum sarcoplasmique 2Ca2+ + 2Na+ Ca2+ Résistances qui s’opposent à l’éjection du sang par les ventricules : contre-pression exercée par les artères à la sortie des ventricules. Ca2+ ATPase 1Ca2+ Postcharge Ca2+ + β1 AMPc Récepteurs Adrénergiques La relaxation est un phénomène actif nécessitant de l ATP Hypertension artérielle : résistance plus importante, donc travail plus intense du cœur pour maintenir un débit équivalent 45 Action du SNA sur le débit cardiaque 46 Contractilité Action du système nerveux sympathique sur le VES Qc = Fc x VES VES (ml) > Loi de Starling _ ==> Fc ==> Fc • Fc système nerveux sympathique Limite? : moins de temps pour remplir les ventricules --> VTD 47 > VTD (mL) 48 Résumé Débit cardiaque FC - VES + FE Parasympathique - + FE Sympathique VTD (précharge) + FI Postcharge FI Retour veineux FI : facteurs intrinsèques FE : facteurs extrinsèques 49
