Les bases électrophysiologiques de l`électrocardiogramme

Les bases électrophysiologiques de
l'électrocardiogramme
Professeur Bernard DENIS
Septembre 2002 (Mise à jour Janvier 2005)
Pré-Requis :
• Anatomie et physiologie
• Sémiologie clinique
• Sémiologie paraclinique
• Pharmacologie
Références :
1er, 2ème, 3ème cycle de médecine, préparation au concours de l’Internat :
• Collège des Enseignants de Cardiologie sous la direction de Xavier André-Fouët,
Cardiologie, Université Claude Bernard Lyon I, Presses Universitaires de Lyon
(PUL).
• Denis B., Machecourt J., Vanzetto G., Bertrand B., Defaye P., Sémiologie et
Pathologie Cardiovasculaires, Edité par B.Denis, 1999.
Et pour approfondir :
• Vacheron A., Le Feuvre C., Di Matteo J., Cardiologie, 3ème édition Mars 1999,
Expansion Scientifique publications.
• Braunwald E., Heart disease : a textbook of cardiovascular medicine. 5ème édition
1997, Editions W.B. Saunders, Philadelphie.
Liens :
• Sémiologie et pathologie cardiovasculaires, Site Internet du Service de Cardiologie
du CHU de Grenoble : http://www-sante.ujf-
grenoble.fr/SANTE/CardioCD/cardio/index.html
1. Le système de commande du cœur
Il comprend :
• Le nœud sinusal de KEITH et FLACK, près de l'orifice de la veine cave supérieure.
• Le nœud d'ASCHOFF-TAWARA, ou centre nodal, entre les oreillettes et ventricules,
à la naissance de la cloison interventriculaire.
• Le faisceau de HIS et ses deux branches font suite au centre nodal et sont situés dans
le septum interventriculaire
• Le réseau de PURKINJE représente la terminaison du faisceau de HIS, il se ramifie
sous l'endocarde.
2. Propriétés du système de commande
2.1. L'automatisme
• Les cellules du système de commande se dépolarisent périodiquement, sans excitation
extrinsèque ; mais chez un sujet normal, seul le centre sinusal (dont l'automatisme est
plus rapide) impose son rythme à l'ensemble du système.

• C'est le pace maker physiologique (si le centre sinusal est défaillant, le centre nodal
prend la relève sur un rythme plus lent).
2.2. La conductibilité
• Elle permet de transmettre l'onde de dépolarisation depuis le centre sinusal et nodal,
jusqu'aux cellules myocardiques.
• Ainsi, chez le sujet normal, l'excitation issue du centre sinusal diffuse aux oreillettes et
atteint le centre nodal ; l'influx parcourt le faisceau de HIS, ses branches, et le réseau
de PURKINJE et entraîne la contraction des ventricules.
3. Bases électrophysiologiques
3.1. Le potentiel monophasique unicellulaire
• La cellule myocardique au repos est électropositive en surface, électronégative à
l'intérieur.
• Si l'on place une électrode à la surface de la cellule et une autre à l'intérieur, une
différence de potentiel de - 90 mV s'inscrit sur l'appareil enregistreur. Cet état est
stable (il ne l'est pas pour les cellules automatiques que nous n'étudierons pas ici).
• Lorsque la cellule est excitée (stimulus mécanique, chimique ou électrique), la surface
devient électronégative et l'intérieur électropositif : c'est la dépolarisation. La
différence de potentiel entre la surface et l'intérieur de la cellule est de + 30 mV.
• Ce changement de polarité est très rapide, de l'ordre de la milliseconde ; c'est la phase
0. Puis se succèdent :
o la phase de repolarisation initiale ou phase 1,
o la phase 2 de dépolarisation maintenue ou plateau,
o la phase 3 de repolarisation, la cellule redevient positive à l'extérieur, négative
à l'intérieur.
o la phase 4 est une phase de polarisation stable (sauf pour les cellules
automatiques : voir troubles du rythme).
• Durant la phase 4 de repos, la cellule contient beaucoup de potassium et peu de
sodium.
• Pendant la phase 0, la membrane devient très perméable au sodium, qui pénètre dans
la cellule. Il y a donc un brusque mouvement d'ions responsable des variations de
potentiel qui sont enregistrées par l'électrocardiogramme. Suit l'entrée du calcium et
une sortie de potassium pendant la phase 2.
• Durant la phase 3, le sodium et le calcium ressortent.
• Pendant la phase 4, une pompe sous la dépendance de l'ATPase membranaire rétablit
la concentration de potassium intracellulaire.
Schéma : potentiel monophasique unicellulaire
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)
Schéma : vecteur de dépolarisation
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)
Schéma : activation d’un faisceau de fibres myocardiques parallèles
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)

Schéma : activation de la paroi du ventricule gauche
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)
3.2. Notion de vecteur électrique instantané élémentaire
• Une cellule au repos ne génère aucune variation de champ électrique.
o Si l'on place une cellule myocardique dans un liquide physiologique, des
électrodes placées en A et B, à distance de la cellule, dans le liquide physio-
logique, ne transmettront aucune variation de potentiel à l'appareil enregistreur.
• La dépolarisation de la cellule : phase zéro, crée une variation de champ électrique
dans le milieu entourant la cellule.
o Si le stimulus est appliqué à l'extrémité O de la cellule, la dépolarisation se
propage à l'autre extrémité.
o La variation de champ électrique peut être mesurée en millivolts, elle est
orientée et son point origine est connu. On peut donc l'assimiler à un vecteur.
o La durée de la dépolarisation cellulaire étant très courte (moins d'une
milliseconde), ce vecteur est dit vecteur électrique instantané élémentaire.
• L'électrode qui voit venir la dépolarisation recueille un potentiel positif.
o L'électrode qui voit fuir la dépolarisation recueille un potentiel négatif.
o L'amplitude du potentiel enregistré est égale à la projection du vecteur
électrique instantané élémentaire sur la droite passant par le point O (site initial
de la dépolarisation) et l'électrode exploratrice. Cette droite peut être appelée
ligne de dérivation.
• Durant la phase 1 et 2, la cellule est totalement dépolarisée.
o Il n'y a pas de variation de champ électrique dans le milieu entourant la cellule
et chaque électrode enregistre un potentiel nul.
o Le tracé revient donc au zéro, c'est-à-dire à la "ligne de base" ou "ligne
isoélectrique".
• Pendant la phase 3, la cellule se repolarise.
o Il y a réapparition de charges positives à la surface de la cellule, la progression
se faisant à partir du point O.
o Le sens du courant étant inversé, les électrodes A et B vont enregistrer une
variation de potentiel de sens opposé à celle de la dépolarisation.
Schéma : Activation ventriculaire
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)
Schéma : Activation ventriculaire
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)
3.3. Notion de vecteur instantané résultant
• Pour simplifier, seule la dépolarisation sera étudiée dans ce qui va suivre.
• Lorsque plusieurs cellules (par exemple une préparation d'un fragment de myocarde)
sont dépolarisées simultanément (le stimulus étant appliqué à une extrémité O du
fragment), l'ensemble des vecteurs élémentaires constitue un vecteur résultant
instantané.

3.4. Succession de vecteurs résultants instantanés : genèse de
l'électrocardiogramme
• On dispose plusieurs fragments de myocarde dans un milieu conducteur (liquide
physiologique). Des électrodes exploratrices sont disposées selon deux dérivations
perpendiculaires OX-OY. Les fragments de myocarde sont dépolarisés
successivement à partir du point O. Les électrodes permettent d'enregistrer des
variations de potentiels correspondant à la succession de vecteurs résultants
instantanés.
• Cette succession de vecteurs donne une image très proche de celle de la dépolarisation
myocardique.
• En connectant les deux dérivations OX-OY à un oscilloscope, on obtient des points
qui dessinent une boucle formée par le déplacement de l'extrémité des vecteurs
résultants instantanés.
3.5. La dépolarisation des ventricules
• SODI PALLARES et DURRER ont précisé la séquence de dépolarisation chez le
chien et chez l'homme.
• Elle peut être résumée ainsi :
o Dépolarisation du septum interventriculaire de gauche à droite.
o Dépolarisation de la région antérieure et septale des ventricules. Dans le même
temps, le sous endocarde du ventricule gauche se dépolarise.
o Le ventricule droit est dépolarisé de façon tangentielle, tandis que le ventricule
gauche se dépolarise de l'endocarde à l'épicarde de façon radiaire, d'avant en
arrière.
o Enfin, la dépolarisation atteint la région postéro-basale des ventricules.
• L'ensemble de la dépolarisation des ventricules dure 8/100 seconde. Des électrodes
placées judicieusement autour du thorax recueillent les variations de potentiel et grâce
à des dérivations orthogonales on peut enregistrer le vectocardiogramme :
représentation de la progression de la dépolarisation dans le myocarde.
3.6. La repolarisation des ventricules
• La repolarisation se propage de l'épicarde à l'endocarde ; elle suit donc, à l'inverse, le
chemin de la dépolarisation. Étant donné le sens des charges électriques, l'onde T
s'inscrit en positif lorsque l'électrode exploratrice voit fuir l'onde de repolarisation
• Ainsi, pour une fibre isolée, l'onde T est négative alors que pour le cœur entier, l'onde
T est positive.
4. Les dérivations électrocardiographiques
4.1. Dérivations bipolaires

• Les variations de potentiel sont enregistrées entre deux électrodes placées à la surface
du corps.
• On appelle ligne de dérivation la droite théorique passant par les deux électrodes
d'enregistrement.
• I ou D I = bras droit, bras gauche
• II ou D II = bras droit, jambe gauche
• III ou D III = bras gauche, jambe gauche
• Ces trois dérivations forment les côtés du triangle d'EINTHOVEN. En théorie, ce
triangle est équilatéral et le cœur en occupe le centre.
Schéma : Triangle d’Einthoven
(Service de Cardiologie du CHU de Grenoble)
4.2. Les dérivations unipolaires des membres
• Une électrode exploratrice est placée à la surface du corps, elle est reliée au pôle
positif de l'électrocardiographe.
• Le pôle négatif de l'électrocardiographe est relié à une électrode neutre ou indifférente
(borne centrale de WILSON).
o aVR = bras droit borne centrale
o aVL = bras gauche borne centrale
o aVF = jambe gauche borne centrale.
• La ligne de chacune de ces trois dérivations passe par un des sommets du triangle et
son centre géométrique.
• Les dérivations bipolaires et unipolaires des membres étudient l'activité électrique
cardiaque dans le plan frontal.
4.3. Les dérivations unipolaires précordiales
• L'électrode exploratrice est reliée au pôle positif de l'appareil, le pôle négatif à la
borne centrale.
• Elles explorent l'activité électrique cardiaque dans un plan approximative-ment
horizontal :
o V1 = 4ème espace intercostal droit au bord droit du sternum
o V2 = 4ème espace intercostal gauche au bord gauche du sternum
o V3 = entre V2 et V4
o V4 = 5ème espace intercostal gauche, sur la ligne médio-claviculaire gauche.
o V5 = sur la ligne axillaire antérieure à la même hauteur que V4
o V6 = sur la ligne axillaire moyenne à la même hauteur que V4
o V7 = sur la ligne axillaire postérieure à la même hauteur que V4 V5 V6
o V8 = sur la ligne scapulaire gauche, même hauteur.
o V3R et V4R sont situés à droite, en position symétrique de V3 et V4.
• Il peut être utile, parfois, d'enregistrer les précordiales un espace au dessus.
5. L'électrocardiogramme normal
5.1. Conditions d'un bon enregistrement