2. Automatisme cardiaque

PARTIE II : Cœur et circulation
Chapitre 2 : Organisation et fonctionnement cardiaques
EXERCICE : L’ACTIVITÉ ÉLECTRIQUE DU
CŒUR
Objectifs :
• Nommer et identifier sur un schéma les différentes structures impliquées
• A partir de résultats expérimentaux, dégager les propriétés du tissu nodal
1.
D’après la description, annotez le schéma du document 1.
Nœud sinusal (auriculaire)
Nœud septal (auriculo-ventriculaire)
Faisceau de His
Réseau de Purkinje
Document 1 : Le tissu nodal cardiaque
Au cours d’une intervention chirurgicale, un cœur est prélevé et isolé de toutes ses connexions avec le reste de l’organisme.
Les vaisseaux coronaires sont perfusées par du sérum physiologiques. La température est maintenue à 37°C. Le cœur
continue de battre à un rythme de 120 cpm.
2. Justifiez les conditions de l’intervention.
- La perfusion des vaisseaux coronaires avec du liquide physiologique permet
de maintenir leur hydratation.
- 37°C est la température corporelle moyenne ; le maintien du cœur à cette T°
permet de rester dans les conditions physiologiques de l’organisme.
Une caractéristique fondamentale du fonctionnement cardiaque est mise en évidence.
3. Cochez le (ou les) adjectif(s) correct(s). Le cœur a un fonctionnement :
 Automatique
 Autodidacte
 Automobile
 Autorégulé
 Autonome
 Autogène
Des expériences ont été réalisées sur un cœur isolé, placé dans des conditions physiologiques optimales. Pour chaque
expérience un nouvel organe intact est utilisé. Les expériences et leurs résultats sont consignés dans le tableau.
4. Interprétez les résultats expérimentaux en complétant la dernière colonne du tableau.
Expériences
Résultats
expérimentaux
Le cœur s’arrête de
battre.
Interprétations des résultats
expérimentaux
C’est le tissu nodal
cardiaque qui est responsable
de l’activité contractile du
cœur
1
L’ensemble du tissu
nodal est détruit.
2
- Les nœuds sinusal et septal
imposent le rythme de
L’oreillette droite est
La contraction de
contraction des oreillettes
supprimée =
l’oreillette gauche
mais pas des ventricules
suppression
s’arrête : les
- Les faisceau de His et
simultanée du
ventricules continuent
réseau de Purkinje imposent
nœud sinusal et
de battre à un
un rythme ventriculaire plus
du nœud septal.
rythme de 40 cpm.
faible que les nœuds sinusal
et septal
Expériences
Résultats
expérimentaux
3
La partie supérieure
Les oreillettes et les
de l’oreillette droite
ventricules se
est détruite : seul le
contractent
nœud sinusal est simultanément, à un
détruit.
rythme de 50 cpm.
4
Les oreillettes et les
ventricules continuent
de battre, mais de
façon désynchronisée ;
le rythme des
oreillettes est plus
rapide que celui des
ventricules.
Le faisceau de His
est sectionné.
Interprétations des résultats
expérimentaux
- Le nœud septal impose un
rythme de contraction à la
fois aux oreillettes et aux
ventricules
- Le rythme imposé par le
nœud septal est plus faible
que celui imposé par le
nœud sinusal
- Le réseau de Purkinje suffit
pour imposer un rythme
ventriculaire
- Le faisceau de His est
nécessaire pour synchroniser
les rythmes auriculaire et
ventriculaire
5. Déduisez-en :
La partie du tissu nodal qui constitue le départ de l’onde électrique cardiaque
Le sens du déplacement de cette onde électrique
L’onde électrique responsable de la contraction rythmique des cavités
cardiaques débute donc au niveau du nœud sinusal, puis se propage vers le
nœud septal, puis le faisceau de His et enfin vers le réseau de Purkinje.
6.
a/ Expliquez l’expression pacemaker.
b/ Donnez l’expression française synonyme de pacemaker.
c/ Le nœud sinusal est considéré comme le pacemaker biologique ; les autres parties du tissu nodal correspondent à des
pacemakers secondaires. Justifiez.
En anglais, pace = rythme et maker = faiseur. Le pacemaker est donc le
« faiseur de rythme », c’est-à-dire que le tissu nodal impose le rythme de
contraction des cavités cardiaques.
En français, pacemaker se dit rythmogène.
Le nœud sinusal étant la partie du tissu nodal cardiaque qui impose le
rythme à l’ensemble des cavités cardiaques, il est appelé centre rythmogène.
Mais
les
autres
parties
du
tissu
nodal
peuvent
fonctionner
indépendamment du nœud sinusal et imposer un autre rythme aux
oreillettes et/ou ventricules : ce sont des centres rythmogènes secondaires.
Dans certaines situations pathologiques, le tissu nodal a un fonctionnement anarchique. Des chocs électriques externes
peuvent être nécessaires pour retrouver un fonctionnement normal.
7.
a/ Nommez l’appareil qui provoque ces chocs électriques.
b/ Déduisez-en le nom de la pathologie.
Les chocs électriques externes sont provoqués par un défibrillateur.
Le fonctionnement anarchique du tissu nodal correspond donc à une
fibrillation.
8. Analyse des figures 1 et 2 du document 2.
a/ Comparez les potentiels membranaires de repos du neurone et de la cellule nodale.
b/ Sur les deux figures, retracez en couleur sur les deux graphiques :
•En vert : les phases de dépolarisation
•En bleu : les phases de repolarisation
Le potentiel membranaire de repos d’un neurone est stable à -70 mV alors
qu’une cellule nodale n’a pas de potentiel de repos.
La dépolarisation est rapide de -70 à +40 mV lors d’un PA neuronal mais
elle est lente de -60 à -40 mV dans un PA nodal puis rapide de -40 à
+30 mV. Dans les cellules nodales, la dépolarisation se fait donc en 2
phases (prépotentiel puis dépolarisation s.s.) et est moins importante que
dans un neurone.
La repolarisation du neurone est suivie d’une hyperpolarisation avant le
retour au potentiel de repos alors que dans la cellule nodale, cette
repolarisation ramène directement la cellule à son potentiel initial.
c/ Déduisez-en alors ce qu’on appelle « potentiel de pacemaker » en en repérant un sur la figure 2.
Un potentiel de pacemaker est donc en fait un
potentiel d’action généré par une cellule nodale,
c’est-à-dire une cellule pacemaker !
9. Donnez l’origine du potentiel d’action enregistré au niveau des cardiomyocytes de la figure 3.
Grâce aux jonction gap entre les cellules nodales et les autres cardiomyocytes,
la continuité électrique entre toutes les cellules cardiaques permet la
propagation des ondes électriques.
Ainsi, lorsqu’un potentiel de pacemaker est généré au niveau d’une cellule
nodale, ce potentiel d’action est propagé aux cardiomyocytes voisins puis aux
suivants.
D’après le sens de propagation de l’onde de dépolarisation des cellules
nodales, les potentiels d’action apparaissent donc d’abord dans les myocytes
auriculaires, puis dans les ventriculaires.
10. Cochez la(les) réponse(s) correcte(s). Les cellules nodales sont :
 Surexcitables
 Stimulatrices
 Autoexcitables
 Reproductibles
11. Décrivez le potentiel d’action du cardiomyocyte et émettez une hypothèse quant à son lien avec la particularité du muscle
cardiaque.
Les cardiomyocytes ont un potentiel de repos similaire
à celui des cellules musculaires striées squelettiques
d’environ -90 mV.
Le potentiel d’action de ces cellules :
- Débute par une dépolarisation rapide (jusqu’à +20 mV)
- Puis par un plateau de dépolarisation durable pendant environ 150 ms
- Se termine par une phase de repolarisation rapide permettant un retour au
potentiel de repos sans hyperpolarisation.
La phase de plateau est caractéristique du potentiel d’action cardiaque et a
pour effet d’augmenter la durée de la période durant laquelle les
cardiomyocytes ne peuvent subir une autre stimulation : on parle de période
réfractaire.
Il ne peut donc y avoir de sommation des contractions, rendant le myocarde
non tétanisable.
12. A partir de toutes informations à votre disposition, expliquez l’existence de l’activité cyclique.
La dépolarisation des cellules nodales (nœud sinusal puis septal d’abord)
génère spontanément des potentiels d’action qui sont ensuite conduits aux
cardiomyocytes contractiles de l’oreillette droite et de l’oreillette gauche,
provoquant ainsi leur contraction (systole auriculaire).
L’onde de dépolarisation se propage alors au faisceau de His puis au réseau
de Purkinje pendant que les oreillettes se repolarisent :
- La repolarisation provoque le relâchement des oreillettes (diastole
auriculaire)
- La dépolarisation génère des potentiels d’action qui sont ensuite conduits
aux cardiomyocytes contractiles des ventricules droit et gauche, provoquant
ainsi leur contraction (systole ventriculaire).
Puis les ventricules se repolarisent, provoquant leur relâchement (diastole
ventriculaire).
Durant une période très brève, toutes les cellules cardiaques sont au repos :
c’est la diastole générale.
Puis l’onde de dépolarisation reprend au niveau du nœud sinusal et se
propage aux oreillettes : c’est la diastole auriculaire …