Pendant la diastole, le cœur se relâche et le sang remplit les

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GENERALITES
•Le cœur est sans conteste l’un des organes les plus importants
chez les animaux supérieurs.
•Ce muscle effectue un travail incroyable: un cœur moyen
pompe environ 6 litres de sang par minute, soit en 70 ans de
vie 220 millions de litres de sang.
•Son fonctionnement se base sur l’enchaînement temporel
d’événements mécaniques et électriques complexes, régulé de
manière dynamique.
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LE CŒUR EN TANT QUE POMPE (1)
oreillette
droite oreillette
gauche
ventricule
droit
ventricule
gauche
le sang désoxygéné
pénètre
le sang est expulsé
vers les poumons
via l’artère pulmonaire
le sang réoxygéné
revient des poumons
le sang part
dans le corps
via l’aorte
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LE CŒUR EN TANT QUE POMPE (2)
•Pendant la diastole, le cœur se relâche et le sang remplit
les oreillettes et les ventricules. Pendant la systole les
ventricules se contractent et chassent le sang.
•Notons que des valves empêchent le sang de refluer tout
en garantissant la progession de celui-ci:
–La valve tricuspide entre oreillette droite et ventricule droit.
–La valve pulmonaire à la sortie du ventricule droit.
–La valve mitrale entre oreillette gauche et ventricule gauche.
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LE CŒUR EN TANT QUE POMPE (3)
•Les phases des contraction harmonieuse des oreillettes
et ventricules sont commandées par la propagation
d’une impulsion électrique dont l’origine se trouve dans
le nœud sino-auriculaire (pacemaker naturel se
déchargeant régulièrement).
•Cette impulsion se propage vers l’oreillette droite et, par
l’intermédiaire du nœud auriculo-ventriculaire, elle
gagne les ventricules. Dans ceux-ci, la conduction est
facilité par les faisceaux de His-Purkinje.

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LE CŒUR EN TANT QUE POMPE (4)
nœud
sino-auriculaire
nœud
auriculo-venticulaire
faisceau de
His-Purkinje
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LES CELLULES CARDIAQUES (1)
•Le travail du cœur est dû à la contraction des cellules
cardiaques, qui sont des cellules musculaires striées
hautement spécialisées.
•A l’opposé de ce qui se passe dans les muscles
courants, l’excitation électrique conduisant à la
contraction se propage de cellule en cellule, ce qui
assure la coordination nécessaire à un pompage
efficace.
•Cette excitation est liée à des échanges d’ions entre
intérieur et extérieur de la cellule.
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LES CELLULES CARDIAQUES (2)
Potentiel d’action Vm
Cellule cardiaque
Na+
Na+
K+
K+
Ca2+
Ca2+
Canaux ioniques -100
-50 050 100 150 200 250 300 350
-80
-60
-40
-20
0
20
Temps [ms]
Vm [mV]
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L’ECG (1)
•La propagation de l’activité électrique cardiaque
provoque l’apparition de différences de potentiel à la
surface du corps, qui peuvent être enregistrés en des
points de référence. C’est ce qu’on appelle
l’électrocardiogramme (ECG).
•Bien sûr, l’ECG ne donne qu’une information limitée
sur les phénomènes de propagation: il s’agit d’une
moyenne pondérée de l’activation, perturbée de manière
inhomogène par des organes de propriétés de
conduction diverses. Il est cependant très utile en
pratique.

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L’ECG (2)
interférence
(50 Hz)
excitation oreillettes
R
P
QS
T
excitation ventricules
désexcitation
ventricules
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LE RYTHME CARDIAQUE (1)
•On peut également à partir de l’ECG extraire
l’information de rythme cardiaque. On appelle
intervalle RR le temps entre deux battements
successifs. L’inverse de cette grandeur est le
rythme.
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LE RYTHME CARDIAQUE (2)
•Le signal d’intervalles RR (ou de rythme) obtenu en
mesurant battement par battement présente toutefois
deux problèmes liés:
–Il est échantillonné irrégulièrement si les intervalles
varient
–Il n’y a même pas d’instant d’échantillonnage
•Une première solution un peu rustique consiste à
considérer que ce signal est en fait échantillonné
régulièrement, la période d’échantillonnage étant la
valeur moyenne des intervalles RR.
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LE RYTHME CARDIAQUE (3)
•Une méthode beaucoup plus performante consiste
à ré-échantillonner le signal:
ondes R
I1I2I3I4
ab c
t1t2
échantillons
rythme temps
signal analogique
rythme
1/I1
1/I2
1/I31/I4

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LE RYTHME CARDIAQUE (4)
•Aux instants d’échantillonnage de type t1on obtient
des nombres a/I1et aux instants de type t2des valeurs
b/I3+ c/I4de rythme dans les fenêtres locales.
•Ces fenêtres étant de longueur a, on obtient des
valeurs ré-échantillonnées respectivement de 1/I1et
(b/I3+ c/I4)/a.Notons que ceci revient à filtrer le signal
analogique par un filtre rectangulaire de longueur a et
à ré-échantillonner la sortie du filtre.
•On peut choisir une fréquence d’échantillonnage
quelconque, mais 2 Hz ou 4 Hz est bien adaptée.
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REGULATION CARDIOVASCULAIRE (1)
•Pour être flexibles, les équilibres biologiques doivent
être dynamiques.
•La régulation rythme cardiaque / pression s’opère via
les barorécepteurs qui envoient des messages au
système nerveux autonome.
•Ce dernier agit sur le rythme cardiaque par ses
branches sympathique (accélération du rythme) et
parasympathique (dit aussi vagale, décélération). La
modulation du rythme et liée à la libération de neuro-
transmetteurs au voisinage du cœur.
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REGULATION CARDIOVASCULAIRE (2)
Barorécepteurs
oscillations sympathiques
(ondes baroreflex)
Oscillations vagales
(synchronisées avec la respiration)
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00.1 0.25 0.5
0
500
1000
1500
Frequency [Hz]
spectre rythme
HF
LF
VLF
REGULATION CARDIOVASCULAIRE (3)
Le rapport LF/HF a été supposé
refléter la balance sympatho-vagale.
Hélas, l’activité vagale est présente à
la fois dans LF et dans HF.
0.04 0.15 0.4

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REGULATION CARDIOVASCULAIRE (4)
Hz
Hz
Hz
spectre intervalles RR
spectre pression artérielle
spectre respiration
vagal seul
baroreflexe
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REFERENCES
•M. E. DeBakey et A. M. Gotto, Le Cœur en Action,
Institut d’Edition Sanofi-Synthélabo 2000.
•G. G. Matthews, Neurobiology, Molecules, Cells, and
Systems, Blackwell Science 1998.
•R. Berger et al., "An efficient algorithm for spectral
analysis of heart rate variability," IEEE Trans. Biomed.
Eng., vol. 33, no. 9, Sept. 1986.