PHYSIOPATHOLOGIE DE L`INSUFFISANCE CARDIAQUE I

Bénédicte Michel et Emeline Kerisit Deschamps
07/02/2012
Physio-Pharmaco, Physiopathologie de l'insuffisance cardiaque, F.Carré
Diaporama disponible sur le réseau pédagogique
PHYSIOPATHOLOGIE DE
L'INSUFFISANCE CARDIAQUE
I. Définition de l'insuffisance cardiaque
Il n'y a pas une mais des insuffisances cardiaques (IC) :
-IC ou ventriculaire gauche
-IC ou ventriculaire droite
-IC globale (gauche + droite)
-IC diastolique
-IC systolique
Sur le plan clinique :
-IC compensée : des systèmes de régulation équilibrent l'état du patient
-IC décompensée : les systèmes de régulation sont dépassés occasionnant une dyspnée, une fatigue
Avec des traitements adaptés, il est possible de repasser d'une IC décompensée à une IC compensée.
L'IC peut être :
-aiguë : les symptômes surviennent en quelques jours suite à un IDM par exemple
-chronique : le patient est suivi depuis des années
Dans ce cours, nous nous intéresserons uniquement à l'insuffisance ventriculaire gauche systolique
chronique :
L’insuffisance cardiaque est la limite des adaptations du cœur aux conditions de travail anormales
auxquelles il est soumis.
Le cœur s'adapte, il atteint ses limites et devient alors insuffisant.
C'est une maladie générale résultant de l'incapacité du cœur à adapter le débit sanguin aux besoins
métaboliques et fonctionnels des différents organes dans des conditions de pressions de remplissage
ventriculaire normales (on va raisonner avec des pressions bien différentes à cause de la maladie).
Le débit cardiaque envoie le sang dans les organes de façon à ce que chaque organe soit
suffisamment perfusé. Le cœur est une pompe qui crée une pression. Quand cette pression est
supérieure à celle de l'aorte, les valvules aortiques s'ouvrent et le sang est éjecté.
La pression dans le cœur au début de la systole doit donc être supérieure à 120mmHg (PAS
moyenne). Si le ventricule n'est capable de développer que 50mmHg, les valvules ne peuvent pas
s'ouvrir.
L'IC est un syndrome qui associe des composantes et des mécanismes cliniques, biologiques et
étiologiques variés, en partie dus aux mécanismes compensateurs cardiaques et extracardiaques.
II.
Épidémiologie de l'insuffisance cardiaque
L'IC est un problème majeur à notre époque.
L'incidence annuelle est supérieure à 3%.
Les hommes sont principalement touchés.
Le vieillissement favorise le développement de l'IC.
La prévalence de la maladie (nombre de cas au total) est en augmentation.
Courbe : Il y a globalement plus d'hommes que de femmes souffrant d'IC, sauf entre 80 et 89ans car
les femmes sont plus nombreuses (espérance de vie supérieure).
C'est une pathologie relativement fréquente. Après 85 ans il est rare de ne pas avoir de signes d'IC.
III.
Pronostic de l'insuffisance cardiaque
L'IC peut entraîner :
-Troubles du rythme à type de fibrillation atriale
-Mort subite
-Cachexie : perte de masse musculaire, maigreur, affaiblissement. C'est un critère de sévérité.
En cas de troubles du rythme il est possible d'implanter au patient un défibrillateur.
La mortalité est de 59% chez les hommes et de 47% chez les femmes.
Cette mortalité dépend de la classe de l'IC :
-Classe I : 5-7% (mortalité dans l'année qui suit le diagnostic)
-Classe II : 10-12%
-Classe III : 18-25%
-Classe IV : 35-50%
IV.
Étiologies de l'insuffisance cardiaque
Il existe trois grandes étiologies dans l'IC :
• Maladies intrinsèques du myocarde
-Hypertrophie cardiaque (parois épaissies)
-Dilatation cardiaque (cavités élargies)
-Infarctus
-Infiltrations (sarcoïdose, amylose)
• Surcharge barométrique ou volumétrique
-HTA
-Valvulopathies (rétrécissement :les valves ne s'ouvrent plus correctement obligeant
le cœur a augmenter sa pression, ou bien insuffisance : les valves fuient et le sang
reflue en diastole.)
-Maladies congénitales
• Affections extracardiaques
-Maladies pulmonaires (la plupart se compliquent d'une ICD)
-Infection (grippe, syndromes viraux ou bactériens quelconques peuvent entraîner
une endocardite ou une myocardite à l'origine d'une IC aiguë)
-Intoxication (éthylisme,...)
Dans les pays occidentaux, c'est la maladie coronaire (ischémie) qui est la première cause d'IC.
Dans les pays moins développés, les problèmes infectieux sont majoritaires.
Il est impératif de rechercher l'étiologie d'une IC pour résoudre le problème et éviter un nouvel
épisode.
V.
Physiopathologie de l'insuffisance cardiaque
A. Déterminants du débit cardiaque
•
Volume d'éjection systolique (VES) = Volume télédiastolique (VTD) - Volume télésystolique
(VTS)
Le VTD dépend de la précharge (quantité de sang qui revient dans le ventricule G pendant la
diastole) et de la compliance (distensibilité du myocarde lorsque le sang revient)
Le VTS dépend de la contractilité (qualité de la fibre à se contracter) et de la postcharge (résistance
à l’éjection)
La postcharge est due au circuit artériel à haute pression.
La précharge est due au circuit veineux à basse pression.
Il faut se demander si le cœur se remplit bien et s'il se vide bien.
• Fréquence cardiaque
dépend du SNA (para et orthosympathiques)
Le débit cardiaque n'a qu'un rôle : adapter la pression artérielle.
PAm = DC*Rpt
Ce qu'il faut bien avoir en tête, c'est que le cœur n'est pas tout seul, isolé dans le thorax. Ainsi, dès
que le cœur dysfonctionne, les reins, les poumons et les muscles vont moins bien fonctionner.
C. Les acteurs du système cardiocirculatoire
Le cœur est relié aux poumons par la circulation pulmonaire et aux muscles par la circulation
périphérique. Par exemple, une IC droite pourra provoquer une congestion pulmonaire et des
anomalies métaboliques du muscle.
L'IC
est
une
maladie
de
l'organisme,
pas
uniquement
du
cœur.
D. Réponse du cœur à une contrainte anormale :
le remodelage myocardique
1. Cœur : organe histologiquement dynamique
capable de remodelage
Lors d'une situation de contrainte, le myocarde change son fonctionnement (remodelage
fonctionnel) et sa morphologie (remodelage morphologique).
Définition du remodelage (à ne pas connaître par cœur) :
« Expression génomique aboutissant à des modifications moléculaires, cellulaires et interstitielles
qui se manifestent cliniquement par des modifications de taille, de forme et de fonction du cœur au
décours d'une atteinte cardiaque. »
Pour s'adapter, le myocarde modifie l'expression du génome : des gènes fœtaux qui étaient mis de
côté mais toujours présents vont être réutilisés. L'organisme ne crée pas de nouveaux gènes mais
utilise ses propres ressources. Ces gènes peuvent se mettre en route en quelques minutes. Ce
phénomène n'est pas spécifique au cœur.
Le remodelage a des effets :
-bénéfiques : l'hypertrophie compense les mécanismes d'adaptation
-maléfiques : limite des adaptations
En clinique, on met en place un traitement pour empêcher le remodelage car il est délétère à la
longue.
2. Le remodelage myocardique : schéma général
Le remodelage concerne toutes les cellules :
-Hypertrophie myocytaire
-Fibroblastes se transforment en myoblastes
-Matrice extra cellulaire hypertravaille et conduit alors à une fibrose, ce qui est mauvais pour le
cœur car il perd son élasticité et donc sa compliance.
-L’élément très délétère pour le cœur est l'absence de multiplication vasculaire : l'O2 ne peut pas
oxygéner l'ensemble des cellules hypertrophiées
-Mécanismes moléculaires : les contraintes activent des voies de signalisation à l'intérieur des
cellules cardiaques. Ceci entraîne une modulation de l'expression des gènes de toutes les cellules
cardiaques : cardiomyocytes, fibroblastes, cellules endothéliales.
3. Remodelage du cardiomyocyte
C'est un phénomène rapide qui a lieu en réponse à l'étirement ou à une activité neurohormonale
(hypersécrétion de catécholamines, hyperstimulation orthosympathique).
Les sarcomères en parallèle à l'intérieur de la fibre myocardique se superposent provoquant un
épaississement, tandis que les sarcomères en série entraînent un allongement.
But : Plus il y a de sarcomères moins ils ont de travail à faire. C'est donc moins fatiguant pour
chaque sarcomère. Cependant, au fil du temps l'apport d'O2 est insuffisant et on a une
décompensation.
4. Autres effets du remodelage
Le remodelage peut provoquer l'apoptose des cellules (destruction auto-programmée entraînée par
certains gènes).
Certains myocytes s'hypertrophient mais la majorité meurt.
5. Electrophysiologie membranaire
Cardiomyocyte normal :
Le potentiel d'action (PA) est composé d'une dépolarisation, puis d'un plateau permettant la
contraction des cellules, et enfin une repolarisation avec retour au 0.
Le PA est lié à des échanges ioniques entre les milieux extracellulaire et intracellulaire.
Cardiomyocyte dans l'IC :
Il y a une très forte entrée de Na+ pour essayer d'augmenter la contraction.
Pendant le plateau, il n'y a pratiquement plus de Ca2+ qui rentre.
L'échangeur Na/Ca a changé de sens : le Ca2+ rentre et le Na+ sort.
Les canaux K+ ne sont pas trop altérés.
La pompe Na/K fonctionne moins bien.
A cause de toutes ces modifications on retrouve beaucoup trop de Ca2+ dans la cellule, ce qui risque
d'entraîner une arythmie cardiaque par création d'un nouveau PA (extrasystole).
Transitoire calcique et risque de trouble du rythme :
La transitoire calcique est l'ensemble des mouvements du Ca2+ .
Si la transitoire calcique dépasse les pointillés il y a risque de trouble du rythme.
Dans l'IC, la transitoire calcique est déplacée vers la droite, on a donc plus de risques de trouble du
rythme. Ceci peut être mortel alors qu'au départ c'était une adaptation.
6. Cœur entier
Courbes Pression-Volume lors du cycle cardiaque :
En abscisse : volume ventriculaire gauche
En ordonnée : pression ventriculaire gauche
Rappel : VES = VTD – VTS
Au cours de la télédiastole, la pression est basse pour un VTD élevé, ceci grâce à la compliance du
cœur.
Lors de la contraction iso-volumique, la pression augmente mais le volume ne change pas. Lorsque
le niveau de pression dans le ventricule gauche est suffisant pour déclencher l'ouverture de la valve
aortique, le sang est éjecté dans l'aorte : le volume ventriculaire baisse mais la pression reste
identique (correspond à la phase 2 de la courbe : éjection).
La phase suivante est la télésystole, il reste du sang dans le ventricule à la fin de cette phase.
Lors de la relaxation iso-volumique, la pression diminue et le volume reste identique. Lorsque la
pression devient inférieure à celle de l'oreillette gauche, la valve mitrale s'ouvre. On a alors un
remplissage ventriculaire : augmentation du volume et un peu de la pression.
7. Dysfonction diastolique
La première fonction altérée est toujours la fonction diastolique.
Pour qu'un muscle se contracte bien il faut d'abord qu'il se relâche correctement, cela correspond au
remplissage ventriculaire.
On observe :
– une hypertrophie ventriculaire avec surcharge de pression sans altération de la contractilité
– une PTD du ventricule gauche anormalement élevée
– la fibrose a ici un rôle très important
– en général cette phase est sans symptôme, le patient commence à se plaindre lorsque l'on
atteint la dysfonction systolique.
C'est par exemple ce que l'on voit apparaître chez les hypertendus.
–
–
Courbe bleue : normale
Courbe rose : dysfonction diastolique
A la fin de la diastole la pression a augmenté
et le volume est inférieur à cause de la perte
de compliance. Le VES n'est pas modifié car
il n'y a pas d'altération de la contractilité.
8. Dysfonction systolique
La dysfonction sytolique correspond à une altération de la vidange du ventricule gauche.
Ici, la contractilité est altérée.
Au début, le VTD du ventricule gauche augmente et la PTD est conservée. Après évolution de la
dysfonction, on observe une diminution du VES et une augmentation de la PTD. C'est l'étape qui
correspond généralement au moment où le patient se plaint.
Sur la courbe, le volume chez le sujet atteint est plus important à la fin de la diastole car le cœur a
éjecté moins de sang.
Les valeurs sont en mL/m² : normalisation par la surface corporelle
E.
Mécanismes
de
l'insuffisance cardiaque
But : maintenir une PA efficace ( PAM = DC x RPT )
Par l'intermédiaire de 3 mécanismes :
➔ myocarde : débit cardiaque
➔ circulation périphérique
➔ équilibre hydrosodé
compensation
dans
1. Compensation myocardique
•
Fréquence cardiaque
Son augmentation est le premier signe à apparaître chez l'insuffisant cardiaque. Ceci se fait par
l'intermédiaire du sympathique et des catécholamines. La diastole est raccourcie et le cœur a alors
moins de temps pour se remplir. De plus, les coronaires qui se remplissent normalement surtout en
diastole vont permettre une moins bonne perfusion cardiaque.
En parallèle on a une augmentation de la résistance des vaisseaux donc une augmentation du travail.
C'est pour cela que le ralentissement du cœur est un des objectifs dans le traitement de l'insuffisance
cardiaque.
•
Loi de Franck et Starling
Lorsque l'on étire une fibre cardiaque avant la contraction, elle se contracte plus fort.
Les fibres sont plus étirées chez l'insuffisant cardiaque car il y a plus de volume.
•
Hypertrophie myocardique
La loi de Laplace définit la relation Tension-Pression : T = P/e (e=épaisseur de la paroi du tube)
Dans l'insuffisance cardiaque on observe une dilatation du ventricule gauche : il y a plus de sang et
plus de pression. On a donc une augmentation de la tension selon la relation de Laplace. Il faut alors
épaissir la paroi. Cet épaississement se fait par augmentation du nombre de myofibrilles. La charge
de travail par myofibrille va donc diminuer.
→ plus de myofibrilles pour diminuer la tension
a. Aspects anatomiques du remodelage
•
•
Cœur B : épaississement de la paroi : c'est une hypertrophie concentrique (cas de l'HTA)
Cœur C : hypertrophie excentrique : la taille de la cavité a augmenté mais pas la paroi (cas
•
de la cardiopathie dilatée ou de la fuite)
Infarctus du myocarde : les cellules nécrosées apparaissent en plus foncé sur le cœur E. Les
cellules en contact avec celles qui sont mortes vont être elles aussi atteintes de proche en
proche. L'extension est rapide. Puis la paroi s'amincit (cœur F) : les cellules disparues sont
remplacées par de la fibrose, le cœur se dilate. Le cœur s'épaissit autour des zones
nécrosées.
Plus on intervient vite, moins il y a de remodelage.
b. Relation tension-longueur
Une augmentation de volume entraîne une augmentation du volume d'éjection (VE) selon la loi de
Franck et Starling.
Dans l'insuffisance cardiaque : diminution du VE pour la même pression, pour compenser il faut
donc que la pression augmente dans le ventricule.
Dans l'insuffisance cardiaque sévère : le ventricule gauche éjecte beaucoup moins de sang pour la
même pression. Les capacités d'adaptation sont dépassées car les fibres sont trop étirées. Il y a
altération des composants (filaments d'actine et myosine) à force de travailler. De plus, la sensibilité
aux catécholamines (effets inotrope, chronotrope, dromotrope et lusitrope positifs) diminue car les
récepteurs sont stimulés en permanence (down regulation : de moins en moins de récepteurs ou ne
répondent plus).
c. Relation force-vitesse
Pour éjecter beaucoup de sang, la fibre doit se contracter fortement mais surtout rapidement.
Or, pour la même force, le sarcomère insuffisant se contracte moins vite donc éjecte moins de sang.
d. Limites
cardiaque
électrophysiologiques
de
l'hypertrophie
Suite à l'hypertrophie cardiaque on observe :
– Potentiel d'action cellulaire prolongé
– transitoire calcique prolongée
– fibrose
– ischémie relative par vascularisation inadaptée
Cela a pour conséquences :
– une hétérogénéité de dépolarisation due à la fibrose : vitesses de conduction différentes dans
les cellules
– un risque d'arythmie : extrasystole (si plusieurs extrasystoles : tachycardie ventriculaire)
2. Mécanismes neuro-hormonaux
a. Système adrénergique
Le système adrénergique a un effet :
– chronotrope positif
– inotrope positif
– vasoconstricteur
Courbe de la mortalité en fonction du temps :
Il y a plus de mortalité chez les patients qui ont plus
de 900 pg/mL de NA dans le sang que chez ceux qui
on un taux de NA inférieur.
→ Plus il y a de NA sécrétée plus l'IC est sévère.
b. SRA
La diminution du débit cardiaque entraîne une diminution de la perfusion du rein
→ sécrétion de rénine → sécrétion d'angiotensine II (AII)
L'AII :
– stimule la libération d'aldostérone ce qui provoque une augmentation de la fibrose
– a un effet trophique : elle agit sur le remodelage ce qui provoque une hypertrophie
ventriculaire gauche (HVG)
– agit sur les récepteurs à l'AII (AT1) : vasoconstriction → HTA → majoration de l'HVG
C'est pour cela que l'on utilise les IEC et les ARAII dans le traitement de l'insuffisance cardiaque.
c. Endothéline
Il y a augmentation de sa libération par l'endothélium chez l'insuffisant cardiaque.
Elle agit sur les récepteurs des cellules musculaires lisses vasculaires et provoque une
vasoconstriction.
→ Il existe une relation gravité de l'insuffisance cardiaque - concentration d'endothéline
plasmatique
3. Rétention hydrosodée
–
–
–
Le peptide natriurétique (libéré lors d'une augmentation de pression dans les oreillettes)
aide à l'élimination du sel mais c'est un mécanisme rapidement dépassé.
La diminution du débit cardiaque entraîne une augmentation de vasopressine et
d'aldostérone
L'aldostérone réabsorbe le sel, l'eau suit le mouvement. C'est ce qui provoque les oedèmes
de l'insuffisance cardiaque. La prise en charge comporte donc une surveillance régulière du
poids (toutes les semaines). Si le patient prend du poids, c'est qu'il est en décompensation et
qu'il faut augmenter la dose de diurétiques.
L'adapation a tendance à faire pencher la balance vers les facteurs vasoconstricteurs et
antinatriurétiques. Cela a des effets délétères : augmentation de la post-charge et du travail.
I. Symptomatologie de l'insuffisance cardiaque
chronique
Le patient arrive les plus souvent en consulation avec deux signes liés à l'effort :
– dyspnée + fatigue
– mal aux jambes
Dyspnée :
– troubles de la diffusion alvéolo-capillaire
– hypertension pulmonaire
– hyperventilation
– encombrement bronchique (=asthme cardiaque)
Anomalies vasculaires :
– stimulation neurohormale
– action néfaste des cytokines sur le métabolisme cellulaire
– stress oxydatif : diminution du NO et de la vasodilatation
Dystrophie musculaire :
– déconditionnement
– action néfaste des cytokines sur le métabolisme des myocytes
– fonte musculaire (sarcopénie)→ cachexie
– hypoxie
Moins on bouge et plus on a de mal à bouger ensuite et plus on est essoufflé, l'activité physique fait
donc partie du traitement de l'IC.
Dysfonction ventriculaire gauche
→ Tout ceci concourt à une limitation à l'effort.
Classification NYHA de l'insuffisance cardiaque suivant : limitation fonctionelle, dyspnée, fatigue
Symptômes fonctionnels de l'insuffisance cardiaque : spirale de
déconditionnement
Le patient marche de moins en moins et perd de la
masse musculaire. Quand il fait un effort, il est encore
plus essoufflé.
Recommandations :
– ne pas manger salé
– bien prendre ses médicaments (observance)
– faire une activité physique
Le dernier ressort est la greffe de cœur, mais si les patients
ayant un traitement optimal pratiquent une activité
physique ils peuvent échapper à la greffe. La capacité
cardiaque d'un patient greffé correspond à 60-70% de la
capacité cardiaque normale.
De plus un nouveau traitement est maintenant possible : le
stimulateur cardiaque. On introduit une sonde dans les
deux ventricules pour qu'ils se contractent en même
temps. On a donc une augmentation de l'efficacité de la
contraction et une augmentation du débit cardiaque.
II. Le cercle
cardiaque
vicieux
de
l'insuffisance