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UE5 – Vandroux
Biomécanique cardiaque
I. Rappels
La pression mesure le rapport entre la norme de la force pressante et la surface sur laquelle elle s’exerce. On
n’utilise pas toutes les unités de pression. C’est une force par unité de surface (N/m²).
Un bar vaut un peu moins qu’1 atm. Le mmHg est l’unité la plus utilisée et notamment dans les pressions au
niveau des vaisseaux.
L’USI est le pascal. 1Pa = 1 N.m-2
On utilise le cm d’eau quand on prend la pression au niveau des voies aériennes.
La tension est une force par unité de longueur (N/m). La tension artérielle résulte de la pression artérielle et
de l’élasticité des vaisseaux.
Quelques unités : Rappels
 La force : Newton
N = kg m / s2
1 dyne = 10-5 N
 Le travail d’une force, l’énergie : Joule
1 J = 1 N.m = 1 kg m2 / s2 = 1 W/s
 La puissance (énergie par le temps) : Watt
1 W = 1 J/s = 1 N.m/s = 1 kg m2 s-3
 La pression : Pascal
1 N/m2
 Torr = mmHg
Présentation
Le sang est un liquide visqueux, soumis à des frottements, aussi la circulation ne peut se faire sans perte de
charge. L’énergie nécessaire pour compenser cette perte sous forme de chaleur est apportée par la pompe
cardiaque.
Le cœur est une double pompe (cœur droit assure la circulation pulmonaire et cœur gauche assure la
circulation systémique). Il y a deux systèmes avec des pressions différentes, le VG fonctionnant avec des
pressions autour de 100mmHg.
Les régimes de pressions des deux entités sont différents (100mmHg à gauche et 20 mmHg à droite). A 50
mmHg, il s’agit d’une hyperpression.
1 bar = 105 Pa
1 mbar = 102 Pa
1 mmHg = 133,4 Pa
1 cm eau = 98,1 Pa
1 mmHg = 1,36 cm eau
1 atm = 1,013 bar = 1033 cm eau = 760 mmHg

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II. Anatomie fonctionnelle
Chaque corps de pompe comporte 2 cavités :
 Les oreillettes ont un rôle de réservoir recueillant le sang des veines (pulmonaires ou veines caves)
pour permettre un remplissage rapide des ventricules.
 Les ventricules apparaissent comme les vrais corps de pompe. Ils communiquent au sang l’énergie
nécessaire pour la circulation. Contraction cardiaque = ventricule. Ils éjectent le sang dans la
circulation. Cela ne veut pas dire que les oreillettes ne se contractent pas.
Leur fonctionnement est lié :
- les contractions des oreillettes sont synchrones (c.à.d. OD et OG se contractent en même temps)
- les contractions des ventricules sont synchrones (c.à.d. VD et VG se contractent à peu près en même
temps).
Les oreillettes ne se contractent pas en même temps que les ventricules.
Imaginons que le débit est différent entre le cœur droit et gauche, d’un côté il y aura trop de sang, alors que
de l’autre, il n’y en aura pas assez. Si le cœur gauche fonctionne moins bien que le droit, dans la circulation
pulmonaire, il y aura une accumulation de sang, alors que dans la circulation systémique, il y en aura moins.
Cela entraîne un OAP, d’après la loi de Starling. A l’inverse, s’il y a moins de sang dans la circulation
pulmonaire, il y aura une baisse de pression.
Compte tenu de la disposition en série du système circulatoire, ils doivent assurer un même débit.
Débit droit = Débit gauche.
Appareils valvulaires
Les valves sont des structures membraneuses de fonctionnement purement passif (elles n’obéissent qu’aux
différences de pression entre leurs deux faces). Elles ne se contractent pas et imposent un seul sens à la
circulation sanguine.
Les valves ne constituent pas un système automatique, qui s’ouvre et se ferme sous l’action d’un muscle ou
de certains nerfs. Ce sont des structures purement passives : elles s’ouvrent et se ferment selon les
différences de pressions.
- Si la pression d’amont est supérieure à la pression d’aval, les valves s’ouvrent.
- Si la pression d’aval est supérieure à la pression d’amont, les valves se ferment.
Valve mitrale : entre OG et VG
Valve sigmoïde aortique : entre VG et aorte

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Valve sigmoïde pulmonaire : entre VD et tronc de l’artère pulmonaire
Valve tricuspide : entre OD et VD
Les atteintes valvulaires peuvent être à type :
- de rétrécissement (ou sténose) : les valves ne s’ouvrent pas suffisamment. Le débit est diminué.
- d’insuffisance (ou fuite) : les valves ne se ferment pas suffisamment, nous avons alors une fuite et
le sang repart en sens inverse.
- ou de « maladie » (rétrécissement + insuffisance).
III. Cycle cardiaque
Le terme de diastole correspond au remplissage d’une cavité, le terme de systole à la phase d’éjection de la
cavité.
Les choses se passent de manière un peu opposée entres les oreillettes et les ventricules
Par exemple, et schématiquement, lorsque les oreillettes sont en systole :
 Les ventricules sont en diastole.
 Les valves mitrales et tricuspides sont ouvertes.
 Les valves sigmoïdes aortiques et pulmonaires sont fermées.
Diagramme pression-volume du ventricule gauche (important)
 Variation de volume par rapport à la pression.
Ici la pression est en KPa. Attention en pratique les pressions seront en mmHg.

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Les 4 phases du cycle cardiaque
1. Phase de remplissage
- AB est la phase de remplissage du ventricule.
- Le ventricule double de volume à pression quasi-constante, voisine de
zéro.
La systole vient de se finir on commence la diastole. Le cœur doit se
remplir. Le cœur augmente de volume sans augmenter la pression
 Phase de relâchement.
On considère la pression comme quasi nulle.
La valve mitrale est ouverte, ce qui entraine le remplissage du ventricule.
 Augmentation du volume sans modification de la pression.
2. Phase de contraction cardiaque isovolumétrique
- BC est la phase de contraction isovolumétrique (le volume reste le
même mais le cœur commence à augmenter ses pressions en se
contractant).
- La tension des fibres musculaires augmente la pression
intraventriculaire sans variation de volume.
- Absence de travail mécanique
Le cœur commence à augmenter ses pressions mais celles-ci restent
inférieures à la pression de la valve aortique, donc il n’y aura pas
d’éjection.
Il y a :
- fermeture de la valve mitrale
- contraction des muscles
Puisque la valve aortique ne s’ouvre pas tout de suite, il y a donc :
 mise en tension du muscle cardiaque
 augmentation de pression de la cavité cardiaque
Il n’y a pas encore d’éjection.
 Augmentation de la pression sans modification du volume.
3. Phase d’éjection
- CD est la phase d’éjection.
- L’éjection débute lorsque la pression dans le VG devient égale à la
pression de l’aorte.

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Quand on va avoir une pression dans le VG, qui va être supérieure à la pression aortique :
- la valve aortique va s’ouvrir
- le VG va continuer à se contracter et à augmenter la pression intra-ventriculaire.
On va avoir à la fois :
- une éjection (= diminution de volume)
- et une augmentation de pression car les ventricules sont encore actifs (muscle en contraction).
 Systole
4. Phase de relâchement isométrique
- DA est la phase de relâchement isométrique.
- Le muscle se relâche sa pression diminue.
La valve aortique se ferme et le muscle se relâche, ce qui entraîne :
- une diminution de la pression intra-ventriculaire. Relaxation.
 Protodiastole
L’aire dans le polygone représente l’énergie que le cœur à besoin,
pour augmenter et pour augmenter sa contraction. La pression et le volume vont correspondre au travail du
cœur.
A l’inverse des poumons, le cœur lui, a une phase de relaxation active.
IV. Calculs
Calcul du travail cardiaque (QCM exercice)
Au cours d’un cycle, le muscle cardiaque fournit un travail correspondant à la surface de la courbe pression
volume.
La formule veut dire quev: le travail (∆W en joules) est égal à l’air sous la courbe
En assimilant la courbe à un trapèze et en prenant les valeurs suivantes pour le ventricule gauche :
 VA = VD = 80 cm3
 VB = VC = 160 cm3
 pA = pB = négligeable=0
 pC = 100 torr
 pD = 120 torr
Torr = mmHg