Fiche de révision : Électrophysiologie et mécanique cardiaque

📋 Plan du Cours

1. Paramètres du rythme sinusal
2. Excitabilité et périodes réfractaires
3. Régulation autonome du cœur
4. Automatisme et pacemakers cardiaques
5. ECG et activité électrique
6. Couplage excitation-contraction
7. Structure et contraction du cardiomyocyte
8. Phases et valves du cycle cardiaque
9. Boucle pression-volume ventriculaire
10. Déterminants de la performance cardiaque

📖 1. Paramètres du rythme sinusal

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel seuil : Niveau électrique qu’une cellule excitable doit atteindre pour déclencher un potentiel d’action.

📝 Points essentiels

• Si le potentiel seuil devient plus positif, le nœud sinusal met plus de temps à l’atteindre et la fréquence cardiaque diminue.

• Un potentiel diastolique maximal plus négatif éloigne le point de départ du seuil et diminue la fréquence cardiaque, tandis qu’un potentiel diastolique maximal moins négatif l’augmente.

• Une pente du pré-potentiel plus raide permet d’atteindre plus rapidement le seuil et augmente la fréquence cardiaque.

💡 Astuce mémo

Seuil plus haut et PDM plus bas ralentissent ; pente plus raide accélère.

📖 2. Excitabilité et périodes réfractaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Excitabilité : Capacité d’une cellule à répondre par un potentiel d’action lorsque le stimulus atteint le potentiel seuil.
• Période réfractaire absolue : Phase pendant laquelle aucune réponse n’est possible, même avec un stimulus très intense, car les canaux Na⁺ sont inactivés.
• Période réfractaire relative : Phase où un stimulus très fort peut provoquer une réponse faible, mais pas un potentiel d’action complet, pendant la fin de la repolarisation ou l’hyperpolarisation.

📝 Points essentiels

• Le temps de récupération total correspond à la succession de la période réfractaire absolue puis de la période réfractaire relative et permet à la cellule de retrouver 100 % de son excitabilité.

💡 Astuce mémo

PRA puis PRR puis récupération totale.

📖 3. Régulation autonome du cœur

★ À maîtriser

📌 Le système sympathique exerce des effets chronotrope positif et dromotrope positif, ce qui augmente la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction par la noradrénaline et l’adrénaline.

📌 Le système parasympathique, principalement par l’acétylcholine du nerf vague, exerce des effets chronotrope négatif et dromotrope négatif.

Compléments

• La section du nerf vague fait monter la fréquence cardiaque à environ 100 battements par minute, correspondant au rythme intrinsèque du nœud sinusal.

💡 Astuce mémo

Sympathique accélérateur ; parasympathique vagal frein.

📖 4. Automatisme et pacemakers cardiaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Pacemaker : Structure cardiaque capable de générer spontanément des potentiels d’action sans stimulation nerveuse et d’imposer un rythme régulier.

★ À maîtriser

• Le nœud sinusal est le pacemaker physiologique car sa pente de dépolarisation diastolique est la plus rapide et sa fréquence intrinsèque est de 60–80 potentiels d’action par minute.

• En cas de défaillance du nœud sinusal, le nœud AV prend le relais ; si le nœud sinusal et le nœud AV sont inactifs, le faisceau de His prend le relais à un rythme plus lent.

Compléments

• Le nœud auriculo-ventriculaire possède une fréquence intrinsèque de 40–50 potentiels d’action par minute, tandis que le faisceau de His et ses branches ont une fréquence de 10–30 potentiels d’action par minute.

💡 Astuce mémo

Nœud sinusal → nœud AV → His-Purkinje.

📖 5. ECG et activité électrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrocardiogramme : Enregistrement extracellulaire de la somme des potentiels d’action cardiaques captés à la surface du corps par des électrodes.
• Dipôle : Orienté conventionnellement du pôle négatif vers le pôle positif, et cette orientation détermine une déflexion ECG positive, négative ou biphasique.

📝 Points essentiels

• Un ECG standard comporte 12 dérivations : 6 dérivations frontales, I, II, III, aVR, aVL et aVF, et 6 dérivations précordiales, V1 à V6.

📌 L’onde P correspond à la dépolarisation des oreillettes, le complexe QRS à la dépolarisation des ventricules et l’onde T à la repolarisation des ventricules.

💡 Astuce mémo

P → QRS → T : oreillettes → ventricules → repolarisation.

📖 6. Couplage excitation-contraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Couplage excitation-contraction : Relie le potentiel d’action, l’augmentation du calcium intracellulaire et la production d’une force mécanique de contraction.

★ À maîtriser

• Dans le cardiomyocyte, le potentiel d’action ouvre les canaux calciques de type L, le calcium entrant déclenche la libération de calcium par le réticulum sarcoplasmique, puis le calcium permet la formation des ponts actine-myosine et la contraction.

• La force de contraction dépend de la quantité de calcium libérée, du nombre de ponts actine-myosine formés et de l’énergie disponible sous forme d’ATP.

Compléments

📌 Le potentiel d’action précède l’élévation du calcium intracellulaire, qui précède elle-même l’apparition de la force mécanique.

💡 Astuce mémo

PA → Ca²⁺ → ponts actine-myosine → force.

📖 7. Structure et contraction du cardiomyocyte

🔑 Notions clés & Définitions

• Tubules T : Invaginations membranaires qui propagent le potentiel d’action au centre du cardiomyocyte et synchronisent sa contraction.
• Réticulum sarcoplasmique : Réseau intracellulaire qui constitue une réserve de calcium et le libère pour déclencher la contraction.
• Sarcomère : Unité contractile contenant des filaments fins d’actine et des filaments épais de myosine qui glissent lors de la contraction.

📝 Points essentiels

• Le calcium se fixe à la troponine C, déplace la tropomyosine, expose les sites de l’actine, permet la fixation de la myosine puis le glissement des filaments et le raccourcissement du sarcomère.

💡 Astuce mémo

Les tubules T conduisent le signal vers le RS au cœur de la cellule.

📖 8. Phases et valves du cycle cardiaque

★ À maîtriser

📌 La diastole correspond au relâchement et au remplissage d’une cavité, tandis que la systole correspond à sa contraction et à l’éjection du sang.

• 🔄 Les phases du cycle ventriculaire sont:
  1. contraction isovolumique
  2. éjection
  3. relaxation isovolumique
  4. remplissage rapide
  5. remplissage lent
  6. systole auriculaire

📌 La valve mitrale s’ouvre lorsque la pression de l’oreillette gauche dépasse celle du ventricule gauche et se ferme lorsque la pression ventriculaire devient supérieure à la pression auriculaire.

📌 La contraction isovolumique maintient toutes les valves fermées et le volume constant tandis que la pression ventriculaire augmente jusqu’à dépasser la pression aortique.

Compléments

• La systole auriculaire complète le remplissage ventriculaire et apporte 15–20 % du volume total de remplissage.

• Le premier bruit cardiaque S1 correspond à la fermeture des valves mitrale et tricuspide au début de la systole ventriculaire, tandis que S2 correspond à la fermeture des valves aortique et pulmonaire au début de la diastole.

💡 Astuce mémo

Contraction isovolumique → éjection → relaxation isovolumique → remplissage.

📖 9. Boucle pression-volume ventriculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Boucle pression-volume : Représente les variations de pression et de volume du ventricule gauche au cours d’un cycle cardiaque et se parcourt dans le sens antihoraire.
• Travail cardiaque : Le travail mécanique du ventricule gauche correspond à l’aire située à l’intérieur de la boucle pression-volume.

★ À maîtriser

• 🔄 Les segments de la boucle sont:
  1. E→A : remplissage
  2. A→B : contraction isovolumique
  3. B→D : éjection
  4. D→E : relaxation isovolumique

📐 Formule — Le volume d’éjection systolique vérifie $VES = LVEDV - LVESV$.

Compléments

• Le ventricule droit éjecte le même volume que le ventricule gauche, mais son travail est environ six fois plus faible car les pressions pulmonaires sont beaucoup plus basses.

💡 Astuce mémo

E→A remplissage, A→B contraction, B→D éjection, D→E relaxation.

📖 10. Déterminants de la performance cardiaque

🔑 Notions clés & Définitions

• Précharge : Étirement des fibres ventriculaires avant la contraction et correspond en pratique au volume télédiastolique.
• Postcharge : Force que le ventricule doit vaincre pour éjecter le sang et correspond en pratique à la pression artérielle systémique.

★ À maîtriser

📐 Formule — La fraction d’éjection vérifie $FE = \frac{VES}{VTD} \times 100$ et une valeur normale est supérieure ou égale à 50–55 %.

📐 Formule — Le débit cardiaque vérifie $DC = VES \times FC$ et se situe au repos entre 4 et 5 L/min.

📌 L’élastance caractérise la capacité du ventricule à se contracter et à générer une pression, tandis que la compliance caractérise sa capacité à se remplir sans forte augmentation de pression.

Compléments

• Au repos, le débit cardiaque est de 4–5 L/min, l’index cardiaque est d’environ 2,5–3 L/min/m² et la réserve cardiaque peut multiplier le débit par 2 à 3 à l’effort, voire 4 à 5 chez les sportifs.

💡 Astuce mémo

Précharge remplit, postcharge résiste, élastance contracte, compliance accueille.

📊 Tableaux de synthèse

Pacemakers cardiaques

Phases de la boucle pression-volume