Fiche de révision : Physiologie cardiovasculaire avancée

📋 Plan du Cours

1. Paroi vasculaire et élasticité
2. Onde artérielle et onde réfléchie
3. Cardiomyocytes et potentiels d’action
4. Tissu nodal et conduction cardiaque
5. Loi de Frank-Starling
6. Boucle pression-volume
7. Régulation cardiovasculaire
8. Système nerveux autonome
9. Système nerveux sympathique
10. Baroréflexe et parasympathique
11. Balance autonome et variabilité cardiaque
12. Systèmes hormonaux de pression
13. Réponses cardiovasculaires intégrées
14. Adaptations aux situations physiologiques

📖 1. Paroi vasculaire et élasticité

🔑 Notions clés & Définitions

• Intima : Couche unique de cellules endothéliales au contact du sang, présente dans tous les vaisseaux et constituant l’unique couche des capillaires.
• Média : Couche vasculaire dont la composition et l’épaisseur déterminent les propriétés biomécaniques de la paroi, avec une proportion variable de fibres musculaires lisses et élastiques.
• Adventice : Couche conjonctive externe protectrice qui reçoit des éléments nutritifs et l’innervation du vaisseau.

★ À maîtriser

📌 Les grosses artères contiennent surtout des fibres élastiques pour amortir la pulsatilité, tandis que les artérioles contiennent proportionnellement davantage de fibres musculaires lisses pour régler les résistances circulatoires.

Compléments

• La paroi des artérioles occupe environ les deux tiers de leur diamètre, ce qui leur permet de jouer un rôle majeur dans le réglage des résistances circulatoires.

💡 Astuce mémo

Artères proches du cœur : élastiques ; artérioles distales : musculaires

📖 2. Onde artérielle et onde réfléchie

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde artérielle : Propagation de proche en proche de la déformation et de la pression de la paroi vasculaire, générée par les cycles cardiaques et palpable comme une onde de pouls.

★ À maîtriser

• Pendant la systole, environ les deux tiers du volume d’éjection systolique sont stockés dans la paroi aortique distendue, puis la paroi revient vers sa position de repos pendant la diastole et restitue ce volume dans la lumière artérielle.

📌 L’onde artérielle se propage à plusieurs mètres par seconde sur la paroi, tandis que le flux sanguin progresse à plusieurs dizaines de centimètres par seconde dans la lumière et ne revient pas vers le cœur.

• L’onde réfléchie naît lorsque l’onde incidente rencontre principalement les résistances artériolaires périphériques ou des bifurcations, puis revient vers le cœur et se superpose à l’onde incidente.

📌 Dans l’aorte, l’onde réfléchie augmente la pression diastolique précoce, favorisant la fermeture de la valve aortique et la perfusion coronaire, qui se déroule majoritairement pendant la diastole.

Compléments

• Stephen Hales a expliqué le phénomène de l’onde artérielle au XVIIIe siècle par l’analogie avec la caisse à air, ou « windkessel », des pompiers.

💡 Astuce mémo

Éjection → distension aortique → restitution diastolique

📖 3. Cardiomyocytes et potentiels d’action

🔑 Notions clés & Définitions

• Cardiomyocyte : Plus petite unité fonctionnelle du muscle cardiaque et cellule musculaire striée ramifiée capable de générer un potentiel d’action spontanément ou en réponse à une stimulation.
• Automatisme cardiaque : Capacité du cœur à générer lui-même l’influx électrique responsable de sa contraction grâce à l’activité spontanée périodique des cardiomyocytes automatiques.

📝 Points essentiels

📌 Les cardiomyocytes contractiles sont largement majoritaires et fournissent le travail mécanique, tandis que les cardiomyocytes automatiques représentent environ 1 % des cardiomyocytes et génèrent ou conduisent l’activité électrique.

• Le potentiel d’action du cardiomyocyte contractile comprend une dépolarisation rapide liée à l’entrée de Na+, un plateau lié à l’entrée prolongée de Ca2+, puis une repolarisation principalement liée à la sortie de K+.

• Le potentiel d’action du cardiomyocyte automatique est déclenché par une dépolarisation diastolique spontanée due au courant entrant If, suivie d’une entrée progressive de Ca2+ puis d’une repolarisation par sortie de K+; sa pente détermine la fréquence de décharge.

💡 Astuce mémo

CM contractile : repos stable et plateau ; CM automatique : dépolarisation spontanée sans plateau

📖 4. Tissu nodal et conduction cardiaque

★ À maîtriser

• Le tissu nodal comprend successivement le nœud sinusal, le nœud atrioventriculaire, le faisceau de His, ses branches et les fibres de Purkinje distribuées dans le myocarde ventriculaire.

• Le nœud sinusal est le pacemaker naturel du cœur car ses cellules ont la pente de dépolarisation spontanée la plus raide et imposent environ 70 potentiels d’action par minute chez l’adulte sain au repos.

• La conduction est d’environ 1 m/s dans le myocarde atrial, ralentit à environ 0,05 m/s au niveau du nœud atrioventriculaire, puis accélère à 3–5 m/s dans le faisceau de His, ses branches et les fibres de Purkinje.

📌 Le ralentissement au niveau du nœud atrioventriculaire retarde la dépolarisation ventriculaire jusqu’à l’achèvement de la systole atriale et filtre les fréquences atriales excessivement rapides.

Compléments

• La fréquence spontanée est de 40 à 60 décharges par minute pour le nœud atrioventriculaire et le tronc du faisceau de His, contre 20 à 40 par minute pour les branches du faisceau de His et le réseau de Purkinje.

📌 La dépolarisation atriale produit l’onde P de l’ECG, tandis que la dépolarisation ventriculaire produit le complexe QRS.

💡 Astuce mémo

Nœud sinusal → nœud AV → His → Purkinje

📖 5. Loi de Frank-Starling

🔑 Notions clés & Définitions

• Précharge : Charge supportée par le muscle avant sa contraction et correspondant dans l’organisme au remplissage ventriculaire télédiastolique qui étire les fibres cardiaques.
• Postcharge : Ensemble des forces qui s’opposent à l’éjection ventriculaire et qui sont assimilées à la pression artérielle dans les conditions physiologiques.

★ À maîtriser

📌 Selon la loi de Frank-Starling, une augmentation de la précharge étire davantage les fibres cardiaques et augmente la force de contraction, le volume d’éjection systolique et la pression artérielle.

• Une augmentation de la pression veineuse centrale augmente le remplissage du ventricule droit, puis le débit pulmonaire, le remplissage du ventricule gauche et enfin le débit du cœur gauche, ce qui contribue à égaliser les débits des deux ventricules disposés en série.

Compléments

📌 Une augmentation de la postcharge diminue la vitesse de raccourcissement du muscle, tandis qu’une augmentation de la précharge augmente la force et la vitesse de raccourcissement à postcharge égale.

💡 Astuce mémo

Précharge accrue → étirement accru → contraction plus forte

📖 6. Boucle pression-volume

★ À maîtriser

📐 Formule — Le débit cardiaque est égal au produit de la fréquence cardiaque et du volume d’éjection systolique : $Qc = FC \times VES$.

📌 L’éjection ventriculaire commence lorsque la pression ventriculaire dépasse la pression aortique moyenne, et une augmentation des résistances périphériques totales diminue immédiatement le volume d’éjection systolique à précharge et contractilité constantes.

📌 Une augmentation de la contractilité à précharge et postcharge constantes augmente le volume d’éjection systolique, diminue le volume télésystolique et augmente le travail cardiaque.

📐 Formule — La pression artérielle est égale au produit du débit cardiaque et des résistances vasculaires totales : $PA = Qc \times RVT$.

Compléments

• Chez l’adulte au repos, le débit cardiaque moyen est d’environ 5 L/min et l’index cardiaque normal est d’environ 3,5 L/min/m².

• La surface délimitée par la boucle pression-volume représente le travail cardiaque, c’est-à-dire la dépense énergétique du cœur.

💡 Astuce mémo

Précharge remplit ; postcharge s’oppose ; contractilité éjecte

📖 7. Régulation cardiovasculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Capacité d’un système à maintenir l’équilibre de son milieu intérieur malgré les besoins et les contraintes externes.
• Système nerveux autonome : Fonctionne indépendamment du contrôle volontaire et ajuste les fonctions des organes internes aux besoins de l’organisme.

★ À maîtriser

📌 La régulation systémique contrôle principalement la pression artérielle et comprend le système nerveux autonome à court terme et le système hormonal à moyen et long terme, tandis que le contrôle local redistribue les débits selon les besoins métaboliques des tissus.

📌 Le système nerveux sympathique favorise la dépense énergétique et accélère le cœur, tandis que le système nerveux parasympathique favorise le repos, la récupération et ralentit le cœur.

Compléments

• Les efférences sympathiques comportent un neurone préganglionnaire issu de la moelle thoraco-lombaire et un neurone postganglionnaire situé dans la chaîne ganglionnaire latérovertébrale.

💡 Astuce mémo

Système sympathique : accélérateur ; parasympathique : frein

📖 8. Système nerveux autonome

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux autonome : Fonctionne indépendamment du contrôle volontaire et adapte les fonctions cardiaque, respiratoire, digestive, musculaire lisse, hormonale, métabolique et immunitaire aux besoins de l’organisme.

📝 Points essentiels

📌 Le système sympathique dépense l’énergie lors des situations d’alerte, tandis que le système parasympathique favorise le repos, la récupération et la restauration énergétique.

💡 Astuce mémo

SNS = accélérateur énergivore, SNPS = frein réparateur

📖 9. Système nerveux sympathique

★ À maîtriser

• 🔄 La voie sympathique comprend: un neurone préganglionnaire thoraco-lombaire, un relais dans la chaîne ganglionnaire latéro-vertébrale, un neurone postganglionnaire vers l’organe effecteur

📌 Les fibres préganglionnaires sympathiques libèrent de l’acétylcholine, tandis que les fibres postganglionnaires libèrent principalement de la noradrénaline au niveau des organes effecteurs.

• Les récepteurs cardiovasculaires sympathiques sont principalement β1 dans le cœur, α dans les artères et les veines, et β2 dans certains territoires artériels comme le cœur, le foie et les muscles striés squelettiques.

• La noradrénaline possède une affinité plus forte pour les récepteurs α, tandis que l’adrénaline possède une affinité plus forte pour les récepteurs β.

• La stimulation des récepteurs β1 cardiaques augmente la fréquence cardiaque, la force d’éjection et la vitesse de conduction, produisant respectivement des effets chronotrope, inotrope et dromotrope positifs.

• La stimulation des récepteurs α artériels provoque une vasoconstriction qui augmente les résistances périphériques totales et la pression artérielle, tandis que la stimulation des récepteurs α veineux augmente la pression veineuse centrale et la précharge.

Compléments

• L’adrénaline médullosurrénalienne stimule la glycogénolyse et la libération hépatique de glucose ainsi que la lipolyse, fournissant des substrats énergétiques lors de l’activation sympathique.

💡 Astuce mémo

Alerte → catécholamines → cœur accéléré et redistribution du débit

📖 10. Baroréflexe et parasympathique

🔑 Notions clés & Définitions

• Baroréflexe : Mécanisme de régulation rapide de la pression artérielle fondé sur les informations des barorécepteurs aortiques et carotidiens intégrées par les centres bulbaires.

★ À maîtriser

• Lors d’une chute de pression artérielle, l’activation sympathique et l’inhibition parasympathique augmentent la fréquence cardiaque, la contractilité, les résistances périphériques et la pression veineuse centrale afin de restaurer la pression artérielle.

📌 Le parasympathique innerve le myocarde contractile atrial et le tissu nodal, mais pas le myocarde contractile ventriculaire ; au niveau vasculaire, son innervation cardiovasculaire concerne principalement le tissu érectile.

📌 Le parasympathique produit principalement un effet chronotrope négatif en ralentissant le tissu nodal, tandis que son effet inotrope négatif ventriculaire reste limité par l’absence d’innervation parasympathique des cardiomyocytes ventriculaires.

• Chez l’adulte sain au repos, le tonus parasympathique ralentit la fréquence intrinsèque du nœud sinusal, d’environ 100-120 bpm sans innervation autonome, à environ 70 bpm.

Compléments

• Le nerf vague, dixième nerf crânien, est le principal nerf parasympathique.

💡 Astuce mémo

Chute de PA → SNS ; hausse de PA → SNPS

📖 11. Balance autonome et variabilité cardiaque

🔑 Notions clés & Définitions

• Variabilité de la fréquence cardiaque : Variation du temps entre des battements cardiaques successifs sur une période donnée.

★ À maîtriser

📌 Une variabilité élevée de la fréquence cardiaque témoigne généralement d’une bonne adaptabilité autonome, tandis qu’une variabilité basse peut indiquer une récupération insuffisante, une fatigue, un stress ou une situation pathologique.

• L’inspiration accélère la fréquence cardiaque par inhibition transitoire du tonus parasympathique, tandis que l’expiration renforce ce tonus et ralentit le cœur, produisant l’arythmie sinusale respiratoire.

• La méthode 3-6-5 de cohérence cardiaque consiste à pratiquer 3 séances par jour, à raison de 6 cycles respiratoires par minute pendant 5 minutes.

Compléments

• La cohérence cardiaque repose sur une respiration lente et régulière synchronisant les accélérations et ralentissements cardiaques avec le cycle respiratoire, ce qui augmente l’amplitude globale de la VFC.

💡 Astuce mémo

Inspiration → accélération ; expiration → ralentissement

📖 12. Systèmes hormonaux de pression

★ À maîtriser

• Le système rénine-angiotensine-aldostérone est activé notamment par une baisse de pression rénale, puis la rénine transforme l’angiotensinogène en angiotensine 1, convertie en angiotensine 2 par l’enzyme de conversion, ce qui augmente la pression artérielle.

• L’angiotensine 2 augmente la pression artérielle par vasoconstriction, renforcement sympathique, effet inotrope positif et stimulation de l’aldostérone, qui favorise la rétention hydrosodée et augmente la volémie.

• L’hormone antidiurétique est libérée en réponse à une augmentation de l’osmolarité sanguine et augmente la réabsorption rénale d’eau libre ainsi que la vasoconstriction systémique, ce qui élève la pression artérielle.

• Les peptides natriurétiques, libérés lors de la distension des parois cardiaques, augmentent l’excrétion urinaire de sodium et diminuent la pression artérielle, à l’inverse du SRAA et de l’ADH.

Compléments

• Le BNP est utilisé dans le diagnostic de l’insuffisance cardiaque et sa sécrétion augmente lorsque la pression intraventriculaire s’élève.

💡 Astuce mémo

SRAA et ADH rehaussent la PA, peptides natriurétiques la diminuent

📖 13. Réponses cardiovasculaires intégrées

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le débit cardiaque vérifie $Qc = FC \times VES$ et la pression artérielle vérifie $PA = Qc \times RPT$.

• Une chute de pression artérielle active d’abord rapidement le baroréflexe, puis à moyen terme le SRAA et l’ADH, tandis qu’une augmentation de la pression intracardiaque libère les peptides natriurétiques.

• Le passage debout accumule environ 500 ml de sang dans les veines des membres inférieurs, diminue la pression veineuse centrale et le volume d’éjection systolique, puis active le baroréflexe.

💡 Astuce mémo

Baisse de PA → baroréflexe → hormones → restauration volémique

📖 14. Adaptations aux situations physiologiques

★ À maîtriser

• Lors d’une hémorragie, l’hypovolémie diminue la pression veineuse centrale, le volume d’éjection systolique et le débit cardiaque, puis active le sympathique, le SRAA et l’ADH afin de restaurer la pression et la volémie.

• Pendant l’exercice, la pompe veino-musculaire augmente le retour veineux et le débit cardiaque, tandis que les métabolites musculaires provoquent une vasorelaxation des artérioles musculaires.

📌 Pendant l’exercice, l’activation sympathique augmente le débit cardiaque et la pression artérielle, dilate les territoires coronaire, musculaire et hépatique par les récepteurs β2, et contracte les territoires non impliqués par les récepteurs α.

Compléments

• À plus long terme après une hémorragie, l’hypoxie stimule l’érythropoïétine rénale, qui augmente la fabrication de globules rouges dans la moelle osseuse.

• Chez le patient transplanté cardiaque, l’adaptation à l’effort est plus lente et repose d’abord sur les mécanismes locaux et hormonaux, notamment l’adrénaline médullosurrénalienne, car le cœur est initialement dépourvu d’innervation autonome.

📊 Tableaux de synthèse

Types de cardiomyocytes

Déterminants de la fonction systolique