Fiche de révision : Physiologie cardiovasculaire : les bases

📋 Plan du Cours

1. Évolution et organisation des pompes cardiaques
2. Bases électro-ioniques et automatisme
3. Propagation électrique et électrocardiogramme
4. Cycle cardiaque et couplage excitation-contraction
5. Mesure des volumes et du débit cardiaque
6. Déterminants du volume d’éjection systolique
7. Pression artérielle et hémodynamique
8. Régulation du débit sanguin régional
9. Régulation nerveuse cardiovasculaire
10. Variations de la pression artérielle
11. Échanges capillaires et retour veineux
12. Insuffisance cardiaque décompensée

📖 1. Évolution et organisation des pompes cardiaques

★ À maîtriser

• Chez les mammifères, la circulation repose sur deux pompes cardiaques en série, le cœur droit et le cœur gauche.

Compléments

• Theodosius Dobzhansky formule en 1973 l’idée que rien en biologie n’a de sens sauf à la lumière de l’évolution. - T Dobzhansky

• Charles Darwin publie De l’Origine des Espèces en 1859.

• Dans la circulation pulmonaire, la pression artérielle systolique indiquée dans le schéma est de 30 mmHg.

📖 2. Bases électro-ioniques et automatisme

★ À maîtriser

• Au repos, le potentiel membranaire des cardiomyocytes est de −90 mV, tandis que celui des cellules cardiaques peut se situer entre −90 et −60 mV selon le type cellulaire.

• Au repos, la conductance membranaire au potassium est la plus importante, ce qui contribue au potentiel de repos négatif.

• La pompe Na⁺/K⁺-ATPase échange 3 Na⁺ contre 2 K⁺.

• Dans les fibres nodales, le potentiel diastolique maximal remonte progressivement vers le seuil par dépolarisation diastolique lente, déclenchant spontanément un nouveau potentiel d’action.

Compléments

• Les gradients indiqués sont de 150 mM pour le sodium extracellulaire et de 150 mM pour le potassium intracellulaire.

• Le potentiel d’équilibre du potassium indiqué est de −90 à −100 mV, associé à un gradient de concentration de 5 mM.

• Les fréquences spontanées indiquées sont :

  • 100/min pour le nœud sinusal
  • 50/min pour le nœud auriculo-ventriculaire
  • 30–40/min pour le faisceau de His
  • 30/min pour les branches du faisceau

💡 Astuce mémo

Le myocarde a un potentiel de repos stable, tandis que la fibre nodale présente une dépolarisation diastolique lente.

📖 3. Propagation électrique et électrocardiogramme

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrocardiogramme : L’électrocardiogramme (ECG) enregistre les potentiels électriques extracellulaires lors des changements d’état électrique du cœur et permet de suivre le sens et l’amplitude de propagation du champ d’activation cardiaque.

★ À maîtriser

• Le nœud auriculo-ventriculaire ralentit la propagation de l’activation cardiaque.

📌 Par convention, la première déflexion négative de l’ECG est l’onde Q, la première déflexion positive est l’onde R et la négativité suivant R est l’onde S.

Compléments

• Les vitesses de propagation indiquées sont :

  • 4 m/s dans le faisceau de His
  • 2 m/s dans les branches du faisceau et le réseau de Purkinje
  • 1 m/s dans le myocarde auriculaire et ventriculaire

• L’étalonnage présenté pour l’ECG est de 1 mV pour 1 cm et la vitesse de déroulement est de 25 mm/s, soit 1 mm en 0,04 s.

📖 4. Cycle cardiaque et couplage excitation-contraction

★ À maîtriser

• La révolution cardiaque associe : l’activation et la repolarisation du myocarde, les contractions et relâchements, les variations de pression sanguine, l’ouverture et la fermeture passives des valvules, les déplacements du sang

📌 La systole correspond à la contraction, tandis que la diastole correspond à la relaxation.

• La relaxation des cardiomyocytes résulte du retour du calcium intracellulaire au niveau basal, principalement par sa recapture dans le réticulum sarcoplasmique via SERCA et son expulsion hors de la cellule par l’échangeur Na⁺/Ca²⁺ (NCX).

Compléments

• Le remplissage ventriculaire est principalement passif (80–85 %), tandis que la systole auriculaire contribue à hauteur de 15–20 %.

💡 Astuce mémo

Activation → contraction → variations de pression → ouverture ou fermeture passive des valvules.

📖 5. Mesure des volumes et du débit cardiaque

★ À maîtriser

• Au repos, les volumes ventriculaires indiqués sont un volume télédiastolique de 120–150 mL, un volume d’éjection systolique de 80–90 mL et un volume télésystolique de 40–60 mL.

📐 Formule - La fraction d’éjection est le rapport du volume d’éjection systolique au volume télédiastolique : $FE = \frac{VES}{VTD}$.

📐 Formule - Le débit cardiaque est le produit de la fréquence cardiaque par le volume d’éjection systolique : $DC = FC \times VES$.

• La mesure échographique Doppler du débit cardiaque estime le VES par le produit de l’intégrale temps-vitesse dans la chambre de chasse du ventricule gauche et de la surface de l’anneau aortique, puis multiplie ce VES par la fréquence cardiaque.

Compléments

• La fraction d’éjection normale indiquée est de 60–70 %, avec des valeurs montrées autour de 60 ± 8 %.

• Le débit cardiaque au repos est de 5 à 6 L/min chez l’adulte jeune, et l’index cardiaque est de 3,5 ± 0,3 L/min/m².

• L’IRM cardiaque par contraste de phase mesure les flux aortiques ou pulmonaires et constitue une référence non invasive pour leur quantification, notamment dans les cardiopathies complexes, les shunts et les régurgitations.

• Le cathétérisme cardiaque permet de mesurer les pressions, d’injecter des produits de contraste et de prélever du sang, mais il est invasif.

📖 6. Déterminants du volume d’éjection systolique

🔑 Notions clés & Définitions

• Précharge : Regroupe les facteurs contribuant à la tension de la paroi myocardique en fin de diastole.
• Contractilité : Capacité du ventricule à augmenter sa vidange à précharge identique.
• Postcharge : Regroupe les facteurs contribuant à la tension de la paroi myocardique durant l’éjection systolique.

★ À maîtriser

📌 Selon la loi de Starling, une augmentation du remplissage ventriculaire accroît le volume d’éjection systolique dès la systole suivante.

Compléments

• 🔄 L’augmentation de la précharge entraîne : l’étirement des sarcomères cardiaques, un meilleur recouvrement des filaments d’actine et de myosine, une augmentation du nombre de ponts actine-myosine formés, une augmentation de la force de contraction

• L’activation orthosympathique augmente la contractilité cardiaque.

• La postcharge peut diminuer le volume d’éjection systolique en limitant le raccourcissement du muscle cardiaque.

💡 Astuce mémo

Précharge : remplir davantage ; contractilité : se vider davantage à remplissage égal.

📖 7. Pression artérielle et hémodynamique

★ À maîtriser

📐 Formule - La relation de Poiseuille présentée relie le débit à la pression et à la résistance : $D = \frac{\Delta P}{R}$, avec une résistance proportionnelle à $\frac{8\eta l}{r^4}$.

• Dans la loi de Poiseuille, la résistance varie comme l’inverse de la quatrième puissance du rayon vasculaire.

• Les artérioles constituent l’essentiel des résistances périphériques.

📐 Formule - La pression artérielle est reliée au débit et à la résistance selon $P = D \times R$.

Compléments

• Une atmosphère équivaut à 101 325 Pa, 760 mmHg et 10 tonnes/m², tandis que 1 mmHg équivaut à 1 torr ou 133 Pa.

• Les artères comprennent :

  • une intima
  • une média
  • une adventice

📖 8. Régulation du débit sanguin régional

★ À maîtriser

• L’augmentation de l’activité métabolique locale provoque une vasodilatation des artérioles et augmente le débit de perfusion du tissu actif.

• Au repos, les artérioles présentent une contraction de base des cellules musculaires lisses liée à la libération orthosympathique de noradrénaline sur les récepteurs α-adrénergiques.

Compléments

• Lors d’un exercice intense, le débit sanguin musculaire peut atteindre environ 10 fois sa valeur de repos.

• Pendant un exercice maximal, le débit cardiaque indiqué augmente de 6 000 à 25 000 mL/min et le débit musculaire de 1 400 à 22 000 mL/min.

• Pendant un exercice maximal, les débits indiqués diminuent dans le territoire splanchnique de 1 400 à 300 mL/min, dans les reins de 1 100 à 250 mL/min et dans les autres territoires de 600 à 100 mL/min.

💡 Astuce mémo

L’activité métabolique locale augmente → les artérioles se dilatent → le débit local augmente.

📖 9. Régulation nerveuse cardiovasculaire

★ À maîtriser

📌 Le parasympathique est d’origine cranio-sacrée et utilise l’acétylcholine sur les récepteurs nicotiniques au premier relais et muscariniques au second, tandis que l’orthosympathique est thoraco-lombaire et utilise l’acétylcholine puis la noradrénaline sur des récepteurs nicotiniques puis adrénergiques.

• L’activation parasympathique ralentit le cœur et peut provoquer un arrêt cardiaque transitoire lors d’une stimulation vagale forte.

Compléments

• Le tonus orthosympathique vasoconstricteur est particulièrement marqué dans les territoires cutané, splanchnique et musculaire, et moins marqué dans le rein.

• Pendant l’exercice, l’adrénaline médullosurrénale favorise la vasodilatation coronaire par prédominance des effets β et la vasoconstriction cutanée, rénale et digestive par prédominance des effets α.

• Le parasympathique entraîne des vasodilatations localisées dans les territoires décrits, notamment les vaisseaux des glandes lacrymales et salivaires et des organes génitaux externes.

💡 Astuce mémo

Le parasympathique ralentit surtout le cœur ; l’orthosympathique accélère le cœur et maintient un tonus vasoconstricteur.

📖 10. Variations de la pression artérielle

★ À maîtriser

• Les valeurs normales de pression artérielle en consultation sont une systolique inférieure à 140 mmHg et une diastolique inférieure à 90 mmHg.

• En automesure, les seuils indiqués sont une systolique inférieure à 135 mmHg et une diastolique inférieure à 85 mmHg.

Compléments

• La perte de compliance des grosses artères avec l’âge contribue à l’élévation de la pression artérielle.

• La mesure clinique se fait dans les conditions suivantes :

  • sujet assis après 5 minutes de repos
  • absence de tabac
  • absence de café
  • vessie non pleine
  • deux mesures à une minute d’intervalle

• Une vessie pleine peut augmenter la pression artérielle mesurée de 10 mmHg, et parler ou effectuer un travail de bureau peut l’augmenter de 5 mmHg.

📌 Le consensus en réanimation recommande de maintenir la pression artérielle moyenne au-dessus de 65 mmHg et la pression diastolique au-dessus de 40 mmHg; en cas d’hypertension chronique, l’objectif de pression moyenne est supérieur à 75 mmHg.

📖 11. Échanges capillaires et retour veineux

★ À maîtriser

• La diffusion est le mécanisme d’échange capillaire le plus important; les gaz et molécules liposolubles traversent les membranes, tandis que les ions et molécules polaires passent par des voies trans- ou interendothéliales remplies de liquide.

• La paroi capillaire est perméable à l’eau et aux solutés, mais imperméable aux protéines plasmatiques.

Compléments

• Les capillaires cérébraux sont serrés et dépourvus de pores, tandis que les capillaires hépatiques ont des pores volumineux.

• Le liquide extracellulaire comprend environ 10 L de liquide interstitiel et 3 L de plasma; la filtration nette capillaire globale est de 4 L/j, récupérée sous forme de lymphe.

• La filtration capillaire augmente lorsque les résistances artériolaires diminuent par vasodilatation inflammatoire et diminue lors d’une vasoconstriction.

• Le retour veineux augmente à l’inspiration.

📖 12. Insuffisance cardiaque décompensée

★ À maîtriser

• Les origines présentées sont : augmentation de postcharge avec surcharge systolique et cardiomyopathie hypertrophique, diminution de contractilité avec cardiomyopathie dilatée, augmentation de précharge avec surcharge diastolique

Compléments

• Les mécanismes de compensation comprennent : tachycardie, maintien du volume d’éjection systolique par remodelage, hypertrophie, dilatation éventuelle

• Les manifestations mentionnées comprennent :

  • hyperpression et turgescence veineuses
  • œdèmes
  • ascite
  • hydronatriurèse
  • hypervolémie
  • congestion pulmonaire
  • gros cœur dilaté
  • gros foie cardiaque

📊 Tableaux de synthèse

Mesure de la pression artérielle

Méthodes de mesure du débit cardiaque