Automaticité cardiaque et canaux ioniques

Organisation générale du système cardio-vasculaire

• Le système cardio-vasculaire comprend le cœur, les vaisseaux sanguins et le sang.
• Le cœur, avec une activité cyclique, maintient un gradient de pression pour la circulation sanguine.
• Les vaisseaux distribuent et ramènent le sang, agissant comme contenants.
• Le sang, mélange de cellules et de liquide, transporte diverses substances.

Organisation du système cardio-vasculaire

• La grande circulation, ou systémique, débute de l'aorte et se termine dans les veines caves à l'oreillette droite.
• La petite circulation, ou pulmonaire, est dédiée aux échanges gazeux entre le tronc de l'artère pulmonaire et les artères pulmonaires, se terminant à l'oreillette gauche.
• La circulation lymphatique, un système borgne, débute dans les tissus et se termine dans les gros troncs veineux, participant à la circulation systémique.

Système cardiocirculatoire

• Système de convection pour le transport, opposé aux systèmes de diffusion.
• Les systèmes de diffusion sont surtout situés dans des échanges gazeux et de tous les tissus périphériques.

Fonctions du système cardiocirculatoire

• Assurer les besoins métaboliques des tissus et transferts de signaux.
• Véhiculer les différents constituants (nutriments, hormones, gaz, ions, déchets).
• Thermorégulation du transfert de chaleur.

Histologie du cœur

• Le muscle cardiaque est automatique avec des contractions régulières sans contrôle volontaire.
• L'innervation autonome contrôle et module le fonctionnement du muscle cardiaque.

Différents types cellulaires du massif cardiaque

• Les cardiomyocytes représentent 30% des cellules et sont connectés par des jonctions intracellulaires pour la conduction ionique.
• Les fibroblastes ont un rôle majeur de renouvellement de la matrice extracellulaire.
• Les cellules endothéliales recouvrent les vaisseaux.
• Les télocytes forment un réseau interstitiel tridimensionnel participant à la communication intercellulaire.
• Entoure toutes les cellules, assure l'architecture du cœur et composés de collagène et de molécules complexes .

Tissu électrogénique

• Tissu spécialisé situé dans le myocarde, notamment dans les oreillettes et les ventricules
• Tissu assure le fonctionnement optimal du cœur.
• Il génère les impulsions électriques (automaticité), et assure la conduction avec contraction cardiaque coordonnée.

Types de cellules du tissu électrogénique

• Les cellules nodales dans les nœuds sinusal et auriculo-ventriculaire se dépolarisent spontanément.
• Les cellules se retrouvent dans les branches des faisceaux de His et le réseau de Purkinje.

Anatomie et cellules du tissu électrogénique

• Le nœud sinusal, lieu de genèse du potentiel d'action, est vascularisé par une branche de la coronaire droite.
• Situé dans la partie supérieure de l'oreillette droite
• Le réseau internodal reliant les oreillettes permet le fonctionnement cardiaque normal et optimal
• Le nœud auriculo-ventriculaire est un frein du potentiel d'action situé dans la partie basse de l'oreillette droite.
• Le faisceau de His est composé de branches vascularisées par la coronaire gauche.
• Le réseau de Purkinje permet une répartition rapide et homogène dans les deux ventricules.

Automaticité cardiaque

• Elle est assurée par des canaux ioniques, les médiateurs de signaux électriques, avec une forte densité aux jonctions intercellulaires.
• La structure est constituée de grosses glycoprotéines.
• Les mutations génétiques affectant les canaux peuvent entraîner des anomalies.

Types de canaux ioniques

• Les canaux dépendants des ligands sont activés par fixation de ligands.
• Les canaux dépendants du voltage sont sensibles aux variations du potentiel membranaire.
• Les canaux dépendants du voltage sont responsables du fonctionnement basal du cœur.

Potentiel d'action des cellules nodales

• Le potentiel de repos est instable, dépolarisant progressivement en raison de l'instabilité du potentiel de repos.
• Le déclenchement du potentiel d'action se produit quand le seuil est atteint.

Comparaison des potentiels d'action

• Les cellules nodales ont un potentiel de repos haut et instable, responsable d'une dépolarisation progressive et d'une repolarisation après.
• Les cardiomyocytes ont un potentiel de repos stable allant de -90 à -80 mV, et il est stable.

Automaticité des cellules nodales

• L'automaticité est due au canal If et à la fuite de Na+.
• La dépolarisation spontanée diffère selon les cellules.
• Le nœud sinusal, qui assure le rythme physiologique du cœur, possède la dépolarisation la plus rapide.

Types d'échappement en cas défaillance

• Si le nœud sinusal est défaillant , une autre partie du tissu électrogénique prend le relai.
• Si la prise en charge se fait par le nœud auriculo ventriculaire l'échappement est de 40 à 50 potentiels d'action par minute.
• Si la prise en charge se fait par le tissu ventriculaire l'échappement est de 20 à 30 potentiels d'action par minute.

Phases du potentiel d'action

• Phase 0 : Dépolarisation rapide (entrée de Na+).
• Phase 1 : Repolarisation initiale transitoire (petite sortie de K+).
• Phase 2 : Plateau (équilibre entre l'entrée de Ca2+ et la sortie de K).
• Phase 3 : Repolarisation (sortie massive de K+).
• Phase 4 : Retour au potentiel de repos (équilibre ionique rétabli par les pompes Na+/K+).

Chronologie de la conduction

• Le potentiel d'action naît dans le nœud sinusal avec une propagation à 0.5 m/s.
• La propagation dans les oreillettes est de 1 m/s.
• La dépolarisation du nœud auriculo-ventriculaire ralentit à 0.05 m/s.
• La propagation dans le faisceau de His accélère à 1 m/s.
• La propagation dans le réseau de Purkinje atteint 4 m/s.

Contraction cardiaque

• La contraction des oreillettes est quasi simultanée, suivie de la contraction des ventricules, permettant l'optimisation de la circulation sanguine.

Conduction au niveau des cardiomyocytes

• Les cardiomyocytes, entrelacés et adhérents, assurent la propagation grâce à des jonctions desmosomes et GAP.
• Les jonctions GAP = jonctions communicantes permettent la propagation rapide des potentiels d'action d'une cellule à l'autre

Période réfractaire

• Période pendant laquelle une cellule perd son excitabilité après un potentiel d'action.
• Pendant la période réfractaire, la cellule sera non excitable quoi qu'il arrive.
• Une cellule est éventuellement excitable si elle est capable de générer un nouveau potentiel d'action.
• Les cellules dépolarisables situées en aval dans le rythme normal permettent cela
• Propagation unidirectionnelle et antérograde : base du cœur vers la pointe.

Contrôle de l'automaticité et de la conduction

• Le cœur, bien que automatique, est contrôlé par le système nerveux autonome.
• Les relais sont des ganglions cervicaux et thoraciques, les nerfs cardiaques et le péricarde connectant au myocarde et à l'endocarde.
• Le système sympathique et le système parasympathique du SNA acheminent l'influx.
• Le Coeur est autant recevant d’informations que transmetteur de commandes. Relais ganglionnaires sensitifs

Système sympathique

• Il augmente la durée d'ouverture des canaux.
• Il active les récepteurs β-adrénergiques.
• Une cellule nodale a un potentiel de repos plus haut et une dépolarisation spontanée plus rapide, favorisant l'excitabilité et l'accélération de l'automaticité.
• La fréquence de décharge du nœud sinusal augmente et elle est de courte durée.
• Augmente la vitesse de conduction et la force de contraction des cardiomyocytes.

Système parasympathique

• La stimulation par l'acétylcholine augmente la conductance potassique.
• Elle diminue la vitesse de dépolarisation spontanée du nœud sinusal.
• elle Ralentit la conduction et diminue la force de contraction myocardique

Balance sympatho-vagale

• Dépend de la fréquence de décharge du nœud sinusal et de l'inhibition nerveuse autonome.
• La fréquence cardiaque intrinsèque est d'environ 100 bpm, mais elle varie selon chaque individu.
• Un frein vagal prédominant est nécessaire au repos pour l’homme.

Fréquence cardiaque

• La fréquence cardiaque mesurée au pouls est de 60 à 80 bpm.
• Nombreux sont les facteurs de modulation, notamment le système nerveux autonome, l'âge, la respiration et les hormones.
• L'entraînement sportif et le système cardio vasculaire ont une incidence
• L'interprétation de la fréquence cardiaque est délicate.

Anomalies de l'automaticité et de la conduction

• Les troubles du rythme cardiaque sont étudiés en rythmologie.
• La génétique permet d'identifier dse mutations sur les gènes liès aux troubles du rythme cardiaque.

Anomalies de l'automaticité et rythmes de remplacement sinusal

• Le rythme sinusal peut être remplacé par un rythme jonctionnel ou idioventriculaire si le noeud sinusal n'est plus effectif.
• Les foyers ectopiques auriculaires et ventriculaires peuvent accélérer le rythme cardiaque.

Anomalies de la conduction

• Les anomalies des connexions entre les cellules causent des anomalies de conduction.
• Les anomalies isolées ou associées sont considérées des variants de la normale.
• Bloc auriculo-ventriculaire est l'arrêt de fonctionnement électrique entre Auriculaires et Ventricules.
• Anomalies sur branche de faisceau de his sont fréquentes.

Mutations génétiques des canaux ioniques

• Les mutations identifiées sur les canaux ioniques sont à l'origine d'anormalies de structure et de fonction.

Messages importants du cours

• Le cœur fonctionne de façon automatique et a une période refractaire.

Ce cours aborde le rôle des canaux ioniques dans l'automaticité cardiaque, en particulier leur densité et fonction dans le cœur. Il couvre également l'impact des mutations génétiques sur les canaux ioniques et les fonctions des nœuds auriculo-ventriculaire et sinusal.