La Circulation Coronaire et Métabolisme Myocardique

La Circulation Coronaire

• La circulation coronaire est variable dans le temps et dans l'espace.
• Le rôle principal est d'adapter le débit coronaire aux besoins de la consommation myocardique.
• Elle joue un rôle fondamental dans la physiopathologie de la cardiopathie ischémique.

Particularités

• Le débit coronaire varie dans le temps, se concentrant principalement pendant la diastole.
• La circulation diffère dans l'espace, les couches sous-endocardiques étant moins irriguées.
• La circulation coronaire est systématisée.

Circulation Coronaire Systématisée

• L'artère interventriculaire antérieure (IVA) vascularise la paroi antérieure du ventricule gauche (VG), la pointe du VG et les 2/3 antérieurs du septum inter-ventriculaire.
• L'artère circonflexe vascularise la paroi latérale du VG.
• La coronaire droite vascularise la paroi inférieure et postérieure du VG, le 1/3 postérieur du septum inter-ventriculaire et le ventricule droit.

Métabolisme Myocardique

• Le métabolisme est principalement aérobie, utilisant les acides gras comme principal substrat énergétique, générant 130 molécules d'ATP.
• L'extraction myocardique en O2 est maximale au repos.
• L'apport énergétique dépend du débit coronaire.

Balance Énergétique du Myocarde

• Les apports sont assurés par le débit coronaire, représentant 4-5% du débit cardiaque et environ 80 ml/min/100g de myocarde.
• Le débit dépend de la pression diastolique aortique et de la durée de la diastole.
• La consommation myocardique est influencée par la précharge, la postcharge, la fréquence cardiaque (FC) et l'inotropisme.
• Le débit doit être adapté à la consommation.

Régulation du Débit Coronaire

• La régulation humorale implique la vasodilatation dépendante de l'endothélium (rôle du NO) et la vasodilatation indépendante de l'endothélium (rôle de l'adénosine et des métabolites).
• La régulation nerveuse est assurée par le système nerveux autonome.
  • Le système parasympathique a un effet vasodilatateur.
  • Le système sympathique a un faible effet vasoconstricteur, mais un effet vasodilatateur lors de l'effort (stimulation β2).

Régulation du Débit Cardiaque (suite)

• Le rôle du système nerveux sympathique (SN) est médié par la répartition des récepteurs α et β dans les artères coronaires épicardiques, les petites artères coronaires et les artérioles coronaires.

Ultrastructure de la Cellule Myocardique

• Le muscle cardiaque partage des propriétés avec les muscles lisses et squelettiques.
• Les cellules myocardiques sont striées, avec des sarcomères, mono ou binucléées, courtes et ramifiées.
• La structure interne contient des tubules T, un réticulum sarcoplasmique et des mitochondries occupant un tiers du volume cellulaire.

Mécanisme de la Contraction

• Le changement de longueur du sarcomère est lié au déplacement des filaments d'actine le long des filaments de myosine, consommant de l'ATP.

Couplage Excitation-Contraction Myocardique

• L'arrivée d'un potentiel d'action ouvre les canaux calciques.
• L'entrée de Ca2+ induit la libération de Ca2+ par les canaux de la ryanodine (RyR).
• La décharge de Ca2+ du réticulum sarcoplasmique (RS) produit un signal Ca2+.
• La liaison Ca2+/troponine induit la contraction.
• Le Ca2+ se détache de la troponine, induisant la relaxation.
• Le Ca2+ est pompé dans le RS (rôle de la Ca2+ ATPase).
• Le Ca2+ sort de la cellule en échange avec le Na+.
• La différence de concentration de Na+ est maintenue par la pompe Na+/K+ ATPase.

Organisation Générale du Système Cardiovasculaire

• Le système cardiovasculaire est une pompe cardiaque d'environ 300 g éjectant le sang dans un système vasculaire.
• Le cœur fonctionne de façon cyclique à une fréquence de 70 battements/min, éjectant environ 80 ml de sang à chaque battement.
• Le système vasculaire comprend les artères (sang cœur → organes) et les veines (sang organes → cœur).

Anatomie Fonctionnelle du Cœur

• Le cœur est dans le thorax, une pyramide à base supérieure et pointe inférieure, dans le médiastin entre les deux poumons.
• L'oreillette droite reçoit du sang pauvre en oxygène via les veines caves supérieure et inférieure, communiquant avec le ventricule droit par l'orifice tricuspide.
• Le ventricule droit, en forme de croissant, reçoit le sang de l'oreillette droite et l'éjecte dans l'artère pulmonaire.
• L'oreillette gauche reçoit les sangs riches en oxygène du poumon via les veines pulmonaires, communiquant avec le ventricule gauche par l'orifice mitral.
• Le ventricule gauche a une section circulaire et les parois plus épaisses que le ventricule droit, éjectant le sang dans l'aorte.
• Il sécrète le facteur atrial natriurétique (ANP : atrial natriuretic peptid).
• ANP entraîne une excrétion de sodium et diminue la pression artérielle.

Orifices Valvulaires

• L'orifice mitral a deux valves amarrées aux piliers du VG. La valve mitrale permet le passage du sang de l'oreillette gauche au ventricule gauche durant la diastole et empêche le reflux durant la systole.
• L'orifice tricuspide a trois feuillets, assurant le passage du sang de l'oreillette droite au ventricule droit durant la diastole et bloque le reflux durant la systole.
• L'orifice aortique a trois cuspes, permettant le passage du sang du VG à l'aorte durant la systole et empêche le reflux durant la diastole.
• L'orifice pulmonaire compte aussi trois cuspes et laisse le sang passer du VD vers l'artère pulmonaire lors de la systole et empêche le reflux lors de la diastole.

Organisation de la Circulation

• La grande circulation est la circulation nourricière avec l'aorte et ses branches pour le versant artériel, et les veines caves supérieure et inférieure pour le retour veineux.
• La petite circulation part du cœur droit (oreillette et ventricule), représentée par l'artère pulmonaire vers les poumons, avec un retour veineux des 4 veines pulmonaires dans l'oreillette gauche.

Le Cycle Cardiaque

• Le cœur est une pompe à fonctionnement intermittent avec des contractions spontanées séparées par des phases de repos.
  • La phase de contraction est la systole ; La phase de repos est la diastole.
• La systole auriculaire est la contraction des oreillettes ; La systole ventriculaire est la contraction des ventricules.
• Les mêmes phases du cycle cardiaque se produisent au niveau du cœur droit et gauche.

Phases du Cycle Cardiaque

• Remplissage Ventriculaire: Se fait en diastole et en deux phases :
  • Remplissage passif (2/3 du volume).
  • Remplissage actif (1/3) grâce à la systole auriculaire.
• La pression ventriculaire augmente et ferme la valve auriculo-ventriculaire à la fin du remplissage. La fermeture de la valve AV produit le premier bruit du cœur (B1).
• Contraction Iso-volumétrique: Valve AV et valve ventriculo-artérielle sont fermées. Le ventricule se contracte sans changement de volume. La pression augmente, mais reste inférieure à celle du vaisseau.
• Éjection Ventriculaire: Se déroule pendant la systole. La pression VG dépasse la pression aortique, ouvrant la valve aortique. Le sang est éjecté dans l'aorte (volume d'éjection systolique). La pression baisse et devient inférieure à la pression aortique, fermant la valve aortique.
• Relaxation Iso-volumétrique: Période entre la fermeture de la valve aortique et l'ouverture de la valve mitrale. Le ventricule se relâche sans changement de volume. Quand la pression VG est inférieure à celle de l'OG, la valve mitrale s'ouvre.

Flux Sanguin

• Le sang passe des oreillettes vers les ventricules, puis vers les vaisseaux.
• Les valves mitrales et tricuspides s'ouvrent en diastole et se ferment en systole.
• Les valves aortiques et pulmonaires s'ouvrent en systole et se ferment en diastole.

Analyse Hémodynamique du Cycle Cardiaque

• La boucle pression-volume ventriculaire gauche montre :
• Augmentation de la pression pendant le remplissage, dépassant la pression auriculaire et fermant la valve mitrale.
• Augmentation continue de la pression avec les deux valves fermées, sans changement de volume.
• Ouverture de la valve aortique quand la pression dépasse la pression aortique, débutant l'éjection.
• Diminution de la pression en-dessous de la pression aortique, fermant la valve aortique.
• Début de la relaxation iso-volumique.
• La pression devient inférieure à celle de l'OG, ouvrant la valve mitrale et débutant le remplissage.

Courbes de Pression

• La courbe de pression auriculaire comprend des ondes (a, C, V) et des creux (X, Y, Z).
  • L'onde "a" correspond à la contraction auriculaire.
  • Le creux Z correspond à la fermeture AV.
• L'onde C est le bombardement de la valve AV dans l'oreillette.
• Le creux X est la diminution de la pression liée à la baisse de l’anneau AV.
• L'onde V le remplissage auriculaire. - Creux Y passage sang oreillette vers le ventricule.
• La pression auriculaire droite moyenne est de 1-4 mmHg.
• La pression auriculaire gauche moyenne est de 5-10 mmHg.
• La pression augmente pendant la contraction isovolumétrique.
  • La courbe de pression ventriculaire augmente jusqu'à un pic durant l'éjection, puis chute jusqu'à la fermeture aortique.
• La pression continue de diminuer durant la phase de relaxation isovolumétrique, qui se termine par l'ouverture de la mitrale.

Genèse des Bruits Cardiaques

• Les bruits cardiaques auscultés sont des bruits de fermeture des valves.
  • Le premier bruit (B1) correspond à la fermeture des valves mitrale et tricuspide.
  • Le deuxième bruit (B2) correspond à la fermeture des valves aortique et pulmonaire.
  • Entre B1 et B2, il y a un petit silence (systole) ; Entre B2 et B1, un grand silence (diastole).
• Les normales des pressions ventriculaires : -VG : 90-120/5-10 mmHg. -VD : 25-30/1-4 mmHg.

Débit Cardiaque

• Les déterminants du débit cardiaque incluent le volume d'éjection systolique (VES) et la fréquence cardiaque (FC).
• Débit cardiaque (DC) = Volume d'éjection systolique (VES) X Fréquence cardiaque (FC)

Volume d'Éjection Systolique (VES)

• VES est le volume éjecté par le ventricule à chaque battement.
• VES = Volume télédiastolique (VTD) - Volume télésystolique (VTS)
• VES est d'environ 80 ml.

Fréquence Cardiaque

• La fréquence cardiaque moyenne est entre 60 et 100 battements/min.

Déterminants du Débit Cardiaque

• La précharge est le degré d'étirement des sarcomères avant la systole, dépendant du retour veineux, de l'état des valves AV et de la compliance ventriculaire.
• La postcharge est le stress que le ventricule doit surmonter pour éjecter le sang, représentée par les résistances systémiques artériolaires.
• L'inotropisme est la qualité de la contraction ventriculaire.

Régulation du Débit Cardiaque

• La régulation intrinsèque est la Loi de Franck-Starling.
• La régulation nerveuse implique le système nerveux.

Frank-Starling

• Le volume d'éjection systolique (VES) dépend du volume télédiastolique (VTD).
• L'augmentation de la précharge augmente le VTD et l'étirement des sarcomères, augmentant ainsi la force contractile et le VES, ce qui augmente le débit cardiaque (DC).

Régulation Nerveuse

• Système nerveux sympathique (SN) :
  • La stimulation des récepteurs β1 cause une tachycardie (effet chronotrope +) et augmente la force contractile du ventricule (effet inotrope +).
• SN parasympathique provoque une bradycardie.

Méthodes de Mesure

• Les méthodes de mesure du débit cardiaque comprennent la méthode de Fick, la thermodilution, l'échographie Doppler cardiaque et l'IRM.

Variations du Débit Cardiaque

• Des facteurs comme l'exercice physique, la fièvre, l'anémie et l'hyperthyroïdie augmentent le débit cardiaque.
• L'insuffisance cardiaque diminue le débit cardiaque.

Introduction à la Pression Artérielle

• La pression règne dans le système artériel pendant un cycle cardiaque.
• C'est un paramètre physiologique fondamental pour la perfusion des organes.
• Elle a une régulation complexe impliquant le système cardiaque, neuro-hormonal et rénal.
• L'hypertension artérielle se définit par l'élévation de la pression artérielle.

Déterminants de la Pression Artérielle

• La pression artérielle moyenne (PAM) est le produit du débit cardiaque (DC) et des résistances vasculaires systémiques (RVS).
• Résistance vasculaire systémique (RVS) = 8 l μ/π r4 (loi de Poiseuille).
  • l : Longueur.
  • μ : viscosité.
  • r : rayon du vaisseau.

Rayon du Vaisseau

• Dépend de la vasomotricité artériolaire, sous le contrôle des cellules musculaires lisses.
• La vasoconstriction diminue le rayon; la vasodilatation augmente le rayon.

Régulation de la Pression Artérielle

• À court terme : Barorécepteurs et boucle baroréflexe (sympathique, parasympathique).
• À moyen/long terme : SRAA (système rénine-angiotensine-aldostérone), peptide natriurétique, bradykinine, endothéline, relation pression natriurèse.

Système Nerveux dans la Régulation Tensionnelle

• Les barorécepteurs du bulbe carotidien et de la crosse aortique détectent le niveau tensionnel.
• Des décharges des afférences baroréceptrices atteignent les centres bulbaires.
• Modification de l'activité du SNA (sympathique et parasympathique) cause des effets cardiaques et vasculaires, impactant la pression artérielle.

Élévation de la Pression Artérielle

• Détectée par les barorécepteurs, menant à la stimulation parasympathique et à l'inhibition sympathique.
• Réduit la bradycardie et cause la vasodilatation.
• Diminution de la pression artérielle.

Baisse de la Pression Artérielle

• Détectée par les barorécepteurs, menant à la stimulation sympathique et à l'inhibition parasympathique.
• Cause une tachycardie et une vasoconstriction.
• Augmentation de la pression artérielle.

Rôle du Système Rénine-Angiotensine-Aldostérone (SRAA)

• Le foie produit l'Angiotensinogène à transformer.
• Rénine (rein) transforme Angiotensinogène en Angiotensine I.
• Enzyme de conversion (poumons et vaisseaux) transforme Angiotensine I en Angiotensine II.
• L' Angiotensine II provoque une vasoconstriction, la libération d'aldostérone et la stimulation sympathique.

Relation Natriurèse-Pression

• La régulation de la pression artérielle est liée à l'excrétion urinaire de sodium(natriurèse).

Facteurs Affectant la Pression Artérielle Liés à l'Âge

• Avec le vieillissement, il y a une réduction et altération de l'élastine, une accumulation de calcium dans la paroi artérielle et une augmentation du collagène.
• Cela augmente la rigidité artérielle et diminue la compliance artérielle.
• La pression artérielle systolique (PAS) augmente et la pression artérielle diastolique (PAD) diminue avec l'âge, augmentant la pression pulsée (PP), un marqueur de la rigidité artérielle.

Pression Centrale

• La pression qui règne à l’intérieur de l’aorte.
• Elle peut être mesurée d’une façon non invasive.

Onde de Pouls

• À chaque systole, une onde incidente est générée dans l’arbre artériel.Elle se propage de façon centrifuge à la vitesse de l’onde du pouls(VOP).
• Au niveau des bifurcations, elle génèré une onde réfléchie qui revient vers le cœur à la même vitesse.
• La PA (pression artérielle) systolique augmente progressivement le long de l’arbre artériel.
• La PA diastolique reste constante et la valeur de la pression pulsée augmente également.

Seuils Tensionnels

• Hypertension: >= 140/90
• Pression élevée: 120-139 / 70 - 89
• Pression non élevée <120/70

Méthodes de Mesure

• Mesure invasive : Cathétérisme artériel.
• Mesures non invasives: Méthode manuelle, méthode automatique (auto-mesure), MAPA (mesure ambulatoire de la pression artérielle).

Messages à Retenir sur la Pression Artérielle

• La pression artérielle dépend du débit cardiaque et des résistances vasculaires systémiques.
• La vasomotricité artériolaire règle le niveau des résistances vasculaires systémiques
• La régulation de la pression artérielle est cardiaque, neuro-hormonale et rénale.
• Le profil tensionnel change avec l'âge.
• une tension peut augmenter et être responsable de l’hypertension artérielle
• La mesure de la tension se fait de façon non invasive en consultation et en ambulatoire.