Physiologie cardiaque et contraction musculaire

Introduction au système cardiovasculaire

• La session 1 introduit le système cardiovasculaire, donnée par le Dr François Simard, cardiologue à l'Institut de cardiologie de Montréal, le 15 octobre 2024.
• Les objectifs de la session incluent la description de la cellule myocardique, le potentiel d'action et l'unité contractile, ainsi que l'anatomie cardiaque (valves, cavités, système de conduction et péricarde).
• La référence principale utilisée est Marieb, 6e édition française. Les chapitres 9 et 18 sont mentionnés.

Cellules myocardiques

• Les cellules cardiaques sont classées en deux catégories:
  • Cellules contractiles (non-nodales) : majorité des cardiomyocytes formant le réseau des forces contractiles (catégories B et E)
  • Cellules cardionectrices (nodales) : système spécialisé pour propager l'influx nerveux, entraînant une contraction cardiaque synchrone (catégorie D)

Cellules contractiles -> Unité contractile

• Le myocyte cardiaque, l'unité contractile de base, est composé d'une structure striée, composée de myofilaments.
• Principalement contient un ou deux noyaux.
• A un haut pourcentage de mitochondries (25% à 35% du volume cellulaire).
• Connecté à d'autres myocytes par des disques intercalaires.

Structure du cardiomyocyte

• Les cardiomyocytes sont courts et striés, avec des myofilaments multiples
• Les cellules possèdent un ou deux noyaux
• Les mitochondries représentent 25 à 35% du volume cellulaire.
• Les cellules sont connectées par des disques intercalaires.

Myofilaments

• Les myofilaments sont composés de:
  • Actine (site de liaison à la myosine, environ 3000 par myofibrille)
  • Myosine (divisée en têtes qui se lient à l'actine, env. 1500 unités par filament)
  • Tropomyosine
  • Troponine

Myofilaments - filaments épais

• Un filament épais contient environ 1500 unités de myosine.
• La myosine est divisée en deux sections : les têtes de myosine qui interagissent avec l'actine (filaments fins) et la portion active.

Myofilaments - filaments minces

• L'actine est le site de liaison pour la myosine.
• Deux brins d'actine enroulés en spirale constituent la majeure partie du filament mince.

Protéines de régulation

• La tropomyosine est une protéine fibreuse qui maintient l'organisation du filament et empêche l'interaction myosine/actine au repos.
• La troponine est une protéine stabilisatrice composée de trois sous-unités (actine, tropomyosine, calcium).

Rôle du calcium

• La troponine, une protéine stabilisatrice, empêche initialement l'interaction entre la myosine et l'actine
• La liaison du calcium à la troponine modifie sa conformation, ainsi que celle de la tropomyosine, exposant les sites de liaison à la myosine.

Liaison actine-myosine

• Après la liaison du calcium à la troponine, les protéines d'actine et myosine se connectent
• Le changement de la conformation des têtes de myosine entraîne un mouvement translationnel.
• Ce processus nécessite de l'ATP.

Contraction

• La contraction est le résultat du chevauchement des filaments de myosine et d'actine.
• Ce processus est indépendant de la volonté et comporte plusieurs phases (inclusions calciques lentes et rapides et production d’ATP).

Contraction (2)

• La contraction est déclenchée par l'afflux de calcium dans l'espace intracellulaire
• Un influx lent (10-20%) et un rapide (80-90%) de calcium sont déclenchées.

Contraction (3)

• La réaction de liaison entre l'actine et la myosine nécessite de l'ATP.
• Le métabolisme cardiaque est principalement aérobique (utilisation de glucides) mais peut aussi utiliser les acides gras libres et les lactates.

Potentiel d'action

• Les cellules possèdent un potentiel de repos par rapport au compartiment extracellulaire qui est négatif
• Un potentiel d'action est un changement rapide dans le potentiel de membrane qui provoque une contraction musculaire.
• Le processus est binaire et irréversible une fois déclenché.

Potentiel d'action cardiomyocytes (non-nodales)

• Le potentiel d'action des cardiomyocytes non-nodales se caractérise par 4 phases (phases 0, 1, 2 et 3) qui impliquent l'activation et l'inactivation des canaux ioniques (sodium et calcium).
• Phase 4: Recyclage du calcium dans le réticulum sarcoplasmique

Sarcolemme

• Le sarcolemme est une membrane qui recouvre les cellules et s'invagine, comprenant les tubules transverses et le réticulum sarcoplasmique.
• Un grand partie du calcium de l'organisme est contenu dans le réticulum sarcoplasmique et déclenchent la liaison myosine-actine

Disques intercalaires

• Afin de garder une synchronisation entre les unités contractiles, les cellules cardiaques sont connectées par des jonctions électriques (jonctions ouvertes, permettant le passage d'ions pour transmettre le potentiel) et mécaniques (desmosomes).

Endomysium

• Le tissu conjonctif qui entoure les cardiomyocytes (fibre) et est relié au squelette du cœur.
• Le tissu contient les capillaires qui apportent l'oxygène nécessaire à l'activité cardiaque.

Myocarde

• Le myocarde est la couche musculaire du cœur, constituée majoritairement de cellules contractiles (cardiomyocytes) qui génèrent la force de contraction.
• Le myocarde a une structure, support, vascularisation et inclut une partie du système de conduction cardiaque

Épicarde

• L'épicarde est un synonyme du péricarde séreux viscéral.
• Il n'a pas de rôle physiologique particulier.

Valves

• Les valves cardiaques permettent un écoulement unidirectionnel du sang à travers le cœur.
• Les valves atrio-ventriculaires (mitrale et tricuspide) et les valves semi-lunaires (aortique et pulmonaire) sont décrites. Plus particulièrement leur composition et leur fonctionnement.

Valves atrio-ventriculaires

• Séparent les oreillettes et les ventricules.
• Préviennent le reflux du sang des ventricules vers les oreillettes.

Appareil sous-valvulaire

• Les valves atrio-ventriculaires sont soutenues par des cordages tendineux qui s'attachent aux muscles papillaires, jouant un rôle important dans la maintenance de la géométrie ventricular pendant la systole (pour éviter le reflux du sang).

Valves semi-lunares

• Situées entre les ventricules et les gros vaisseaux
• Constituées de 3 feuillets.

Cycle cardiaque

• Le cycle cardiaque est le processus coordonné des contractions et des relâchements du cœur, permettant la circulation du sang.
• Un cycle comprend plusieurs événements synchronisés pour assurer le bon flux sanguin.

Anatomie des oreillettes

• Les oreillettes reçoivent le sang veineux et se vident dans les ventricules.
• Les oreillettes sont divisées en droite et gauche.
• Elles sont séparées par le septum inter-auriculaire
• Leurs structures et leurs particularités sont décrites.

Anatomie des ventricules

• Les ventricules sont les pompes principales du cœur, responsable de l'éjection du sang dans les grandes artères.
• Ils se divisent en ventricule droit et gauche, qui ont des fonctions et des structures différentes.
• Leurs structures et leurs particularités sont décrites.

Composition de la paroi du coeur

• La paroi du cœur est composée de trois couches épaissies : l'endocarde, le myocarde et l'épicarde.

Péricarde

• Le cœur est recouvert par le péricarde, une enveloppe formée du péricarde fibreux et du péricarde séreux (viscéral et pariétal).
• La cavité péricardique contient un fluide lubrifiant.

Rôle du péricarde

• Le péricarde joue un rôle de protection physique du cœur et prévient sa sur-dilatation.
• Il est relié à d'autres structures thoraciques

Système cardionecteur

• Le système cardionecteur coordonne les contractions cardiaques.
• Il comprend le nœud sinusal, le nœud auriculo-ventriculaire, le faisceau auriculo-ventriculaire, et les branches et les myofibres de conduction de Purkinje.

Question-type (exemples)

• Laquelle de ces veines ne se drainent pas dans l'oreillette droite ? (Réponse : C)
• Laquelle de ces structures du système cardionecteur n'est pas située à l'étage ventriculaire ? (Réponse : C)

Ce quiz explore les types de cellules présents dans le cœur et les mécanismes de contraction musculaire. Il aborde des sujets comme le rôle des cellules cardionectrices, les myofilaments, et le processus de liaison du calcium. Testez vos connaissances sur la physiologie cardiaque !