Cycle cardiaque - L. MONCONDUIT PDF

UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Cycle cardiaque I- Cycle cardiaque : systole et diastole Le cycle cardiaque est caractérisé par une succession de phases de relaxation appelé diastole, et de phases de contraction que l’on appelle systole. Ce...

UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Cycle cardiaque I- Cycle cardiaque : systole et diastole Le cycle cardiaque est caractérisé par une succession de phases de relaxation appelé diastole, et de phases de contraction que l’on appelle systole. Cette alternance de diastole et de systole concerne les 4 cavités cardiaques : les 2 atria (droit et gauche) et les 2 ventricules (droit et gauche). Pendant la diastole, au niveau des ventricules, les muscles vont donc être relâchés. Les cavités ventriculaires sont élargies, ce qui signifie que leur volume va être beaucoup plus important que lors de la phase de contraction. La systole et la diastole n’ont pas la même durée : - la systole dure environ ¼ de seconde, soit 250ms - la durée de la diastole est variable et dépend de la fréquence cardiaque (ex : pour une fréquence de 70 battements par minute elle sera d’environ 0,55 secondes) NB : atria = pluriel d’atrium Le rôle du cœur est d’éjecter le sang avec suffisamment de force et de pression pour aller vasculariser chaque cellule de l’organisme. Durant la diastole, on va d’abord avoir une phase de remplissage. En effet, les cavités ventriculaires sont relâchées et donc élargies et vont pouvoir se remplir du sang issu des veines caves, à droite, et des veines pulmonaires, à gauche. Ce sang transite à travers chaque atrium avant d’atteindre le ventricule car les valves atrio- ventriculaires sont ouvertes pendant la diastole. Lors de la systole, c’est la phase de contraction des atria puis des ventricules, et cette phase de contraction permet de réduire de façon brutale l’espace intérieur des cavités cardiaques, si bien que le sang va être expulsé des ventricules vers l’artère pulmonaire, à droite, et l’aorte, à gauche. Après cette phase de systole on revient à une phase de diastole : la musculature va se relâcher, les cavités s’élargissent à nouveau et se remplissent du sang. Cours rédigé par Terry CHAPPE page 1 sur 4 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT II- Détails des différentes phases On débute à partir de la systole atriale. A- Systole atriale Les systoles atriales et ventriculaires ne sont pas simultanées. En effet, la contraction des atria aura lieu une fraction de seconde avant celle des ventricules (0.12 à 0.20 secondes). Pendant la systole atriale, la contraction va permettre le remplissage actif du ventricule. Cette phase contribue pour 10 à 20% du remplissage ventriculaire, les 80 à 90% restants ayant eu lieu pendant la diastole. B- Début de la diastole atriale et systole ventriculaire En 2ème étape, débute la systole ventriculaire, alors que les atria entrent en diastole. Cette contraction ventriculaire va entrainer une augmentation de la pression à l’intérieur des ventricules. A ce moment, les valves atrio-ventriculaires vont se fermer, mais les valves artérielles ne sont pas encore ouvertes : on est dans une phase de contraction iso-volumétrique, c’est-à-dire une phase de contraction sans changement de volume. La fermeture des valves atrio-ventriculaires permet d’éviter que le sang ne reflue dans les atria pendant cette phase de contraction ventriculaire. En 3ème étape, suite à la contraction de la paroi musculaire du ventricule, la pression ventriculaire augmente suffisamment pour permettre l’ouverture des valves artérielles et l’éjection du sang dans les artères. C- Diastole ventriculaire Enfin, en 4étape, le ventricule repasse en diastole lorsque les muscles se relâchent progressivement. Dans un premier temps, avec la diminution de la pression dû à ce relâchement, on a une fermeture des valves artérielles. Mais il faut encore attendre un relâchement total pour observer l’ouverture des valves atrio-ventriculaires permettant à nouveau le remplissage ventriculaire par le sang veineux. Cours rédigé par Terry CHAPPE page 2 sur 4 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT III- Cycle cardiaque en fonction de l’ECG On ne peut pas avoir de contraction musculaire sans avoir au préalable une dépolarisation des cellules, c’est-à-dire un phénomène électrique. Ce phénomène électrique est justement enregistré sous la forme de l’ECG. Ainsi d’un point de vue temporel, on a d’abord une dépolarisation des cellules cardiaques qui va provoquer la contraction des myocytes contractiles. Puis on observe d’abord la repolarisation des cellules avant la relaxation musculaire. Ainsi pour résumer, on a l’onde P qui est l’onde de dépolarisation atriale qui va provoquer la systole atriale. Ensuite vient quelques millisecondes plus tard l’onde de dépolarisation ventriculaire QRS qui provoque la systole ventriculaire. Pendant ce temps, les atria eux sont repassées en diastole. Le décalage entre les deux ondes de dépolarisation explique le décalage entre les systoles atriales et ventriculaires. Enfin le cycle cardiaque se termine par l’onde T de repolarisation, qui entraine la diastole ventriculaire. Lors de l’auscultation au stéthoscope, on peut entendre deux bruits : - Le bruit B1 qui correspond à la fermeture des valves atrio-ventriculaires après le début de la systole ventriculaire. C’est un bruit résonnant et fort. - Le bruit B2 qui correspond à la fermeture des valves artérielles au début de la diastole ventriculaire. C’est un bruit sec et court, moins fort que B1. Cours rédigé par Terry CHAPPE page 3 sur 4 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Chez le jeune, avec un silence complet, on peut parfois entendre le bruit B3 qui correspond au bruit produit par les turbulences lorsque le ventricule se remplit. Il y a aussi le bruit B4 qui correspond à la systole auriculaire. Enregistrement où on entend les bruits du cœur : https://youtu.be/Y02JDEQJLig IV- Petite annexe Voici un petit schéma qu’on nous a donné en deuxième année, et qui permet de bien visualiser le cycle cardiaque, et de bien comprendre les phases isovolumétriques. Ça permet de bien visualiser où se trouvent les systoles, diastoles, et ouvertures et fermetures des valve (ce schéma est valable pour le ventricule gauche). 1 : phase de contraction isovolumétrique 2 : éjection 3 : relâchement isovolumétrique 4 : remplissage OAo : ouverture de la valve aortique FAo : fermeture de la valve aortique OM : ouverture de la valve mitrale FM : fermeture de la valve mitrale Cours rédigé par Terry CHAPPE page 4 sur 4 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Cycle cardiaque En fonction des différentes étapes du cycle cardiaque, il y a des variations de volume et de pression dans les ventricules. A gauche sur le schéma, on peut voir la courbe de pression (en ordonné) en fonction du volume (en abscisse) au niveau du ventricule gauche. La flèche rouge en bas indique la valeur la plus basse aussi bien pour la pression que pour le volume ventriculaire. On constate à partir de la flèche une augmentation du volume qui est due au remplissage du ventricule durant la diastole atriale dans un premier temps puis la systole atriale. Cette augmentation du volume entraîne une petite augmentation de la pression ventriculaire, qui est due à la pression exercée par le sang au niveau des parois du cœur. On atteint le point A qui est le point de volume télédiastolique : il s’agit du volume de sang dans le ventricule à la fin de la diastole ventriculaire. Ce point correspond également au point de pression télédiastolique. A partir de ce point A, il n’y a plus de variation du volume mais une très importante hausse de la pression ventriculaire. Nous sommes ici au début de la systole ventriculaire qui correspond à la contraction du muscle ventriculaire ; c’est la phase dite de contraction isovolumétrique du ventricule puisqu’il n’y a pas de variation de volume. Le sang ne peut ni entrer ni sortir du ventricule car la pression en augmentant est assez importante pour fermer la valve atrio-ventriculaire (ici la valve mitrale) mais pas assez pour permettre l’ouverture des valves artériels (ici la valve aortique). Une fois que la pression est assez élevée pour ouvrir la valve aortique, on entre dans la phase d’éjection ventriculaire. A partir de ce moment, l’augmentation de la pression devient plus faible et le volume sanguin contenu dans le ventricule diminue jusqu’au point B qui correspond au point de volume télésystolique : c’est le volume de sang qui reste dans le ventricule à la fin de la systole ventriculaire. A partir du point B on constate une diminution de la pression, on est dans la phase de la diastole atriale et de la diastole ventriculaire où le muscle cardiaque se relâche. Pendant toute cette phase, la Cours rédigé par William GALLOIS page 1 sur 2 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT pression n’est plus assez forte pour maintenir la valve aortique ouverte mais elle n’est pas encore assez faible pour permettre l’ouverture de la valve mitrale ; il n’y a donc ni entrée ni sortie de sang dans le ventricule. On parle de phase de relaxation isovolumétrique. Il faut attendre d’avoir atteint le point de pression le plus bas (indiqué par la flèche), c’est-à-dire lorsque la pression du ventricule devient plus faible que la pression atriale pour permettre à la valve mitrale de s’ouvrir. A partir de là, le cycle peut recommencer, avec le début du remplissage ventriculaire. La figure ci-dessous montre l’évolution des pressions ventriculaire et aortique ainsi que du volume ventriculaire en fonction des différentes phases du cycle (indiqués par les numéros à droite) ainsi que des bruits du cœur et des cycles de contraction/relaxation Sur la partie haute du schéma on peut voir que la distinction est faite entre la relaxation et la distension du ventricule ; en effet au début de la diastole, les fibres musculaires se relâchent, revenant à leur point d’équilibre. Par la suite, plus le volume sanguin va augmenter, plus cela va créer une distension de ces fibres comme si on étirait un élastique. Cours rédigé par William GALLOIS page 2 sur 2 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Les déterminants du débit cardiaque (nouvelle version) I- Le débit cardiaque en quelques chiffres Rappel : le cœur est la pompe qui permet d’éjecter le sang dans les circulations pulmonaire et systémique. Le débit cardiaque correspond au volume de sang éjecté par minute ; il est compris entre 4 et 8L par minute au repos et peut augmenter jusqu’à 30L/min à l’effort (augmentation de la FC et du VES). Il représente le volume éjecté par chaque ventricule pris séparément et non au total. Le débit cardiaque est le résultat de la fréquence cardiaque multipliée par le volume d’éjection systolique. La fréquence cardiaque est comprise en moyenne entre 60 et 100 battements/min au repos. Pour connaître la fréquence maximale, on soustrait son âge à 220 pour un homme et à 200 pour une femme. Le volume d’éjection systolique (= VES) correspond quant à lui au résultat de la soustraction entre le volume télédiastolique et le volume télésystolique. Rappel : le VTD est le volume contenu dans le ventricule à la fin de la diastole, et le VTS le volume de sang dans le ventricule à la fin de la systole. FC = 60-100 bpm au repos FCmax = 220 – âge (pour les hommes) ou 200-âge (pour les femmes Cours rédigé par William GALLOIS page 1 sur 5 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT II- Les déterminants du débit cardiaque Ce sont des facteurs qui vont influencer le débit cardiaque soit en l’augmentant soit en le diminuant. Ces facteurs vont jouer sur la fréquence cardiaque d’une part et d’autre part sur le VES grâce à : la précharge la contractilité du ventricule la postcharge Les facteurs qui modulent le débit cardiaque sont appelés facteurs chronotropes (ils peuvent être positifs ou négatifs). Ce sont des facteurs qui vont augmenter ou diminuer la fréquence cardiaque : ▪ Parmi les facteurs chronotropes positifs, il y a le système nerveux sympathique qui libère de la Noradrénaline, des hormones tel que l’adrénaline et la Noradrénaline (synthétisées par les glandes surrénales) et les hormones thyroïdiennes (synthétisées par la glande thyroïde). On peut citer également des facteurs ponctuels tels que la fièvre et la douleur. ▪ Parmi les facteurs chronotropes négatifs, on peut citer le système parasympathique qui libère de l’acétylcholine, l’âge (qui intervient dans le calcul de la fréquence maximale → plus on vieillit plus la fréquence diminue), et l’activité physique. NB : un sportif va muscler son cœur, donc éjecter plus de sang à chaque battement. Au repos on a tous à peu près le même débit cardiaque. Pour maintenir ce débit, si on éjecte plus de sang à chaque battement, on va donc diminuer la fréquence des battements. III- Les déterminants du VES A) La précharge Elle est proportionnelle à la quantité de sang accumulée dans le ventricule à la fin de la diastole juste avant le début de la contraction. Elle reflète le degré d’étirement des fibres musculaires qui résulte de cette accumulation de sang. La précharge dépend de la durée de la diastole, de la compliance et du retour veineux. Cours rédigé par William GALLOIS page 2 sur 5 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Le retour veineux des membres jusqu’au cœur se fait grâce à trois pompes : La pompe musculaire : surtout utile pour les membres supérieurs, où il va falloir combattre la gravité pour faire remonter le sang jusqu’au thorax ; il existe des valves ou valvules au niveau de ces vaisseaux. Lorsque le muscle se contracte, il exerce une pression sur la veine permettant le mouvement du sang aussi bien vers le haut que vers le bas. Mais les valves situées plus bas que le point de pression, du fait de leur conformation vont se fermer sous l’effet de cette pression, tandis que celles situées plus haut que le point de pression vont s’ouvrir : le sang peut ainsi remonter (d’où l’utilité de marcher ou d’utiliser des bas de contention dans les avions pour éviter au sang de stagner dans les jambes). La pompe respiratoire : lorsqu’on inspire, on va contracter le diaphragme ce qui compresse les organes abdominaux et entraîne une augmentation de la pression à ce niveau. Dans le même temps, l’inspiration provoque une diminution de la pression en intra thoracique. Le sang allant des plus hautes pressions vers les plus basses , il va remonter en région thoracique. La pompe cardiaque : lorsque les valves atrio-ventriculaires sont ouvertes, le sang va dans le ventricule, ce qui crée une pompe attirant le sang des veines caves comme une aspiration et ce qui permet donc le retour veineux jusqu’au cœur. Ainsi plus le retour veineux va être important et plus il va durer longtemps et plus il y aura du sang dans le ventricule à la fin de la diastole (VTD) La compliance ventriculaire : capacité du ventricule à se laisse distendre lorsque le sang s’accumule et la pression augmente : elle dépend de l’élasticité de la paroi du ventricule et amène à un étirement plus ou moins important des fibres musculaires. Cours rédigé par William GALLOIS page 3 sur 5 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT B) La contractilité La loi de Frank-Starling va jouer sur la capacité du ventricule à se contracter. Sur ce schéma on voit le volume d’éjection ventriculaire en fonction du VTD ou également en fonction de la longueur des sarcomères (le volume de sang que pourra contenir le ventricule va entraîner une modification de la longueur des fibres musculaires et donc des sarcomères) Ainsi : → Plus le VTD est grand, plus le sarcomère se distend. → Plus les sarcomères sont distendus, plus la force de contraction sera importante. Un plus grand VTD et une distension des fibres musculaires aboutissent à un volume sanguin éjecté plus important pendant la systole. Cette loi est un des éléments qui va modifier la contractilité du ventricule. Comme on peut le voir sur la courbe, la loi de Frank Sterling dépend aussi de stimulations inotropes qui vont jouer sur la contractilité : Des stimulations inotropes positives : système sympathique avec comme neuromédiateur la Noradrénaline, l’adrénaline, ainsi que les hormones thyroïdiennes, mais aussi une augmentation de calcium indispensable à la contraction musculaire. Des stimulations inotropes négatives, représenté ici en bleu : l’activation du parasympathique avec la libération de l’acétylcholine et une diminution des canaux calciques. C) La post-charge La post charge représente toutes les forces qui vont s’opposer à l’éjection du sang. Quand le sang circule dans les vaisseaux sanguins, il va frotter contre les parois et former une résistance vasculaire qui va s’opposer à l’éjection systolique. On va avoir une pression dans les artères à laquelle l’éjection doit être supérieur, elle de 20mmmHg au niveau des artères et de 80mmHg environ au niveau de l’aorte. Cette pression par ailleurs va varier en fonction de la vasomotricité (capacité des vaisseaux à se contracter ou se dilater). Cours rédigé par William GALLOIS page 4 sur 5 UE 2 - Physiologie L. MONCONDUIT Dans le cas d’une hypertension ou d’un rétrécissement des artères, la résistance sera accrue et il faudra donc une plus grande force de contraction pour compenser cette résistance et pouvoir éjecter le même volume de sang au repos. En résumé : Le débit cardiaque dépend de la fréquence cardiaque elle-même régulée par le système nerveux autonome et les hormones. On a d’autres facteurs comme l’âge, l’entrainement sportif, la température (la fièvre) qui peuvent moduler cette fréquence cardiaque. D’autres parts de nombreux facteurs agiront sur le VES en agissant sur la précharge, la contractilité et la post charge. A leur tour ces 3 éléments augmenteront ou diminueront les VTD et VTS. Cours rédigé par William GALLOIS page 5 sur 5