Mécanisme de contraction et systole auriculaire
La contraction du myocarde se produit grâce à l'interaction des protéines d'actine et de myosine en présence d'ions calcium. Contrairement aux muscles squelettiques, les cardiomyocytes reçoivent du $Ca^{2+}$ non seulement du réticulum endoplasmique, mais aussi du milieu extracellulaire. Ce phénomène est appelé « décharge calcique ».
Le cycle commence par la systole auriculaire, qui dure 110 ms à droite et 100 ms à gauche. À ce moment, le sang est éjecté dans les ventricules. Les auricules jouent un rôle important : elles assurent la distension nécessaire des oreillettes et agissent comme une pompe supplémentaire. Les moitiés droite et gauche du cœur se contractent de manière quasi simultanée, avec une asynchronie minimale due aux caractéristiques de propagation de l'excitation.
Période de tension et éjection sanguine
La systole ventriculaire commence par la période de tension, qui se compose de deux étapes :
- Contraction asynchrone.
- Contraction isovolumétrique : les cardiomyocytes se tendent mais ne se raccourcissent pas. Le volume des cavités ne change pas, car le sang est incompressible et toutes les valves sont fermées.
Dès que la pression dans le ventricule droit atteint 15 mmHg et celle dans le ventricule gauche 80 mmHg, les valves sigmoïdes s'ouvrent et le sang se précipite dans les vaisseaux.
Pendant ce temps, les valves atrioventriculaires (mitrale et tricuspide) sont fermées. Pour empêcher les cuspidides de se retourner dans les oreillettes (prolapsus), elles sont maintenues par les cordages tendineux attachés aux muscles papillaires en contraction. Ces cordages jouent également un rôle d'amortisseurs en absorbant le choc hydraulique.
Relaxation et diastole
Lorsque les ventricules commencent à se relâcher, la pression en leur sein chute en dessous de celle de l'aorte et du tronc pulmonaire. Le sang reflue, remplit les « poches » des valves sigmoïdes et les ferme. La paroi de l'aorte contient des fibres élastiques et de collagène : elles amortissent le choc du sang et ramènent les valves à leur position initiale (cette fonction est prise en compte lors de la conception de valves artificielles).
vient ensuite la phase de relaxation isovolumétrique (60 ms pour le ventricule droit et 80 ms pour le ventricule gauche). La longueur des fibres musculaires est constante, les valves sont fermées et la pression chute à 5–10 mmHg.
Remplissage ventriculaire
Le sang pénètre dans le cœur par les veines uniquement pendant la diastole. Le remplissage ventriculaire se divise en plusieurs phases :
- Remplissage rapide (80 ms). Les valves atrioventriculaires s'ouvrent. Le sang remplit rapidement les cavités grâce au gradient de pression et au relâchement brusque des parois. Le remplissage des artères coronaires crée ce que l'on appelle le « squelette hydraulique », qui aide physiquement les ventricules à se détendre. La pression chute presque à zéro.
- Remplissage lent (160–170 ms). La vitesse du flux sanguin diminue en raison de la réduction du gradient de pression et de la résistance élastique des parois ventriculaires.
Le remplissage s'achève par la systole auriculaire suivante.
Travail cardiaque et hémodynamique
Le travail physique du cœur est égal au produit de la variation de pression par la variation du volume sanguin ($ \Delta P \times \Delta V $). Sur le diagramme pression-volume, ce travail correspond à l'aire de la boucle.
- Augmentation du retour veineux (loi de Starling) : entraîne une augmentation du volume d'éjection systolique et du travail cardiaque, tandis que la pression artérielle ne s'élève pas.
- Augmentation de la résistance vasculaire (postcharge) : oblige le cœur à fournir un travail plus important et élève la pression artérielle, mais le volume d'éjection systolique reste inchangé.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quelles sont les phases de la période d'éjection du sang par les ventricules ?
La période d'éjection du sang par les ventricules comprend deux phases consécutives.
- Éjection rapide — dure 120 ms, accompagnée de l'ouverture de la valve aortique et d'un débit maximal.
- Éjection lente — dure 130 ms, caractérisée par une diminution de la vitesse du flux avant la fermeture des valves.
Au cours de ces deux phases, la pression dans les ventricules dépasse celle du tronc pulmonaire et de l'aorte.
Quels bruits cardiaques (phénomènes sonores) se produisent au cours des différentes phases du cycle cardiaque ?
Au cours des différentes phases du cycle cardiaque, on observe normalement les premier et deuxième bruits, tandis que l'enregistrement du phonocardiogramme met également en évidence les 3e et 4e bruits.
- Ier bruit — systolique, apparaît au début de la systole ventriculaire (période de contraction isovolumétrique) lors de la fermeture des valves atrioventriculaires.
- IIe bruit — diastolique, survient au début de la diastole en raison de la fermeture des valves aortique et pulmonaire.
Comment la pression dans les oreillettes varie-t-elle au cours du cycle cardiaque ?
La pression auriculaire varie au cours du cycle cardiaque : la courbe de pression de l'oreillette gauche présente des oscillations de faible amplitude. Lorsque la pression auriculaire augmente, le sang passe dans les ventricules. Après l'ouverture de la valve tricuspide, la pression dans les oreillettes et les veines chute, car le sang se dirige de l'oreillette droite vers le ventricule droit. Au moment de la diastole de l'oreillette droite, la pression en son sein et dans les veines caves diminue, ce qui favorise l'afflux sanguin en provenance des veines sous-jacentes.
Il est facile de retenir la séquence du flux sanguin en diastole : Veines → Oreillettes → Ventricules. Pendant la systole, l'entrée du sang dans le cœur est complètement bloquée.
Questions des cours et des examens
Pourquoi le volume ventriculaire ne change-t-il pas pendant la contraction isovolumétrique ?
Pendant cette phase, les valves atrioventriculaires et sigmoïdes sont hermétiquement fermées et le sang est un liquide incompressible. Par conséquent, les fibres musculaires se tendent mais ne peuvent modifier la longueur totale ni le volume de la cavité.
Qu'appelle-t-on le « squelette hydraulique du cœur » ?
Il s'agit d'un effet physique survenant au début de la relaxation du myocarde lorsque les vaisseaux coronaires se remplissent de sang. Les vaisseaux gorgés de sang confèrent de la rigidité aux parois ventriculaires, les aidant à s'étendre et à aspirer le sang.
Comment est assurée la durabilité des valves cardiaques ?
La durabilité est assurée par l'amortissement : les valves atrioventriculaires sont sécurisées par la tension des cordages tendineux élastiques, et les valves sigmoïdes par un complexe de fibres collagènes et élastiques dans les parois vasculaires.
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