Hémodynamique et fonction de pompe
Le myocarde possède un système de conduction spécialisé qui génère l'excitation de manière automatique. C'est lui qui assure le fonctionnement synchrone des parties droite et gauche de l'organe.
Au cours de sa circulation, le sang traverse le cœur deux fois. Il pénètre d'abord dans les cavités droites et est dirigé vers la petite circulation. Après son retour dans les cavités gauches, le sang est propulsé dans la grande circulation.
La fonction de pompe fonctionne comme une pompe foulante. Les cavités se remplissent de sang, puis le myocarde se contracte et le sang est éjecté sous pression dans les vaisseaux.
Volumes sanguins principaux
Pour comprendre le fonctionnement du cœur, on utilise la courbe de relation pression-volume du ventricule gauche (VG). La courbe d'un cycle normal apparaît sous la forme d'une boucle fermée. On y distingue les paramètres clés suivants :
- VTD (volume télé-diastolique) : Quantité maximale de sang dans le ventricule avant le début de sa contraction. Sa valeur normale est d'environ 130 ml.
- VTS (volume télé-systolique) : Volume de sang qui reste dans la cavité après la fin de la contraction. Il est en moyenne de 50 ml.
- VES (volume d'éjection systolique) : Différence entre le VTD et le VTS. C'est la portion de sang éjectée au cours d'une seule contraction. Sur le diagramme pression-volume, le VES correspond à la largeur de la boucle.
Phases du cycle cardiaque normal
L'activité du ventricule gauche est clairement divisée en périodes de contraction et de relaxation, au cours desquelles l'état de l'appareil valvulaire se modifie.
- Période de remplissage (diastole). La valve aortique est fermée, la valve mitrale est ouverte. Le sang s'écoule de l'oreillette gauche vers le ventricule. Le volume du VG augmente du VTS au VTD, tandis que la pression reste basse (0–10 mmHg). La phase se termine par la fermeture de la valve mitrale.
- Phase de contraction isovolumétrique (systole). Toutes les valves sont fermées (auriculo-ventriculaires et sigmoïdes). Le ventricule se contracte comme une cavité fermée, de sorte que son volume ne change pas (contraction isométrique : la longueur des cardiomyocytes est constante, mais la tension augmente). La pression monte en flèche, passant de ~10 à ~80 mmHg. Lorsqu'elle dépasse la pression diastolique dans l'aorte, la valve aortique s'ouvre.
- Période d'éjection (systole). La valve mitrale est fermée, la valve aortique est ouverte. Le sang se jette dans l'aorte. Le volume du VG diminue. La pression atteint d'abord un maximum (pression systolique, ~120 mmHg) avant de redescendre. Lorsque la pression ventriculaire devient inférieure à la pression aortique, la valve aortique se referme.
- Phase de relaxation isovolumétrique (diastole). Toutes les valves sont à nouveau fermées. Le myocarde se relâche à volume constant (égal au VTS). La tension cellulaire diminue, la longueur ne change pas. La pression intra-cavitaire chute brutalement. Dès qu'elle devient inférieure à la pression de l'oreillette gauche, la valve mitrale s'ouvre et le cycle recommence.
Influence de la précharge et de la postcharge sur le cycle
La courbe du cycle peut varier en fonction des conditions hémodynamiques.
Augmentation de la précharge Elle se produit lors d'une augmentation du retour veineux. Le ventricule se remplit davantage, ce qui entraîne une augmentation du VTD. Conformément à la loi de Frank-Starling (plus le muscle est étiré avant la systole, plus sa contraction est puissante), le volume d'éjection systolique augmente également. Sur le graphique, cela se traduit par un élargissement de la boucle vers la droite. La pression pic ne change guère.
Augmentation de la postcharge Elle survient en cas d'augmentation de la résistance à l'éjection (sténose aortique, hypertension artérielle). La valve aortique est contrainte de s'ouvrir à une pression plus élevée. Le ventricule doit développer une pression pic (systolique) beaucoup plus importante pour propulser le sang. Si la contractilité myocardique n'augmente pas, le ventricule ne peut se vider correctement : le VTS augmente et le volume d'éjection systolique diminue. Graphiquement, la boucle devient plus étroite et se déplace vers le haut.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quels sont les bruits cardiaques produits lors des différentes phases du cycle cardiaque et à quoi sont-ils dus ?
Au cours des différentes phases du cycle cardiaque, on observe les premier et deuxième bruits du cœur, ainsi qu'un bruit pathologique d'ouverture de la valve mitrale.
- Premier bruit (systolique) — survient pendant la phase de contraction isométrique et au début de l'éjection rapide. Il est dû à la fermeture des valves auriculo-ventriculaires (vibrations des cuspidides, des cordages tendineux et partiellement des valves sigmoïdes).
- Deuxième bruit (diastolique) — survient pendant la phase de relaxation isovolumétrique des ventricules. Il est dû à la fermeture brutale de la valve aortique et de la valve du tronc pulmonaire.
- Bruit d'ouverture de la valve mitrale — survient en diastole. Il est dû à la mise en tension brutale des valves soudées.
Quelle est la durée de chaque phase du cycle cardiaque en secondes pour une fréquence cardiaque normale ?
Pour une fréquence cardiaque normale (75 bpm), la durée totale du cycle est de 0,8 s. Les sources n'indiquent la durée que pour des phases individuelles (en millisecondes, ce qui correspond à des fractions de seconde) :
- Systole auriculaire — 0,11 s (à droite) et 0,10 s (à gauche).
- Éjection sanguine lente — 0,13 s (pour les deux ventricules).
- Protodiastole — 0,05 s (ventricule droit) et 0,04 s (ventricule gauche).
- Remplissage lent — 0,16 s (ventricule droit) et 0,17 s (ventricule gauche).
Lorsque la fréquence cardiaque augmente, la durée de toutes les phases diminue.
Quelle est la dynamique de la pression dans le ventricule droit et l'artère pulmonaire pendant le cycle cardiaque ?
La dynamique de la pression dans le ventricule droit et le tronc pulmonaire varie selon la phase du cycle.
- Diastole (remplissage) — à la fin de la phase de remplissage lent, la pression dans le ventricule droit s'élève jusqu'à 3 mmHg, et à la fin de la systole auriculaire, jusqu'à 5 mmHg. Pendant la phase de protodiastole, la pression dans le tronc pulmonaire continue de baisser.
- Systole (éjection) — la pression d'éjection du ventricule droit vers le tronc pulmonaire atteint 25 à 30 mmHg.
De plus, la pression systolique dans ces structures augmente lors d'une inspiration forcée.
Il est facile de retenir l'état des valves pendant les phases isovolumétriques : le préfixe « iso » signifie « constant, égal ». Le volume ne peut rester constant que dans une cavité totalement hermétique, ce qui signifie que TOUTES les valves sont absolument fermées à ces moments-là.
Questions des cours et des examens
Quel est le principe de la loi de Frank-Starling ?
La loi stipule que plus les cardiomyocytes sont étirés lors du remplissage du ventricule par le sang (augmentation du VTD), plus ils se contractent ensuite avec force, augmentant ainsi le volume d'éjection systolique.
Que se passe-t-il avec la longueur et la tension des cardiomyocytes pendant les phases isométriques ?
La longueur des fibres musculaires reste inchangée. Pendant la contraction isométrique, leur tension augmente brusquement, tandis qu'elle chute lors de la phase de relaxation isovolumétrique.
Comment calculer le volume d'éjection systolique ?
Le volume d'éjection systolique (VES) est la différence entre le volume télé-diastolique (VTD) et le volume télé-systolique (VTS).
À étudier également sur le sujet
- Analyse détaillée de la courbe pression-volume
- Mécanismes physiologiques de régulation de l'activité cardiaque
- Modifications hémodynamiques pathologiques dans les valvulopathies
- La loi de Frank-Starling au niveau cellulaire
- Système de conduction du cœur et automatisme
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