Chronostructure du cycle et critères des phases
L'activité globale des ventricules est divisée en 9 phases successives. Le point de départ de tout le cycle cardiaque est considéré comme la présystole ventriculaire, qui coïncide temporellement avec la systole auriculaire et dure 100 ms.
Le passage du cœur d'une phase à l'autre s'accompagne de résultats intermédiaires. Le changement d'étape est toujours caractérisé par des variations de trois paramètres hémodynamiques clés :
- La pression artérielle à l'intérieur des cavités cardiaques.
- Le volume de sang dans les cavités.
- La position de l'appareil valvulaire (ouverture ou fermeture).
La systole ventriculaire elle-même se divise globalement en deux périodes : la contraction et l'éjection.
Période de contraction du myocarde
Cette période prépare les cavités cardiaques à l'éjection sanguine subséquente. La pression intra-ventriculaire commence à augmenter rapidement. La période comprend deux phases :
- Phase de contraction asynchrone. Elle dure 50 ms dans le ventricule gauche et 70 ms dans le ventricule droit. La contraction des fibres myocardiques commence de manière inégale en raison des temps d'arrivée de l'excitation variables. L'impulsion gagne les tissus de façon séquentielle : d'abord les zones proches des terminaisons du faisceau de His, puis les muscles papillaires, le septum interventriculaire et l'apex. Les zones qui se contractent étirent les zones adjacentes, de sorte que la longueur globale des ventricules et leur volume ne changent pas. La pression dans les oreillettes chute et les feuillets des valves auriculo-ventriculaires se soulèvent passivement.
- Phase de contraction isométrique (isovolumétrique). Elle dure 30 ms. L'excitation gagne l'ensemble des cardiomyocytes de manière synchrone. Elle commence par le reflux sanguin qui rabat les valves auriculo-ventriculaires. Les valves sigmoïdes sont encore fermées car la pression est insuffisante pour les ouvrir. Le ventricule devient totalement hermétique, la pression y augmente brusquement tandis que le volume reste constant.
Remarque : C'est précisément au cours de cette période que se forme le Ier bruit (systolique). Il est provoqué par la vibration des valves auriculoventriculaires refermées, ainsi que par la tension des cordages tendineux et de la paroi musculaire.
Période d'éjection sanguine
Lorsque la pression intra-ventriculaire commence à dépasser la pression diastolique dans les vaisseaux (aorte et tronc pulmonaire), le flux sanguin ouvre les valves sigmoïdes. Les valves auriculo-ventriculaires restent hermétiquement fermées. Le processus d'éjection commence, divisé en deux phases :
- Phase d'éjection rapide. Elle dure 120 ms pour le ventricule gauche et 110 ms pour le ventricule droit. C'est à ce moment que l'essentiel du volume sanguin est éjecté. Comme l'afflux sanguin du cœur vers les vaisseaux dépasse largement son écoulement vers les capillaires, la pression dans les artères principales augmente brusquement : de 15 à 30 mmHg dans le tronc pulmonaire, et de 80 à 120 mmHg dans l'aorte. La phase se termine au moment du pic de pression maximale dans ces vaisseaux.
- Phase d'éjection lente. Elle débute lorsque la pression dans les ventricules atteint son maximum et dure 130 ms pour les deux moitiés du cœur. L'écoulement sanguin de l'aorte et du tronc pulmonaire vers la périphérie commence à dépasser son apport en provenance du cœur, ce qui entraîne une baisse progressive de la pression vasculaire.
Au cours des deux phases d'éjection, le gradient de pression est maintenu : la pression intra-ventriculaire dépasse strictement la pression dans les gros vaisseaux. C'est une condition physique indispensable à la poursuite de l'éjection sanguine.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Jusqu'à quelles valeurs (en mmHg) la pression augmente-t-elle dans les ventricules gauche et droit à la fin de la période de contraction ?
À la fin de la période de contraction, la pression intra-ventriculaire s'élève jusqu'aux valeurs nécessaires à l'ouverture des valves sigmoïdes. Dans le ventricule gauche, la pression atteint 75–85 mmHg, car elle doit devenir supérieure à la pression aortique. Dans le ventricule droit, la pression s'élève à 15–20 mmHg, soit légèrement au-dessus de la pression dans le tronc pulmonaire. Dès que ces valeurs sont atteintes, les valves sigmoïdes s'ouvrent, la période de contraction s'achève et la période d'éjection du sang dans les gros vaisseaux commence.
Quelle est la durée totale de la systole ventriculaire chez l'humain au repos ?
La durée totale de la systole ventriculaire est de 0,33 s (ou 330 ms). Ce temps se compose des phases de contraction se succédant :
- Contraction asynchrone — 50 ms.
- Contraction isométrique — 30 ms.
- Éjection sanguine rapide — 120 ms.
- Éjection sanguine lente — 130 ms.
Les deux premières phases forment la période de contraction, et les deux suivantes la période d'éjection. La systole ventriculaire commence après la systole auriculaire et s'achève par le passage du myocarde à la relaxation.
Quel volume de sang (en millilitres) est éjecté par le ventricule au cours de la période d'éjection à l'état normal ?
Au cours de la période d'éjection, le ventricule éjecte normalement 65 ml de sang. Cet indicateur correspond au volume d'éjection systolique (volume d'éjection) que la cavité cardiaque expulse en une seule contraction. Le ventricule gauche dans l'aorte et le ventricule droit dans le tronc pulmonaire éjettent un volume de sang strictement identique. La valeur du volume d'éjection se calcule comme la différence entre le volume télésystolique de 125 ml et le volume télésystolique résiduel de 60 ml, qui demeure dans la cavité après la systole.
Pour mémoriser la séquence de contraction des zones myocardiques lors de la phase de contraction asynchrone, l'aide-mémoire suivant peut être utilisé : Faisceau (de His) → Muscles papillaires → Septum → Apex.
Questions des cours et des examens
Pourquoi le volume ventriculaire ne change-t-il pas pendant la contraction isovolumétrique ?
Durant cette phase, les valves auriculo-ventriculaires et sigmoïdes sont totalement fermées. La cavité cardiaque se transforme en une poche fermée et hermétique. Les muscles se contractent, augmentant la pression, mais le sang ne peut quitter le ventricule, de sorte que le volume reste constant.
À quoi est liée la formation du premier bruit du cœur ?
Le premier bruit (systolique) se forme pendant la période de contraction. La cause principale de son apparition est la vibration des valves auriculo-ventriculaires qui se referment hermétiquement, ainsi que la forte tension des cordages tendineux et du myocarde en contraction.
Qu'est-ce qui sert de signal de fin à la phase d'éjection lente ?
La phase d'éjection lente s'achève au moment où les cardiomyocytes ventriculaires cessent leur contraction active et commencent à entamer le processus de relaxation (diastole).
Grâce à quoi les valves sigmoïdes s'ouvrent-elles ?
Elles s'ouvrent exclusivement en raison du gradient de pression : dès que la pression croissante dans les ventricules devient supérieure à la pression diastolique dans l'aorte et le tronc pulmonaire, le flux sanguin écarte mécaniquement les feuillets valvulaires.
À étudier également sur le sujet
- Protodiastole et phase de relaxation isovolumétrique
- Phases de remplissage sanguin rapide et lent
- Hémodynamique et rôle de la systole auriculaire (présystole)
- Mécanismes physiologiques de la formation des Ier et IIe bruits du cœur
- Dynamique de la pression artérielle au cours des différentes phases du cycle cardiaque
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