Dans le cadre de l’´etude du coeur humain en IRM du Tenseur de Diffusion, il est bien ´evident qu’un minimum de culture sur le sujet d’´etude est requis. Aussi nous allons donner une bri`eve description anatomique et fonctionnelle du coeur, afin de pouvoir se rep´erer dans les ´etudes men´ees et avoir des r´ef´erences communes avec les diff´erents protagonistes du projet. L’objectif n’est pas d’ˆetre exhaustif, mais de donner les ´el´ements n´ecessaires `a la bonne compr´ehension du contexte de cette th`ese. Le lecteur d´esirant approfondir pourra consulter l’un des nombreux ouvrages sp´ecialis´es [Houdas 90].
2.2.1 Description de l’anatomie cardiaque
Le coeur est un muscle creux charg´e de la circulation du sang grˆace `a des contractions p´eriodiques. Son rˆole est de pomper le sang automatiquement afin de le redistribuer dans
2http ://www.who.int/dietphysicalactivity/publications/facts/cvd/en/ 3http ://www.who.int/features/qa/15/fr/index.html
2.2. ANATOMIE ET STRUCTURE DU COEUR 15
les organes du corps humain. Situ´e entre les deux poumons dans le m´ediastin ant´erieur, il p`ese de 250 `a 350 grammes chez l’adulte et mesure environ 13 cm de long sur 8 cm de large. Il a la forme d’une pyramide triangulaire `a grand axe presque horizontal dirig´e en avant, `a gauche et un peu en bas. La pointe du coeur est donc en avant et `a gauche et sa base regarde en arri`ere et `a droite. Le coeur est compos´e de quatre cavit´es (voir Fig. 2.1). On distingue les oreillettes gauche (OG) et droite (OD) en haut, `a paroi mince, et les ventricules gauche (VG) et droit (VD), en bas, `a paroi ´epaisse.
Ces cavit´es sont d´elimit´ees par une nappe musculaire (la paroi interauriculaire s´epare les deux oreillettes et le septum interventriculaire, plus ´epais, s´epare les deux ventricules). Le coeur est principalement compos´e d’un tissu musculaire stri´e, le myocarde, qui ne ressemble `a aucun autre tissu musculaire du corps. Les cavit´es et les valves sont tapiss´ees par l’endocarde qui constitue la couche interne du coeur. La surface externe du coeur est recouverte par une membrane `a deux feuillets. Le premier d’entre eux, l’´epicarde, est coll´e au muscle cardiaque. Le second, le p´ericarde, est un “sac” qui contient le coeur et le d´epart de l’aorte et de l’art`ere pulmonaire. Ces deux tissus sont s´epar´es par une couche de liquide d’environ 10 `a 15 ml dont le rˆole est de lubrifier les contacts durant le cycle cardiaque. Ces feuillets p´ericardiques facilitent les mouvements de la masse cardiaque au cours de son cycle.
Fig. 2.1. Description anatomique du coeur.
L’OG et le VG constituent la partie gauche du coeur qui recueille le sang oxyg´en´e sortant des poumons par les veines pulmonaires pour le propulser dans l’aorte et ses divisions. La partie gauche et notamment le ventricule assure donc la distribution du sang (environ 25 litres par minute) dans l’ensemble du corps humain `a travers un r´eseau vasculaire d’environ 100 km ! On comprend donc l’int´erˆet que suscite l’´etude de cette cavit´e. L’OD et le VD constituent la partie droite du coeur qui assure la circulation du sang charg´e en dioxyde de carbone recueilli par les veines caves. Le sang carbon´e aboutit dans l’oreillette droite puis est transmis au ventricule droit. Il est ensuite ´eject´e dans l’art`ere pulmonaire vers les poumons.
La circulation du sang au sein du coeur est assur´ee par la pr´esence d’un ensemble de valvules unidirectionnelles repr´esent´ees sur la Fig. 2.1. Le sang circule ainsi toujours dans la
mˆeme direction grˆace `a ces quatre valves cardiaques, appel´ees respectivement tricuspide, pulmonaire, mitrale, et aortique. Ces valves sont des structures fibreuses tr`es souples, implant´ees sur des anneaux qui constituent les orifices qu’elles viennent obstruer. Elles sont amarr´ees aux parois ventriculaires par des cordages nomm´es piliers du coeur. En position ferm´ee, elles sont herm´etiques et empˆechent le passage du sang. Elles s’ouvrent toutes dans un sens bien d´efini, empˆechant ainsi tout reflux. Voici leur description respective :
– la valve tricuspide s’ouvre dans le sens de l’oreillette droite vers le ventricule droit, – la valve pulmonaire s’ouvre dans le sens du ventricule droit vers l’art`ere pulmonaire, – la valve mitrale s’ouvre dans le sens de l’oreillette gauche vers le ventricule gauche, – la valve aortique s’ouvre dans le sens du ventricule gauche vers l’aorte.
2.2.2 Structure du coeur
Le coeur est un organe essentiellement musculaire tapiss´e en dedans par l’endocarde. Il est recouvert `a sa surface par l’´epicarde. Le reste de l’´epaisseur est constitu´e d’une masse musculaire ou myocarde contenant principalement des fibres ventriculaires. Celles- ci permettent une contraction importante du ventricule gauche et la propulsion du sang vers l’oreillette gauche puis vers les organes.
Fig. 2.2. Structure interne du myocarde visualis´ee par l’effeuillage progressif d’agr´egats de myocytes `a partir de l’´epicarde vers l’endocarde. A noter la rota- tion de la structure autour d’un axe radial. (source : [Anderson 06]).
Des travaux histologiques [Anderson 06] am`enent aux conclusions suivantes :
– la disposition des fibres cardiaques correspond `a un enroulement h´elico¨ıdal encerclant les cavit´es ventriculaires (depuis l’apex jusqu’`a la base) ;
– l’orientation des fibres est une fonction de la localisation transmurale (voir Fig. 2.2). Ainsi, au travers de l’´epaisseur du myocarde, les fibres forment un angle avec la direction azimutale variant de -70 ◦ `a + 70◦ : la direction des fibres s’aligne avec la direction base-
apex `a l’´epicarde et `a l’endocarde et tourne jusqu’`a une direction circonf´erentielle au centre du myocarde (voir Fig. 2.3). Les fibres ont un diam`etre de 10 `a 100 µm et peuvent atteindre une longueur de 15 cm.
Beaucoup de pathologies cardiaques se caract´erisent par une d´esorganisation des fi- bres cardiaques dans l’enroulement h´elico¨ıdal. L’observation de celles-ci dans le myocarde