LE CONTROLE DE L ’ ACTIVITE CARDIAQUE

Bien que le cœur humain soit capable d’un certain niveau d’autorégularion via le mécanisme de Frank-Starling, l’essentiel du contrôle de l’activité cardiaque est assuré par le système nerveux autonome qui projette ses efférences orthsympathiques et parasympathiques sur un réseau de cellules autorythmiques intrinsèques formant le tissu nodal. Ainsi, en condition de stress, le débit cardiaque peut s’élever jusqu’à 20 l/min grâce à la stimulation orthosympathique chez un individu en bonne santé.46

1.1. Système d’activation intrinsèque

La mise en évidence du système d’activation intrinsèque fut permise en inhibant le contrôle autonomique cardiaque par l’utilisation simultanée d’antagonistes cholinergiques (atropine) et noradrénergiques (propanolol). Il fut démontré qu’un cœur artificiellement dénué de toute influence régulatrice neurologique émettait spontanément des contractions à une fréquence d’environ 100 battements par minute. Cela a permis d’aboutir à la conclusion que le coeur subit une activité végétative permanente le ralentissant.47

Des cellules aux propriétés autorythmiques appelées « pacemaker » sont à la base des observations faites sur le cœur dénervé. Ces cellules représentent environ 10% de l’ensemble des cellules du myocarde mais jouent un rôle indispensable à la fonction cardiaque. A la différence des cellules nerveuses et musculaires, le potentiel de membrane des cellules pacemaker n’est pas stable au repos : leur membrane se dépolarise spontanément jusqu’à atteindre le seuil de déclenchement du potentiel d’action, après quoi elle se repolarise et un nouveau cycle recommence. Ces cycles répétés sont responsables des battements cardiaques en l’absence de tout stimulus nerveux. Ils sont permis par la présence de canaux sodiques spécifiques voltage-dépendants appelés « funny channels» qui s’ouvrent en réponse à l’hyperpolarisation qui suit la fin de chaque potentiel d’action. L’entrée de Na+

qui découle de leur ouverture fait remonter le potentiel membranaire jusqu’au seuil liminaire qui, lorsqu’il est atteint, fait s’ouvrir des canaux calciques donnant naissance à un nouveau potentiel d’action. La membrane se repolarise ensuite grâce à l’ouverture de canaux potassiques potentiel-dépendants.⁴⁸

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Le tissu nodal est composé de plusieurs groupes de cellules dont le nœud sinusal, le nœud auriculo-ventriculaire, le faisceau de His, et le réseau de Purkinje, distribués en différents endroits du myocarde. Le nœud sinusal est constitué d’un ensemble de cellules situées à proximité de l’embouchure de la veine cave supérieure ; il est le point de départ de la dépolarisation cardiaque. Le nœud auriculo-ventriculaire relaie l’influx électrique en provenance des oreillettes vers les ventricules. Il est localisé sur le plancher de l’oreillette droite, et surplombe la valve tricuspide. Le faisceau de His nait du nœud auriculo-ventriculaire et est constitué de deux branches qui descendent le long du septum interventriculaire avant de remonter vers les oreillettes dans la paroi externe des ventricules. Le nœud auriculoventriculaire et le faisceau de His forment le seul pont électrique entre les oreillettes et les ventricules. Sans ces éléments, les oreillettes seraient totalement isolées des ventricules qui ne pourraient alors pas se dépolariser. Les fibres de Purkinje émergent des branches du faisceau de His et se ramifient sur toute la surface des ventricules. Le potentiel d’action nait spontanément du nœud sinusal puis descend en direction du nœud auriculo-ventriculaire avant de parcourir le faisceau de His puis l’ensemble des fibres de Purkinje. Cette propagation harmonieuse du signal électrique au sein du tissu nodal assure un pompage efficace du sang par la contraction simultanée des oreillettes puis des ventricules.50

Figure 9. Le système de conduction cardiaque.¹²

1.2. Electrocardiogramme

L’activité électrique à la base des contractions myocardiques fait naitre des courants de charges au sein des tissus et liquides biologiques qu’il est possible d’enregistrer au moyen de l’électrocardiogramme ou ECG. Il est caractérisé par trois ondes successives : l’onde P, le complexe QRS, et l’onde T, qui correspondent à des évènements cardiaques particuliers. L’onde P apparait lors de la dépolarisation des oreillettes, le complexe QRS représente la dépolarisation ventriculaire, et

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l’onde T traduit la repolarisation ventriculaire. La repolarisation atriale n’apparait pas à l’ECG car elle se produit au même moment que la dépolarisation ventriculaire. Elle est donc masquée par le complexe QRS.51

Figure 10. Représentation d'un complèxe QRS.¹²

1.3. Influence orthosympathique sur l’activité cardiaque

Les neurones préganglionnaires sympathiques siègent dans les segments spinaux thoraciques T1 à T5. Ils s’articulent au niveau des ganglions cervical moyen, cervical inférieur et thoraciques avec les neurones postganglionnaires qui cheminent dans les nerfs cardiaques pour atteindre le cœur. Ils envoient des terminaisons axonales sur les nœuds sinoatrial et atrioventruculaire, le système de conduction, les cellules myocardiques, ainsi que sur les vaisseaux coronaires.46

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Une stimulation sympathique augmente la fréquence cardiaque et la force de contraction du myocarde. En agissant sur les récepteurs béta adrénergiques qui activent un système AMPc par l’intermédiaire de protéine G, l’activation des récepteurs béta abaisse le seuil de dépolarisation des cellules pacemaker du nœud sinusal, créant ainsi une augmentation de la fréquence cardiaque. L’effet inotrope est largement induit par des récepteurs β1 ; alors que l’effet chronotrope mets en jeu des récepteurs β1 et β2. L’influence sympathique sur les coronaires est principalement médié par des récepteurs α1 dont l’effet est vasoconstricteur.52 Comparativement au système parasympathique, l’initiation et la cessation d’une stimulation sympathique sur le cœur présente une relative inertie. La contractilité ainsi que la fréquence cardiaque augmentent après une période de latence d’environ 3 secondes pour atteindre un état stationnaire après 30 secondes. Ce délais est lié à la lenteur de l’inactivation adrénergique sur le tissu cardiaque.52 De plus, la stimulation adrénergique induit également des effets dromotrope (vitesse de conduction de l’influx nerveux) et lusitrope (vitesse de relaxation cardiaque) positifs. Enfin, il est important de souligner que le système sympathique peut moduler l’activité cardiaque via l’action hormonale de la médullosurrénale. La libération de catécholamines dans la circulation sanguine peut potentialiser les effets locaux qu’exercent les neurones postganglionnaires sur le cœur. Cependant, la quantité d’hormones libérée doit être suffisamment importante pour induire une augmentation significative de la fréquence cardiaque.12

1.4. Influence parasympathique sur l’activité cardiaque

Les neurones préganglionnaires parasympathiques sont situés dans le noyau moteur dorsal du nerf vague dans lequel ils prolongent leurs longs axones jusqu’à un ganglion situé à proximité du cœur. Les neurones parasympathiques moteurs se projettent pour la plupart sur le tissu nodal bien qu’une petite partie s’étende sur le myocarde des oreillettes et des ventricules.48 La libération d’acétylcholine par les terminaisons nerveuses a pour effet de ralentir le cœur en agissant sur les récepteurs muscariniques localisés dans les nœuds sinusal et auriculo-ventriculaire. En s’ouvrant par l’intermédiaire d’une protéine G, ces récepteurs hyperpolarisent la membrane des cellules sinusales en augmentant la perméabilité au potassium. L’acétylcholine agit également en augmentant le seuil de dépolarisation des cellules pacemaker, de façon antagoniste à la noradrénaline. Par ailleurs, elle peut aussi diminuer la force de contraction du myocarde en abaissant les concentrations intracellulaires en AMPc, ce qui provoque une diminution du Ca2+ entrant. Ces effets combinés permettent de diminuer la demande énergétique myocardique. De plus, une stimulation parasympathique peut diminuer la vitesse de conduction cardiaque, notamment au niveau du nœud auriculo-ventriculaire où l’effet est le plus notable. Contrairement aux effets sympathiques relativement « lents », la stimulation parasympathique induit un effet rapide et bref sur le cœur. Les nerfs vagues, influencés notamment par les centres respiratoires du tronc cérébral, peuvent exercer un contrôle battement par battement de la fonction cardiaque.53

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Figure 12. Effets de la timulation nerveuse sympathique et parasympathique sur la pente du potentiel de pacemaker d'une cellule du noeud sinusal.¹²

Les systèmes sympathiques et parasympathiques influencent l’activité cardiaque de façon complexe, parfois en antagonisme, parfois en synergisme. Par ailleurs, des substances neuromédiatrices autres que la noradrénaline et l’acétylcholine sont également libérées lors d’une stimulation végétative cardiaque, incluant entre autres le peptide intestinal vasoactif, la substance P, le neuropeptide Y (NPY). Nombres d’entre elles sont également associées aux neurones intrinsèques du cœur, comme le NPY qui est libérée par les neurones sympathiques, et qui peut exercer un effet inhibiteur sur les cellules parasympathiques.53

2. LE CONTROLE DE L’ACTIVITE VASCULAIRE