Les techniques invasives d'exploration cardiaques, bien que de moins en moins pratiquées, sont encore considérées comme les méthodes de référence pour l'évaluation de la fonction cardiaque car elles permettent un recueil simultané des pressions intra-cavitaires
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et des paramètres de fonction pompe. Leur principale limitation est qu'elles ne peuvent pas être facilement répétées dans le temps.
II.1. Principe de la cathétérisation de conductance
Le cathétérisme droit permet la mesure du débit cardiaque et des pressions pulmonaires. Il est indiqué essentiellement lors d'une suspicion d'hypertension artérielle pulmonaire primitive ou secondaire à une pathologie pulmonaire ou cardiaque. Le cathétérisme gauche, quant à lui, permet le recueil des pressions ventriculaires gauches et permet d'obtenir les courbes pression-volume qui traduisent la relation entre la pression et le volume ventriculaire tout au long du cycle cardiaque. Les observations macroscopiques du cœur des souris Tph1-/- suggéraient des anomalies de taille et/ou de fonction du ventricule gauche. Pour l'étude de ces souris, le cathétérisme gauche a été réalisé, en collaboration avec le Dr. Yves Fromes.
La détermination de la courbe pression-volume utilise la propriété suivante: le volume d'un conducteur électrique uniforme (ici, le sang) est directement proportionnel à sa conductance électrique, ou inversement proportionnel à sa résistance. Le cathéter utilisé comporte 4 électrodes et un capteur de pression (Figure 69). Le cathéter est inséré dans le ventricule gauche de la souris puis un courant constant est envoyé par les 4 électrodes à travers le ventricule gauche. Le courant crée un champ électrique dans le ventricule. La résistance du sang contenu dans le ventricule varie durant le cycle cardiaque, en fonction de son volume. Les potentiels électriques résultant sont mesurés par les électrodes et sont inversement proportionnels aux volumes internes du ventricule.
Figure 69: Capteur de pression-volume utilisé lors des expériences.
Le capteur de pression-volume (Millar, modèle SPR-839) est, par son diamètre, spécialement adapté à l'étude des souris.
Les courbes pression-volume traduisent la relation entre la pression et le volume tout au long du cycle cardiaque, et forment une boucle dont la hauteur et la largeur sont déterminés respectivement par la pression systolique et le volume d'éjection systolique. La
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boucle pression-volume se lit dans le sens antihoraire et comporte quatre phases successives (Figure 70):
Figure 70: Représentation de la boucle pression-volume du ventricule gauche.
Les "4 temps" du cycle cardiaque sont représentés par les numéros. Les angles correspondent aux changements de configuration des valves cardiaques. Les segments verticaux (d et f) correspondent aux phases iso-volumétriques (où le volume ne change pas car les valves sont fermées). Les segments horizontaux (c et e) correspondent aux phases de remplissage et d'éjection ventriculaire.
1. Le premier segment, horizontal, correspond au remplissage ventriculaire, depuis l'ouverture de la valve atrio-ventriculaire (valve mitrale) jusqu'à sa fermeture. Dans un premier temps, la pression diminue (lorsque le volume de la cavité ventriculaire augmente, la paroi revient à sa position de repos, réalisant une "aspiration") puis augmente progressivement lorsque le sang afflue depuis l'atrium.
2. Le second segment, vertical, correspond à la contraction iso-volumétrique, jusqu'au moment de l'ouverture de la valve aortique. La pression ventriculaire s'élève rapidement.
3. Le troisième segment, horizontal, correspond à l'éjection ventriculaire. La pression continue à augmenter dans la première partie de cette phase, puis décroît jusqu'à la fermeture de la valve aortique.
4. Le quatrième segment, vertical, correspond à la relaxation iso-volumétrique: la presion ventriculaire décroît rapidement, jusqu'à l'ouverture de la valve mitrale.
La courbe de fonction ventriculaire gauche peut être matérialisée par une ligne joignant les différents points télésystoliques des boucles pression-volume obtenues en faisant varier les conditions de charge (Figure 71).
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Figure 71: Boucles pression-volume du ventricule gauche
(1) Dans les conditions de base;
(2) Lors de l'augmentation du remplissage diastolique ventriculaire: l'augmentation de pression télédiastolique du ventricule entraîne une augmentation de la force d'éjection systolique. La pression artérielle systémique (PAS) étant initialement inchangée, il s'en suit une augmentation du volume d'éjection systolique.
(3) Celle-ci entraîne rapidement une augmentation de la PAS, donc un accroissement de la post-charge, qui réduit le volume d'éjection systolique;
(4) Pour référence, le résultat qui serait obtenu en cas de post-charge infinie (clampage total de
l'aorte), amenant la pression au niveau de la
courbe de fonction ventriculaire.
II.2. Protocole de la cathéterisation de conductance
• Après avoir été pesés, les animaux sont anesthésiés par une injection intrapéritonéale d'un mélange de kétamine (50mg/kg), xylazine (8mg/kg), et midazolam (0,1mg/kg). • Une cervicotomie verticale est réalisée et la carotide droite des animaux est disséquée. • Une ligature distale de la carotide est réalisée et le cathéter de conductance (Millar Instruments, Houston, TX, modèle SPR-839) est introduit dans la carotide après hémisection de celle-ci. Il est ensuite inseré jusque dans le ventricule gauche et une ligature proximale de la carotide est réalisée autour du cathéter (Figure 72).
• La veine jugulaire droite est dégagée puis une aiguille permettant l'injection d'une solution saline dans la circulation est fixée.
• Après stabilisation des paramètres cardiaques de l'animal (pressions et volumes intra-ventriculaires stables), les paramètres de pression et de volume sont enregistrés en condition de base pendant 5 minutes.
• L'établissement des courbes pression-volume est réalisé en faisant varier les conditions de charge du ventricule: l'injection de 100μl de solution saline entraîne une augmentation de la volémie, tandis que l'occlusion de la veine cave inférieure mime une diminution de la volémie.
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• A la fin de l'expérience, les animaux sont sacrifiés par l'injection d'une dose létale d'anesthésiques. Le cœur de chaque souris est ensuite prélevé, pesé puis fixé dans de la paraformaldéhyde 4% pour les expériences d'histologie.
Figure 72: Mise en place du cathéter de conductance dans le ventricule gauche de la souris.