La pompe cardiaque : La pompe cardiaque : cycle cardiaque, débits cycle cardiaque, débits et facteurs de variation et facteurs de variation

(1)

1 1

La pompe cardiaque : La pompe cardiaque : cycle cardiaque, débits cycle cardiaque, débits et facteurs de variation et facteurs de variation

H. Lefebvre H. Lefebvre

2 2

Objectifs Objectifs

Connaître les variations dynamiques de Connaître les variations dynamiques de pressions intracardiaques et aortique, le pressions intracardiaques et aortique, le fonctionnement des valves

fonctionnement des valves

Identifier l Identifier l ’origine des bruits (cf ’origine des bruits ( cf cours sur les cours sur les bruits du cœur) et les autres signes du cycle bruits du cœur) et les autres signes du cycle cardiaque

cardiaque

Connaître le principe de détermination du débit Connaître le principe de détermination du débit cardiaque

cardiaque

Connaître les principaux facteurs de variations Connaître les principaux facteurs de variations de l de l ’activité cardiaque ’activité cardiaque

3 3

Définition Définition

Rôle du cœur : forunir Rôle du cœur : forunir un débit sanguin en un débit sanguin en permanence aux différents tissus de permanence aux différents tissus de l

l ’organisme en fonction des besoins ’organisme en fonction des besoins

Conversion d Conversion d ’une énergie chimique en ’une énergie chimique en une énergie cinétique

une énergie cinétique

Cœur = pompe mécanique avec une Cœur = pompe mécanique avec une activité intermittente systole/diastole activité intermittente systole/diastole

4 4

Historique

Historique - - quelques dates quelques dates

IMHOTEP (Egypte, 2980 AVJC) : pouls artériel IMHOTEP (Egypte, 2980 AVJC) : pouls artériel

HIPPOCRATES (Grèce, 360 AVJC) : signes des HIPPOCRATES (Grèce, 360 AVJC) : signes des maladies cardiaques

maladies cardiaques

PLATON (Grèce, 400 AVJC) : pompe cardiaque PLATON (Grèce, 400 AVJC) : pompe cardiaque

HARVEY (1628) : circulation du sang HARVEY (1628) : circulation du sang

LAENNEC (1819) : stéthoscope LAENNEC (1819) : stéthoscope

LUDWIG (1847) : méthodes graphiques LUDWIG (1847) : méthodes graphiques

STARLING, WIGGERS et KATZ (1920) STARLING, WIGGERS et KATZ (1920)

5 5

Importance Importance

Fonction vitale Fonction vitale

Grandes variations physiologiques Grandes variations physiologiques

Ex : cœur humain Ex : cœur humain

débit : 3- débit : 3 -30L/min, contre pression 30L/min, contre pression jsuqu jsuqu ’à ’à 300

300 mmHg mmHg

vitesse d vitesse d ’écoulement du sang (1- ’écoulement du sang (1 -2 m/s) 2 m/s) non préjudiciable aux cellules sanguines non préjudiciable aux cellules sanguines

Relation VOS et FC optimisé Relation VOS et FC optimisé

Etanchéité des valves Etanchéité des valves

Contrôle intrinsèque et extrinsèque Contrôle intrinsèque et extrinsèque

6 6

Plan Plan

Description Description

Anatomie fonctionnelle, Différentes Anatomie fonctionnelle, Différentes phases,

phases, Roles Roles des valves cardiaques, des valves cardiaques, Signes extérieurs

Signes extérieurs

Relations pression, volume, débit Relations pression, volume, débit

relation pression- relation pression -volume, courbes de volume, courbes de Starling

Starling Débit cardiaque Débit cardiaque

définition, mesure, facteurs de variation définition, mesure, facteurs de variation

(2)

7 7

Description

Description - - anatomie anatomie fonctionnelle

fonctionnelle

Squelette fibreux : valves aortiques, Squelette fibreux : valves aortiques, pulmonaires, mitrales et tricuspides pulmonaires, mitrales et tricuspides

Septum interventriculaire Septum interventriculaire : principalement : principalement musculaire

musculaire

Oreillettes : paroi fine, sert avant tout de Oreillettes : paroi fine, sert avant tout de réservoir pour remplir le ventricule, rôle réservoir pour remplir le ventricule, rôle mineur de la systole auriculaire

mineur de la systole auriculaire

8 8

Description

Description - - anatomie anatomie fonctionnelle

fonctionnelle

Ventricule droit : paroi fine, faible pression Ventricule droit : paroi fine, faible pression de remplissage, éjection dans système à de remplissage, éjection dans système à faible pression (artère pulmonaire), action faible pression (artère pulmonaire), action en « en « soufflet soufflet » de la paroi musculaire au » de la paroi musculaire au cours de la systole

cours de la systole

Ventricule gauche : paroi 3x plus épaisse, Ventricule gauche : paroi 3x plus épaisse, disposition des fibres musculaires très disposition des fibres musculaires très efficaces pour éjection contre forte efficaces pour éjection contre forte pression (aorte)

pression (aorte)

Valves cardiaques Valves cardiaques

9 9

Le cycle cardiaque Le cycle cardiaque

10 10

Les différentes phases Les différentes phases

Phase 1 : contraction Phase 1 : contraction isovolumétrique isovolumétrique

début de la contraction ventriculaire début de la contraction ventriculaire

fermeture valvules fermeture valvules auriculoventriculaires auriculoventriculaires

augmentation augmentation Pintraventriculaire Pintraventriculaire

Phase 2 : éjection maximale Phase 2 : éjection maximale

ouverture valvules sigmoïdes ouverture valvules sigmoïdes

expulsion rapide du sang expulsion rapide du sang

Pic de Pression Pic de Pression intraventriculaire intraventriculaire

11 11

Le cycle cardiaque Le cycle cardiaque

1 2

12 12

Les différentes phases Les différentes phases

Phase 3 : éjection réduite Phase 3 : éjection réduite

diminution du débit d diminution du débit d ’éjection hors du ’éjection hors du ventricule

ventricule

début de la relaxation ventriculaire début de la relaxation ventriculaire

Phase 4 : protodiastole Phase 4 : protodiastole

chute rapide de Pintraventriculaire chute rapide de Pintraventriculaire

fermeture des valvules sigmoïdes fermeture des valvules sigmoïdes Phase 5 : relaxation isovolumétrique Phase 5 : relaxation isovolumétrique

relaxation sans modification de volume relaxation sans modification de volume

ouverture des valvules auriculoventriculaires ouverture des valvules auriculoventriculaires

(3)

13 13

Le cycle cardiaque Le cycle cardiaque

3 4,5

14 14

Les différentes phases Les différentes phases

Phase 6 : remplissage rapide Phase 6 : remplissage rapide

remplissage rapide du ventricule à partir de remplissage rapide du ventricule à partir de l l ’oreillette ’oreillette

Phase 7 : diastase Phase 7 : diastase

remplissage lent du ventricule remplissage lent du ventricule

Phase 8 : systole auriculaire Phase 8 : systole auriculaire

fin du remplissage ventriculaire fin du remplissage ventriculaire

15 15

Le cycle cardiaque Le cycle cardiaque

6, 7, 8

16 16

Les différentes phases Les différentes phases

Mêmes phases pour cœur droit Mêmes phases pour cœur droit

pressions plus faibles pressions plus faibles

Remarque « Remarque « asynchronisme asynchronisme » : » : contraction OD avant OG, mais contraction OD avant OG, mais

contraction VD débute après contraction contraction VD débute après contraction VG.

VG.

17 17

Rôles des valves cardiaques Rôles des valves cardiaques

Caractéristiques fonctionnelles Caractéristiques fonctionnelles

indispensable au bon fonctionnement de indispensable au bon fonctionnement de l l ’activité cardiaque ’activité cardiaque

faible résistance au débit quand elles sont faible résistance au débit quand elles sont ouvertes

ouvertes

fermeture très sensible à un faible gradient de fermeture très sensible à un faible gradient de pression

pression

étanchéité parfaite étanchéité parfaite

mouvement passif mouvement passif

18 18

Rôles des valves cardiaques Rôles des valves cardiaques

Ouverture : simple à comprendre Ouverture : simple à comprendre

P

(4)

19 19

Rôles des valves cardiaques Rôles des valves cardiaques

Fermeture : plus difficile Fermeture : plus difficile

valve mitrale (mouvement de sang dans valve mitrale (mouvement de sang dans ventricule), valve aortique (décélération) ventricule), valve aortique (décélération)

A

B

C S

À plein débit, le débit va de A en B, sans rentrer dans la section courbe

Travaux d ’ Henderson et Johnson (1912)

20 20

Rôles des valves cardiaques Rôles des valves cardiaques

Fermeture : plus difficile Fermeture : plus difficile

A

B

C S

Quand débit décélère,

du par exemple à une occlusion du tube, débit rétrograde apparaît en S

Explication : quand occlusion , PB devient supérieure à PA, ce qui crée le passage de liquide en C.

Travaux d ’ Henderson et Johnson (1912)

21 21

Rôles des valves cardiaques Rôles des valves cardiaques

Application à la valve aortique Application à la valve aortique

Sinus de Valsalva

Aorte Ventricule

gauche

Ejection

Décélération

P1 P2 P1>P2

P2>P1

fermeture ²²²²

Signes extérieurs Signes extérieurs

Bruits cardiaques Bruits cardiaques

Pouls artériel Pouls artériel

Pouls jugulaire Pouls jugulaire

Choc précordial Choc précordial

ECG ECG

Voir cours précédents et TD Voir cours précédents et TD

23 23

Plan Plan

Description Description

Relations pression, volume, débit Relations pression, volume, débit

relation pression- relation pression -volume, volume,

courbes de Starling courbes de Starling Débit cardiaque Débit cardiaque

définition, mesure, facteurs de variation définition, mesure, facteurs de variation

24 24

Pression intraventriculaire

Volume intraventriculaire 1

2 3

4

1- Remplissage ventriculaire 2- Systole isovolumétrique 3-Ejection

4- Relaxation isovolumétrique

Relation pression

Relation pression- -volume volume

(5)

25 25

Pression intraventriculaire

Volume intraventriculaire 1

2 3

4

W=^Vtélédiast

∫ ^∆

^olique

lique Vtélésysto

dV P.

Précharge Postcharge

Relation pression

Relation pression- -volume volume

26 26

Courbe de

Courbe de Starling Starling

(courbe de fonction ventriculaire) (courbe de fonction ventriculaire)

Illustre la loi fondamentale du cœur, loi de Illustre la loi fondamentale du cœur, loi de Franck

Franck Starling Starling, autorégulation hétérométrique , autorégulation hétérométrique

Enoncé (1914) :

« …l ’énergie mécanique libérée par le passage de l ’état de repos à celui de contraction dépend de la surface des zones douées d ’activité chimique, c ’est à dire de la longueur des fibres musculaires »

« … dans certaines expériences, le cœur devient

excessivement distendu, est incapable de prendre en charge le sang qui remplit ses cavités et le débit effluent diminue bien que la pression veineuse atteigne un maximum »

27 27

Courbes de

Courbes de Starling Starling

Volume télédiastolique ventriculaire Volume ondée systolique

hypotension Dyspnée, œdème, congestion

28 28

Courbes de

Courbes de Starling Starling

Normal

Insuffisant Digitaliques

Volume télédiastolique ventriculaire Volume ondée systolique

29 29

Plan Plan

Description Description

Relations pression, volume, débit Relations pression, volume, débit

Débit cardiaque Débit cardiaque

définition définition

mesure mesure

facteurs de variation facteurs de variation

30 30

Débit cardiaque

Débit cardiaque - -définition définition

Débit cardiaque (L/min) = Fréquence Débit cardiaque (L/min) = Fréquence cardiaque (/min) x Volume de l

cardiaque (/min) x Volume de l ’ondée ’ondée systolique (L)

systolique (L)

Volume de l Volume de l ’ondée systolique = Volume ’ondée systolique = Volume télédiastolique

télédiastolique - - volume volume télésystolique télésystolique

Adapatation Adapatation par changement de par changement de chronotropie

chronotropie ou changement d ou changement d ’ ’inotropie inotropie

Notion capitale : débit droit = débit gauche Notion capitale : débit droit = débit gauche

(6)

31 31

Mesure du débit cardiaque Mesure du débit cardiaque

moyen moyen

Principe de Fick Principe de Fick appliquée à la mesure du appliquée à la mesure du débit pulmonaire : dans l

débit pulmonaire : dans l ’unité de temps, ’unité de temps, la masse d

la masse d ’indicateur emportée par le ’indicateur emportée par le sang efférent est égale à la masse sang efférent est égale à la masse d

d ’indicateur apportée par le sang afférent ’indicateur apportée par le sang afférent plus la masse d

plus la masse d ’indicateur fournie au ’indicateur fournie au sang.

sang.

application de l application de l ’équation de conservation ’équation de conservation de masse en prenant l

de masse en prenant l ’oxygène comme ’oxygène comme indicateur

indicateur

³²³²

Mesure du débit cardiaque Mesure du débit cardiaque

moyen moyen

MO₂

MvO₂=DC x CvO₂ MaO₂=DC x CaO₂

MaO₂= MO₂+ MvO₂

D ’où DC = MO₂/(CaO₂-CvO₂) poumon

Art. pulm Veine pulmon.

33 33

Mesure du débit cardiaque Mesure du débit cardiaque

moyen moyen

Méthode par thermodilution Méthode par thermodilution

indicateur = sérum physiologique froid, indicateur = sérum physiologique froid, injectée dans l

injectée dans l ’oreillette droite ’oreillette droite

thermistance placée dans l thermistance placée dans l ’artère ’artère pulmonaire: mesure de la température pulmonaire: mesure de la température

conservation de chaleur conservation de chaleur

34 34

Mesure du débit cardiaque Mesure du débit cardiaque

moyen moyen

37°C 36°C DC = k

∫

∞

=

∆

−

t

a

dt

T Tb Ta

0

.

Aire sous la courbe

Autre solution : échographie

35 35

Débit cardiaque

Débit cardiaque - -facteurs de facteurs de variation

variation

Précharge Précharge

retour veineux principalementretour veineux principalement

Postcharge Postcharge

PA systémique, vasoconstriction, vasodilatationPA systémique, vasoconstriction, vasodilatation

Inotropie Inotropie

loi de loi de starlingstarling, rôle de l, rôle de l’innervation extrinsèque’innervation extrinsèque

Fréquence cardiaque Fréquence cardiaque

automatisme, innervation extrinsèqueautomatisme, innervation extrinsèque

effet deffet d’une tachycardie sur la durée de la diastole’une tachycardie sur la durée de la diastole

36 36

Débit cardiaque

Débit cardiaque - -facteurs de facteurs de variation

variation

Age Age

Position (max en décubitus) Position (max en décubitus)

Exercice musculaire Exercice musculaire

Température centrale Température centrale

Altitude Altitude

(7)

37 37

Conclusion Conclusion

Décours temporel du cycle cardiaque Décours temporel du cycle cardiaque

Relation pression, volume, débit Relation pression, volume, débit

Loi de Starling Loi de Starling

Principe de calcul du débit cardiaque Principe de calcul du débit cardiaque

38 38