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Physiologie cardiaque : de lexcitation à la contraction (1) L2 Sciences de la vie et géosciences semestre 4.

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1 Physiologie cardiaque : de lexcitation à la contraction (1) L2 Sciences de la vie et géosciences semestre 4

2 Mise en évidence de lautomatisme cardiaque liquide de perfusion coeur isolé stylet Montage simple permettant denregistrer les contractions du cœur isolé de grenouille Chez les mammifères, le cœur isolé doit être maintenu à 37°C et le LP (oxygéné et glucosé) ne perfuse pas les cavités cardiaques mais les vaisseaux coronaires. carbogène (95% 0 2 5% CO 2 ) LP pompe eau à 37°C pompe

3 Localisation du centre dautomatisme chez la grenouille La 1 ère ligature de Stannius Avant la ligature s or v Après la ligature Les ganglions intracardiaques Remak Ludwig Bidder Les battements du cœur ont-ils pour origine les neurones du ganglion de Remak (théorie neurogène) ou les cellules musculaires du sinus veineux (théorie myogène) ? Après destruction localisée du ganglion de Remak, le cœur continue de battre, ce qui nest pas en accord avec la théorie neurogène. Conclusion : le centre dautomatisme se trouve dans le sinus veineux

4 Hiérarchie entre centres dautomatisme chez la grenouille Le ventricule bat à une fréquence plus basse que lensemble sinus veineux-oreillettes, ce qui met en évidence lexistence dun centre dautomatisme secondaire dans la paroi ventriculaire (ce nest pas le ganglion de Bidder). Dans les conditions normales, le centre le plus rapide, situé dans le sinus veineux, impose son rythme à lensemble du cœur. V V OR 10 s La 3e ligature de Stannius

5 Le centre dautomatisme chez les mammifères : données histologiques nœud sinusal nœud septal Lobservation microscopique de toutes les régions du cœur permet de découvrir 2 zones particulères : - le nœud sinusal ou sino-auriculaire, situé dans la paroi de lOD, à la base de la veine cave supérieure - le nœud septal ou auriculo-ventriculaire, situé dans la cloison inter-auriculaire, du côté droit. milieu interstitiel myofibrilles Ces 2 nœuds forment le tissu nodal. On y trouve des cellules musculaires pauvres en myofibrilles, avec des espaces extracellulaires élargis.

6 Le centre dautomatisme chez les mammifères : données histologiques faisceau de His réseau de Purkinje 50 µm Le nœud AV se prolonge par le faisceau de His, qui se divise en deux branches dans la cloison inter- ventriculaire. Le faisceau de His se prolonge par le réseau de Purkinje (prononcer : "pourkinié"). Faisceau de His + réseau de Purkinje = tissu conducteur (fibres cylindriques de gros diamètre vitesse de conduction élevée). fibres de Purkinje

7 Le centre dautomatisme des mammifères : données électrophysiologiques ECG Les PAs les plus précoces apparaissent dans le nœud sinusal : cest lentraîneur du cœur (pace-maker). Noter également : 1) la longue durée des PAs cardiaques, leur forme variable selon les zones explorées, 3) la présence ou non dun potentiel de repos après le PA, 4) la correspondance entre les PAs unitaires et lactivité électrique globale du cœur (ECG). 100 ms P Q R S T

8 Hiérarchie entre centres dautomatisme chez les mammifères Observations chez un gros chien (FC = environ 75 battements /min comme chez lhomme) : - le cœur isolé bat plus rapidement que le cœur en place : 120 bts/mn environ. Dans lorganisme, le cœur subit donc un freinage permanent. - après destruction sélective du nœud sinusal, la FC passe de 120 à 50 bts/mn. Cest le rythme imposé par le nœud septal (centre dautomatisme secondaire). - après destruction du nœud septal, le cœur sarrête. Il repart parfois grâce aux cellules automatiques (peu nombreuses) du faisceau de His. Dans ce cas, FC = 30 bts/mn. nœud sinusalnœud septalfaisceau de His 120 bts/mn50 bts/mn30 bts/mn Dans les conditions normales, le centre le plus rapide impose son rythme à lensemble du cœur.

9 Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque Les cellules nodales sont caractérisées par labsence de potentiel de repos stable. Après chaque PA, la membrane se dépolarise spontanément. Quand le seuil dexcitation est atteint, un nouveau PA est déclenché. Ces cellules sont dites auto-excitables mV - 40 mV 0 mV 100 ms phase 0phase 3 seuil dexcitation phase 4 dépolarisation diastolique (DD)

10 Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque LP (Ca ++ = 2 mM)LP + TTXLP (Ca ++ = 0,2 mM) Conclusion : la phase 0 nest pas liée à un influx sodique mais à un influx calcique. Les canaux responsables de cet influx ont une cinétique lente (canaux Ca de type L) La repolarisation est liée à linactivation lente des canaux Ca L et à louverture de canaux potassiques.

11 Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque : le courant If Vh = - 30 mV - 45 mV - 55 mV - 65 mV - 75 mV If 0,5 s 0,2 nA I/Imax 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Vm (mV) - If est activé (lentement) par des hyperpolarisations membranaires Funny ! - le canal responsable de If est perméable aux cations. P Na /P K = 4 : le courant est donc entrant, ce qui induit une dépolarisation membranaire (quand on nest pas en potentiel imposé) - cest un courant de faible amplitude aux potentiels membranaires physiologiques (cercle vert) Mesures réalisées en potentiel imposé Courbe courant-potentiel

12 Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque : le courant If Après blocage sélectif de If par livabradine, la DD est ralentie la FC diminue. En labsence de If, il existe quand même une dépolarisation diastolique dautres courants interviennent. contrôle If bloqué Vm (en mV) temps (en s) 0,2 0,4

13 - 60 mV - 40 mV 0 mV ICa T ICa L Ib Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque : le courant I Ca T

14 Canal Ca (L)Canal Ca (T) seuil dactivation- 40 mV-50 mV inactivationlenterapide blocage par Ni 2+ nonoui conductance16 pS8,5 pS Quel est leffet de Ni 2+ sur la FC ? 200 ms 50 mV contrôleNi 2+

15 Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque : le courant I K - 60 mV - 40 mV 0 mV lente de IK

16 Mécanismes cellulaires de lautomatisme cardiaque : bilan - 60 mV - 40 mV 0 mV 100 ms I Ca L I KI K I K, If, ICa T Il existe aussi des courants entrants de base, Ib Na et Ib Ca. Les canaux responsables de ces courants sont ouverts en permanence et participent donc à la dépolarisation diastolique.


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