L’hémodynamique intra cardiaque 16/10/2018 Farouk Benmediouni

Introduction L’étude des conditions et/ou des événements mécaniques de la circulation sanguine est important avant d’entamer celle de la sémiologie cardiovasculaire car elle permettra de mieux comprendre cette dernière (normale et pathologique).   Les événements mécaniques du cycle cardiaque : contraction, relâchement et écoulement résultant du sang dans le cœur, sont la conséquence des modifications rythmiques de l’activité électrique.

Méthodes d’étude de l’hémodynamique intracardiaque L’hémodynamique intracardiaque est étudiée grâce au cathétérisme cardiaque qui consiste à introduire dans les cavités droites et gauches une sonde munie d’un manomètre qui permettra d’une part d’enregistrer des courbes de pression et d’autre part de mesurer avec exactitude les pressions dans chaque cavité. Le cathétérisme droit : Explore les cavités droites. Un cathéter est introduit dans une veine du pli du coude, il est poussé dans la veine sous-clavière, la veine cave supérieure, l’oreillette droite, le ventricule droit, l’artère pulmonaire et enfin les capillaires pulmonaires. Le cathétérisme gauche : Explore les cavités gauches ; un cathéter est introduit : Soit dans l’artère fémorale, il est alors poussé par voie rétrograde dans l’aorte, le ventricule gauche et l’oreillette gauche. Soit par voie trans-septale : le cathéter est d’abord introduit par voie veineuse jusqu’à l’oreillette droite puis dans l’oreillette gauche en perforant le septum interauriculaire puis dans le ventricule gauche. Le cathétérisme cardiaque doit être toujours confronté avec d’autres explorations fonctionnelles cardiaques : L’électrocardiogramme (ECG) qui est l’enregistrement de l’activité électrique du cœur.

Le cycle cardiaque 

Le cycle cardiaque est fait de l’alternance de systole (contraction et vidange) et de diastole (relâchement et remplissage). La contraction résulte de la propagation de l’excitation dans le myocarde, le relâchement est contemporain de la repolarisation consécutive de celui-ci. Le cycle des oreillettes et des ventricules sont distincts. Les termes de systole et diastole se rapportent aux ventricules dans ce qui suit. Les divers événements concomitants du cycle cardiaque sont mis en relation dans la (Figure1), y compris les particularités de l’ECG, les variations des pressions et des volumes, les mouvements des valves et les bruits du cœur. La description portera seulement sur le cœur gauche mais il faut avoir à l’esprit que la même séquence d’événements a lieu dans le cœur droit à la différence près que la pression dans l’artère pulmonaire et dans le ventricule droit pendant la systole est environ sept fois plus basse que dans l’aorte et le ventricule gauche. La description du cycle débute à la fin de la diastole ventriculaire et couvre un cycle complet.

Phase précoce de la diastole ventriculaire Pendant pratiquement la totalité de la phase diastolique ventriculaire, l’oreillette est encore en diastole. Ce moment correspond à l’intervalle T-P de l’ECG entre la fin de la repolarisation du ventricule et la dépolarisation suivante de l’oreillette. À cause de l’entrée continuelle de sang veineux dans l’oreillette, la pression dans celle-ci est légèrement plus haute que dans le ventricule bien qu’il soit lui aussi relâché (point 1, Figure1). À cause de cette différence de pression, la valve AV est ouverte et le sang passe de l’oreillette dans le ventricule pendant toute la diastole ventriculaire (cœur a, Figure1). Le volume ventriculaire augmente donc avant même la contraction de l’oreillette (point 2).

Phase tardive de la diastole ventriculaire Vers la fin de la diastole (télédiastole), le nœud sinusal envoie une excitation qui gagnera les oreillettes ce qui correspond à l’onde P de l’ECG (point 3). La dépolarisation de l’oreillette cause sa contraction et l’augmentation de la pression dans l’oreillette (point 4) ce qui propulse une quantité additionnelle de sang dans le ventricule. La montée de la pression ventriculaire (point 5) est due à l’arrivée de cette quantité supplémentaire de sang chassé par l’oreillette (point 6 et cœur b). Durant tout le temps que dure la contraction de l’oreillette, la pression y est légèrement supérieure à la pression dans le ventricule et la valve AV reste ouverte.  

Fin de la diastole ventriculaire La diastole du ventricule s’achève au début de sa contraction. À ce moment, la contraction de l’oreillette et le remplissage du ventricule sont terminés. Le volume du ventricule et du sang qu’il contient à la fin de la diastole (point 7) est le volume télédiastolique (VTD) qui est en moyenne de 135 ml chez l’adulte. À partir de ce moment il n’entrera plus de sang dans le ventricule pendant le reste du cycle. Le volume télédiastolique est donc la quantité maximale de sang dans le ventricule au cours du cycle.

Excitation et début de la systole des ventricules   À la suite de l’excitation des oreillettes, l’influx traverse le nœud AV et suit la voie de conduction spécialisée. Pendant ce temps, l’oreillette est contractée. Quand l’activation a gagné tout le ventricule, la contraction de l’oreillette est déjà achevée. Le complexe QRS correspond à l’activation ventriculaire (point 8) ce qui cause leur contraction. La pression intraventriculaire monte très rapidement juste après le complexe QRS ce qui traduit le début de la systole ventriculaire (point 9). Dès le début de celle-ci la pression est plus haute dans le ventricule que dans l’oreillette ce qui cause la fermeture de la valve AV (point 9) grâce à la contraction des muscles papillaires qui tend les cordages.

Contraction isovolumétrique du ventricule Dès que la pression ventriculaire dépasse la pression de l’oreillette et que la valve AV est fermée, la pression dans le ventricule continue à monter jusqu’à dépasser la pression dans l’aorte. Il y a donc un temps court après la fermeture de la valve AV et avant l’ouverture de la valve aortique pendant lequel le ventricule est une cavité close (point 10). Les deux valves étant fermées, le sang ne peut ni entrer ni sortir du ventricule pendant ce temps. C’est la contraction isovolumétrique (cœur c) durant laquelle les deux valves étant fermées, le volume ventriculaire et la longueur des cellules contractiles ne changent pas alors que la pression ventriculaire continue à monter (point 11). Cette période durant laquelle la pression monte sans raccourcissement des cellules contractiles est analogue à la contraction isométrique du muscle squelettique.

Éjection ventriculaire Dès que la pression intraventriculaire dépasse la pression aortique (point 12), la valve aortique s’ouvre et l’éjection de sang commence (cœur d). Le volume de sang pompé hors du ventricule à chaque contraction est le volume systolique. La pression monte dans l’aorte du fait que la contraction ventriculaire se poursuit et que le sang entre dans l’aorte plus vite qu’il ne la quitte à l’autre extrémité par les petites artères (point 13). Le volume ventriculaire décroît au fur et à mesure de l’éjection rapide de sang (point 14). La systole ventriculaire comprend les phases de : contraction isovolumétrique + éjection (éjection rapide pendant laquelle le sang est chassé dans l’aorte par la contraction du ventricule + éjection lente pendant laquelle le sang s’écoule vers l’aorte par inertie alors que la pression dans le ventricule baisse très rapidement.

Fin de la systole ventriculaire Le ventricule ne se vide pas complètement pendant l’éjection. Normalement c’est environ la moitié du sang qu’il contient à la fin de la diastole qui est éjecté pendant la systole suivante. Le volume de sang restant dans le ventricule à la fin de l’éjection est le volume télésystolique (VTS) qui est d’environ 65 ml (point 15). C’est le plus petit volume ventriculaire pendant le cycle (point 15). La différence entre le volume de sang contenu dans le ventricule avant et après sa contraction est le volume éjecté pendant la contraction. Exemple : le volume d’éjection est égal à 135 – 65 = 70 ml.

Repolarisation et début de la diastole ventriculaire L’onde T correspond à la repolarisation des ventricules à la fin de leur systole (point 16). Avec le début du relâchement contemporain de la repolarisation, la pression tombe dans le ventricule plus vite que dans l’aorte et la valve aortique se ferme (point 17) ce qui produit une irrégularité, le ressaut dicrote (point 18) sur la courbe de la pression aortique. À partir de ce moment il ne sort plus de sang hors du ventricule durant le cycle puisque la valve aortique est fermée.

Relâchement isovolumétrique ventriculaire La valve aortique se ferme alors que la valve AV n’est pas encore ouverte puisque la pression dans le ventricule est encore supérieure à celle de l’oreillette. Il ne peut y avoir pendant cette période ni sortie de sang vers l’aorte ni entrée de sang dans le ventricule en provenance de l’oreillette ; en effet, les deux valves sont à nouveau fermées pendant un court instant appelé relaxation isovolumétrique ventriculaire (point 19 et cœur e) durant lequel le volume de la cavité et la longueur des cellules contractiles ne changent pas (point 20). Il ne sort plus de sang hors du ventricule dont le relâchement se poursuit et où la pression baisse régulièrement.

Remplissage ventriculaire Quand la pression dans le ventricule tombe en dessous de celle de l’oreillette (point 21), la valve AV s’ouvre à nouveau et le remplissage du ventricule recommence (point 22). La diastole ventriculaire comprend les périodes de : relaxation isovolumétrique + remplissage ventriculaire. La repolarisation des oreillettes et la dépolarisation des ventricules ont lieu en même temps de sorte que les oreillettes sont en diastole pendant toute la systole des ventricules. Durant ce temps, l’écoulement du sang des veines pulmonaires vers l’oreillette gauche continue. Au moment de l’ouverture de la valve AV à la fin de la relaxation isovolumétrique (fin de la systole) ventriculaire, le sang accumulé dans l’oreillette pendant la systole du ventricule s’écoule rapidement vers le ventricule (retour au cœur (a)) ; c’est la phase initiale du remplissage ventriculaire rapide (point 22). Puis le remplissage ventriculaire se poursuit plus lentement (point 23), au fur et à mesure que le sang passe dans le ventricule. Pendant cette phase de remplissage lent, du sang continue à s’écouler des veines pulmonaires vers le ventricule gauche à travers l’oreillette et la valve AV ouverte. À la fin de la diastole ventriculaire, tandis que le remplissage ventriculaire continue lentement, le cycle recommence par une nouvelle décharge du nœud sinusal (point 24). Au repos, la durée totale du cycle cardiaque est d’environ 800 ms dont 300 correspondent à la systole du ventricule et 500 à la diastole. C’est au début de la diastole qu’a lieu l’essentiel du remplissage du ventricule. Quand la fréquence cardiaque augmente, la durée de la diastole diminue beaucoup plus que celle de la systole. Par exemple, quand la fréquence cardiaque passe de 75 à 180 par minute, la durée de la diastole baisse de 75 % environ passant de 500 à 125 ms. Il y a donc réduction considérable du temps de relaxation du ventricule et du temps disponible pour son remplissage mais l’essentiel du remplissage du ventricule ayant lieu au début de la diastole, il n’est pas donc affecté, notamment quand la fréquence cardiaque est rapide au cours de l’exercice physique.