DETERMINANTS PHYSIOLOGIQUES DU DEBIT CARDIAQUE J. Bordes, DESC Réa Med, Juin 2010

INTRODUCTION ASSURER UN DEBIT POUR TRANSPORTER DU SANG OXYGENE VERS LES ORGANES 2 POMPES EN SERIE Débit cardiaque droit = gauche Débit cardiaque ajusté au ventricule le plus défaillant Physiologie humaine appliquée, Arnette

INTRODUCTION Myocyte Excitabilité (bathmotropie) Conductivité (dromotropie) Rythmicité (chronotropie) Contractilité (inotropie) Relaxation (lusitropie) Novartis Found Symp. 2006

DEFINITION Débit cardiaque = Q°c = Fc x VES Fc = fréquence cardiaque 4,5-7 L/min Fc = fréquence cardiaque VES = volume d’éjection systolique Index cardiaque = Q°c /surface corporelle > 3L/min

COURBE PRESSION/VOLUME INTRODUCTION COURBE PRESSION/VOLUME Pression VG Ejection VTS SYSTOLE Contraction isovolumique Relaxation isovolumique VTD DIASTOLE Remplissage Volume VG Katz, J Am Coll Cardiol 1988 VES

INTRODUCTION DEBIT CARDIAQUE VARIABLE DEBIT CARDIAQUE REGULE Physiologie humaine appliquée, Arnette

DETERMINANTS DE LA FREQUENCE CARDIAQUE DC=FC x VES SYSTÈME NERVEUX AUTONOME CATECHOLAMINES CIRCULANTES

LE SYSTÈME NERVEUX AUTONOME SYSTÈME SYMPATHIQUE SYSTÈME PARASYMPATHIQUE Physiologie humaine appliquée, Arnette

SYSTÈME NERVEUX AUTONOME SYSTÈME SYMPATHIQUE SYSTÈME PARASYMPATHIQUE MAINTIEN DES FONCTIONS ORGANIQUES REPONSE AU STRESS ACETYLCHOLINE NORADRENALINE ADRENALINE DOPAMINE RECEPTEURS MUSCARINIQUES M1 A M5 RECEPTEURS α-ADRENERGIQUES M2: EFFET CHRONOTROPE – INOTROPE – DROMOTROPE - α1-ADRENERGIQUES: EFFET INOTROPE POSITIF EFFET VASOCONSTRICTEUR α2-ADRENERGIQUES: RETROCONTROLE - RECEPTEURS β-ADRENERGIQUES NICOTINIQUES β1-ADRENERGIQUES: EFFET CHRONOTROPE ET INOTROPE + β2-ADRENERGIQUES: RELAXATION FIBRE MUSCULAIRE LISSE β3-ADRENERGIQUES: EFFET INOTROPE – EFFET VASODILATATEUR

CATECHOLAMINES CATECHOLAMINES CIRCULANTES S ynthétisées par la glande médullosurrénale α-1 Inotrope + +Vasoconstricteur α-2 Rétrocontrôle - Β-1 Chronotrope + Inotrope + Β-2 Relaxation muscle lisse NORADRENALINE ++++ ++ + ADRENALINE +++ DOPAMINE ?

RELATION FC/DEBIT CARDIAQUE Plus la fc augmente, plus la phase diastolique est réduite avec altération du remplissage vg et reduction debit cardiaque EFFET BOWDITCH Physiologie humaine appliquée, Arnette

VOLUME D’EJECTION SYSTOLIQUE DC=FC x VES DETERMINANTS DU VES CONTRACTILITE VENTRICULAIRE PRECHARGE POSTCHARGE

COURBE PRESSION/VOLUME Pression VG Ejection VTS SYSTOLE Contraction isovolumique Relaxation isovolumique VTD DIASTOLE Remplissage Volume VG Katz, J Am Coll Cardiol 1988 VES

CONTRACTILITE MYOCARDIQUE Inotropisme Capacité du myocyte à générer une tension en fonction d’une charge Entrée dans le cardiomyocyte de Calcium => Activation des protéines contractiles Performance systolique du myocarde Nature 2008

CONTRACTILITE MYOCARDIQUE Ees = élastance télésystolique ventricule gauche Ees = Pt/(Vt –V0) Indépendante des conditions de charge Longrois et al, Conférence d’actualisation SFAR 2004

CONTRACTILITE MYOCARDIQUE Physiologie humaine appliquée, Arnette

REGULATION SNA INTRINSEQUE HUMORALE METABOLIQUES Régulation α adrénergique Récepteur α1 Régulation β adrénergique Β1 Β3 SNA parasympathique INTRINSEQUE Relation Etirement-contractilité Relation Fc-contractilité HUMORALE Catecholamines endogenes Le NO Balligand et al, Médecine sciences, 1999 Faible dose: inotrope + Forte dose: inotrope – Protection contre la stimulation excessive des catécholamines? METABOLIQUES Calcium Hyperkaliémie Sodium Acidose Β1 = 80%

PRECHARGE PRECHARGE = LONGUEUR DE LA FIBRE MYOCARDIQUE AVANT SA CONTRACTION Vieillard-Baron et al, Réanimation 2004 EN PRATIQUE CLINIQUE = pas de consensus sur la définition. dimension du ventricule en télédiastole (diamètre, surface, volume), conditions de charge du ventricule en télédiastole (pression et contrainte transmurales). Teboul et al, AFAR 2005

COURBE PRESSION/VOLUME PRECHARGE VENTRICULAIRE Pression VG SYSTOLE DIASTOLE Volume VG

PRECHARGE DETERMINANTS RETOUR VEINEUX Volume sanguin circulant Pression intrathoracique et intraabdominale Résistance/élastance du réseaux veineux FONCTION DIASTOLIQUE COMPLIANCE VENTRICULAIRE RELAXATION VENTRICULAIRE Etat lusitrope du myocarde ↘Ca2+ intracellulaire CONTRACTION AURICULAIRE Remplissage VG 15 à 25% Performance diastolique de la pompe

PRECHARGE RELATION PRECHARGE ET DEBIT CARDIAQUE LOI DE FRANCK STARLING = PLUS LA FIBRE EST ETIREE, PLUS SA CONTRACTILITE AUGMENTE Starling and Visscher, J Physiol 1926 Augmentation passive de la longueur de la fibre myocardique induit une auglentation de la force jusqu’à une longueur optimale

D’après Howell WH, Philos Trans Roy Soc Lond Part I. 1884. Blasius W, Verhandl phys-med Ges Würzburg. 1872.

PRECHARGE RELATION PRECHARGE ET DEBIT CARDIAQUE Physiologie humaine appliquée, Arnette

POSTCHARGE Ensemble des forces qui s’opposent à l’éjection RESISTANCE VASCULAIRE RVS = PAM-PVC/DC dynes/s/cm2 Reflet imparfait de la postcharge Pourquoi? caractère pulsatile des ondes de pression et de débit phénomènes de réflexions d’ondes alors que ces derniers influencent de manière significative la charge à laquelle le ventricule est confronté au cours de l’éjection

ELASTANCE ARTERIELLE EFFECTIVE VARIATION PRESSION/VARIATION VOLUME COMPOSANTES PULSATILES ET NON PULSATILES ELASTANCE ARTERIELLE Ea=Pression fin systole/Volume éjecté

COUPLAGE VENTRICULO-ARTERIEL Interaction entre ventricule et réseau vasculaire Déterminant majeur de la performance cardiaque globale Elastance ventriculaire Elastance artérielle

COUPLAGE VENTRICULO-ARTERIEL Point de fonctionnement = Couplage du système = Intersection des deux droites = Fixe le volume éjecté correspondant à Pes Rapport Ees/Ea = index de couplage artériel =2 efficience maximum Morimont et al, Réanimation

CHOC CARDIOGENIQUE UN EXEMPLE DE DECOUPLAGE MAINTIEN DE LA PRESSION ARTERIELLE = ELEVATION DE LA POST-CHARGE CHUTE DU DEBIT CARDIAQUE ↘ Ees / Ea

REGULATION DE LA POSTCHARGE NERVEUSE SYMPATHIQUE HUMORALE Catécholamines circulantes Système rénine angiotensine aldostérone Vasopressine Kinines et prostaglandines PROPRIETES MECANIQUES Elastance et compliance aortique intrinséques

CONCLUSION CIBLES THERAPEUTIQUES FC CONTRACTILITE PRECHARGE POSTCHARGE POMPE CARDIAQUE CIBLES THERAPEUTIQUES Optimisation des volumes de remplissage Stimulation des propriétés contractiles Soulagement à l’éjection VG