Fonction diastolique

Pourquoi c’est compliqué ? Physiologie Relaxation active Relaxation passive compliance Systole atriale Asynchronie Echo-Doppler Flux mitral F veineux pulmonaire Vitesse de remplissage Doppler tissulaire 2D Strain Pathologie Ischémie Hypertrophie Fibrose Péricarde RM, IA

1) La contraction systolique est initiée par la dépolarisation membranaire entraînant un brutale entrée de Ca++ intracellulaire au travers des canaux calciques ainsi qu’une libération à partir de sites de stockages intracellulaires: le réticulum sarcoplasmique. Le Ca++ se fixe sur la troponine C, active le complexe tropo-myosine et entraîne la formation de ponts entre actine et myosine ainsi que l’hydrolyse de l ’ATP fournissant ainsi l’énergie nécessaire à la formation de ces ponts. 2) La relaxation démarre à partir du recaptage du Ca++ intracellulaire grâce la mise en jeu de pompes situées dans le réticulum sarcoplasmique et dans la membrane. Ces pompes consomment de l’ATP et dépendent de l’intégrité du système enzymatique de phosphorylation. La troponine devenue inactive permet la relaxation des ponts actine myosine Tout ceci a pour but de souligner que la relaxation active est une grosse consommatrice d’énergie, qu’il existe à cet égard un couplage entre contraction et relaxation, qu’il n’y a pas d’anomalie de la contraction sans anomalie de la relaxation et donc pas de dysfonction systolique sans dysfonction diastolique. On verra que l’inverse n’est pas vrai 3) Le recaptage Ca++ par le réticulum sarcoplasmique lorsqu’il est freiné pendant la phase initiale de la diastole peut se prolonger de façon pathologique durant la phase de remplissage lent

La phase de relaxation isovolumique allant de la fermeture des valves aortiques à l’ouverture des valves mitrales. Elle est purement active, dure 60 à 90ms et sa durée est un bon reflet de la qualité du métabolisme cellulaire et par extension del’inotropisme 2) La phase de remplissage rapide commence à l’ouverture des valves mitrales et dure jusqu’à la quasi-égalisation des pressions entre l ’OG et VG. Elle constitue, comme on vient de le voir sur la diapo précédente un phénomène actif consommateur d’énergie mais elle dépends également des propriétés élastiques des fibres myocardiques. Ces derniéres exercent des forces de rappel qui tendent à allonger la fibre aprés la phase de raccourcissement systolique. Cette phase de la diastole assure dans des conditions normales environ 80% du remplissage ventriculaire et dure environ 180 à 200ms 3) La phase de remplissage lente également appelée diastasis en raison de sa très faible contribution au remplissage ventriculaire. Elle est passive et sous la dépendance du faible gradient de pression résiduel après le remplissage rapide, existant entre les veines pulmonaires, OG et VG 4) La systole auriculaire. L’élévation de la pression auriculaire dépends de la vigueur de la contraction auriculaire

1 2 3 4 E A DT TRIV E A TRIV DT Relaxation isovolumique Remplissage rapide Remplissage lent Systole atriale Temps de relaxation isovolumique: TRIV Pic de vélocité onde E Temps de décélération onde E:DT Pic de vélocité onde A Rapport E/A

Troubles de la relaxation DT TRIV Allongement TRIV Diminution onde E Allongement DT Augmentation onde A Diminution E / A

Trouble de la compliance TRIV DT Raccourcissement du TRIV Raccourcissement du DT Augmentation onde E Augmentation E / A

Difficultés d’interprétation du flux mitral Age Fréquence cardiaque Dépendance des conditions de charge Normal Vs Pseudo-normal

Effets du vieillissement sur la fonction diastolique Hypertrophie myocardique Diminution du remplissage rapide protoD (-50 %) Hétérogénéité de la relaxation ventriculaire Augmentation de la rigidité pariétale ( collagène et myocytes)

Modification du profil mitral lié à l’âge Adulte jeune Adulte 50-60 ans > 70 ans

Effets des manipulations de charge sur le flux mitral Remplissage FM normal E A TNT Phéniléphrine Nishimura RA, Circulation 1990

Dysfonction diastolique et expansion volémique Pression E A Dysfonction diastolique E A Normal E A Volume

Évolution du flux mitral en fonction de l’âge et de la dysfonction diastolique Adulte jeune Tr de relaxation Pseudo-normalisation Restrictif Restrictif sévère Adulte Age et cœur pathologique Cœur pathologique

Flux veineux pulmonaire ETT :Vue apicale 4 cavités VG OG

Flux veineux pulmonaire S1 relaxation atriale S2 descente anneau en systole D gradient de pression entre veine pulm et VG r-A systole atriale S1 S2 D r-A

Elévation des pressions de remplissage VG rA D S rA Diminution de la composante systolique Augmentation de la composante diastolique D (FS < 55%) Augmentation de la vélocité de rA (>35cm/s) Augmentation de la durée de rA (rA-A > 30ms)

Elévation des pressions de remplissage VG Flux mitral Flux veineux pulmonaire Ar

Vitesse de propagation de l’onde de remplissage VG en Tm-couleur (Vp)

Doppler tissulaire à l’anneau mitral Sa Ea Aa CIV Sa Ea Aa Ea/Aa Latéral 10,6 13,3 11,3 1,5 Septal 9,9 11,5 9,5 1,0 Ant 9,2 11,7 10,3 1,2 Post 10,4 14,3 11,6 1,3 Waggoner AD, JASE 2001

E A MF FVP S D Ar DTI Ea Aa Vp Color M-mode Normal Relaxation Pseudo Abnormality Pseudo normal Restrictive filling

Variables Normal Tr relaxation Pressions Nles Pressions élevées Pseudo normal Restrictif Flux mitral E/A TDE (ms) TRIV (ms) 1-2 150 - 220 60 - 100 < 1 > 220 > 100 >1 > 2 < 150 < 60 F V Pulm S/D Ar (ms) > 1 < 35 > 35 FM+VP A-Ar (ms) < 30 > 30 Vp > 45 < 45 Ea > 8 < 8 E / Ea < 10 > 10

Strain rate imaging

Intérêt clinique en AR Identifier les patients à risque Comprendre le mécanisme de certains états de bas-débit ou d’instabilité hémodynamique Eviter les traitements inotropes inutiles Rattacher certains œdèmes pulmonaires à une cause hémodynamique Estimer les pressions de remplissage VG

OAP et défaillance diastolique pure Prévalence 40 % des OAP hémodynamiques (14 -74 %) Mortalité annuelle 5 - 8 % (1% dans une population contrôle / 10 -15% en cas d’IC systolique) Morbidité 50% de ré-admission dans l’année après un épisode aigu Vasan RS, JACC, 1995 Walley GA, JACC, 2002

IDM aigue L’existence d’un aspect pseudo-normal ou d’un Sd restrictif augmente: risque d’OAP remodelage ventriculaire à distance mortalité à 1 an Moller JE, JACC, 2000

Cardiopathies dilatées 30% à 5 ans en cas de FEVG <30% 50% à 1an en cas de trouble de compliance non réversible Pozzoli M, Circulation, 1997

Vanoverschelde, Am J cardiol 1999 Evaluation de la tolérance à l’effort chez des patients présentant des signes d’insuffisance cardiaque congestive Vanoverschelde, Am J cardiol 1999

« Does perioperative diastolic dysfunction affect postoperative outcome » Vp < 0,45cm/s Vp > 0,45cm/s p Myocardial infarction 7,6% (14) 3,1 (3) ns CHF 21,7% (40) 8,2% (8) 0,004 Arythmias 1% (1) 0,023 Death 1,6% (3) Prolonged intubation 7,7% (14) 2% (2) 0,05 Matyal R, AHA, 2007

Patients (n=77) / chirurgie lourde non cardiaque (n=45) Risque cardiaque chez les patients porteurs d’une hypertrophie septale asymétrique Patients (n=77) / chirurgie lourde non cardiaque (n=45) Adverse outcome n (%) 31 (40) Décès 0 IDM 1 Arythmie grave 1 OAP 12 (16) Ischémie myocardique 12 Arythmie bénigne 25 Hypotension transitoire 14 Etude rétrospective, non comparative, donc très criticable, mais suffisamment intérressante pour qu’on en parle, d’autant plus qu’elle confirme une étude plus ancienne de Thompson parue dans JAMA en 1985. Elle porte sur 77 patients porteurs d’une hypertrophie septale asymétrique typique avecun obstacle dynamique à l’éjection ventriculaire authentifié par une échocardiographie pré-opératoire et un gradient de pression sous-aortique moyen de 31 + 22mmHg. Trente cinq patients soit 45% avaient subits une chirurgie considérée comme majeure. On peut constater, en dépit du fait que cette étude n’était pas comparative une incidence élevée de complications cardiaques. Quarante quatre % des patients ont présenté en péri-opératoire un événement significatif. Pas de décés, mais un IDM et surtout 16% de décompensation sur un mode congestif chez ces patients qui avaient une FEVG normale. On sait que ces patients sont aggravés notablement par l’hypovolémie et qu’ils sont susceptibles de se mettre en OAP en situation d’hypovolémie. On relèvera à cette occasion qu’il est particulièrement important d’avoir pour ces patients un diagnostic précis sur la nature de la cardiopathie car la tendance naturelle de tout un chacun devant un patient en OAP, n’est pas vraiment de remplir ou de prescrire des b-bloquants On relève par ailleurs une incidence élevée d’épisodes d’hypotension et d’arythmie supraventriculaire. Le passage en ACFA est également une menace importante chez ces patients dont le remplissage ventriculaire est très dépendant de la systole auriculaire Haering JM, Anesthesiology, 1997

Dysfonction diastolique et expansion volémique Pression E A Dysfonction diastolique E A Normal E A Volume

Evaluation des pressions de remplissage et flux mitral CMD CMH Nishimura, JACC, 1996

Cardiopathie hypertrophique E/Vp E/Ea Correlation 0,64 0,76 p 0,02 <0,001 Biais + SD 0 + 3,9 0 + 3,3 Ecarts max (mmHg) - 9 à + 8 - 8 à + 6,8 Nagueh S, Circulation 1999

PAPO estimée par analyse combinée du flux mitral et DTI 60 patients / Choc septique et SDRA PAOP > 15 mmHg ASC: 0,98 E/EA: 11,5 Se: 100% Sp: 97% PAOP (mmHg) = 0,97 E/Ea + 4,37 Biais entre PAPO estimée et mesurée 0,44 + 2,2 Bouhemad B, Anesthesiology, 2003

Pour la pratique on retiendra ! Cardiopathies dilatées: Plus le flux est restrictif plus c’est grave Les pressions de remplissage VG peuvent être estimées uniquement par l’analyse du flux mitral en cas d’anomalie de la contraction ..et grâce au doppler tissulaire (E/Ea) dans toutes les autres situations pathologiques La mesure des dimensions (hypertrophie, dilatation) des cavités auriculaire et ventriculaire gauches sont des éléments essentiels de l’évaluation de la fonction diastolique L’âge, l’HTA non traitée, la tachycardie et la fibrillation auriculaire constituent par eux-mêmes des causes de défaillance diastolique

Cas clinique n° 1 H, 74ans HTA Cardiopathie ischémique avec ATCD IDM FEVG préop 53% Trt:  bloquants, IEC, statines….. J1 AAA OAP post opératoire

Obstacle dynamique à l’éjection ventriculaire

Cas clinique n°2 H, 48ans HTA ATCD œdème pulmonaire Hépatopathie

Sístole Diástole Lucía Maya, 1986

Conclusions « Rien n’est simple……. …..tout se complique » Petit Nicolas, Sempé, 1972

PAOP evaluation with DTI Bouhemad B, BJA, 2001 PAOP < 8 mmHg ASC: 0,83 E/EA:4 SE:34% Sp: 84% PAOP > 12 mmHg ASC: 0,84 E/EA: 8,5 SE: 60% Sp: 95% PAOP > 15 mmHg ASC: 0,98 E/EA: 11,5 SE: 100% Sp: 97%

"Pathogenesis of acute pulmonary edema associated with hypertension" Variable (n=38) OAP Après traitement PAS (mmHg) 209 + 28 142 + 15* Fc (b/mn) 79 + 12 66 + 11* E/A 1,04 + 0,37 1,25 + 0,38* FEVG (%) 59 + 9 61 + 7 Index de cinétique 1,28 + 0,96 1,25 + 0,96 segmentaire Cette étude a été réalisée pour démontrer le contraire de tout ce que je viens de vous dire jusqu ’à présent. Les auteurs pensaient que les OAP à FE normale étaient dus soit à une altération transitoire de la fonction contractile par un mécanisme non élucidé soit à une ischémie myocardique non dépistée. Ils ont donc réalisé une étude prospectiveincluant 38 patients présentant une évidence clinique d’OAP (détresse respiratoire; râles crépitants; œdème pulmonaire radiologique) survenant en dehors de tout contexte de infectieux permettant d’éliminer une pneumopathie, avec une FE réalisée à la phase initiale> 50 % une absence de régurgitation significative et présentant lors de l’épisode aigu une poussée hypertensive et enfin qui s’améliorent sous traitement déplétif et normotenseur. Ils ont comparés les résultats de l’écho à la phase aigue de l’OAP et l’écho réalisée 3 jours plus tard après normalisation de l’état clinique du patient. Les paramètres étudiés sont pour l ’essentiel la fonctionglobale et les naomalies de cinétique segmentires côtés de 1 à 4 sur 16 segments de paroi. La FE aussi bien que le score de cinétique segmentaire étaient les mêmes à la phase aigue et après traitement Certains présentaient une anomalie de cinétique segmentaire potentiellement en rapport avec une cardiopathie ischémique mais aucun élémént d ’aggravation n ’étaient retrouver à la phase aigue. Démontrant ainsi le contraire de ce qu’ils voulaient prouver initialement ce qui à mon avis ajoute une crédibilité supplémentaire à cette étude publiée dans le NEJM Gandhi SK, NEJM, 2001

Forces de restaurations Pression intramyocardique F. mécaniques Conditions de charge Forces de restaurations Pression intramyocardique F. métaboliques Hypoxie Acidose Hypothermie Relaxation Il existe également de nombreux facteurs métaboliques . Hypoxie et acidose ralentissent la relaxation. L’acidose respiratoire plus que métabolique car le CO2 diffuse plus rapidement que les acides fixes. Par contre les lactates produit in situ par l’ischémie myocardique entrainent très rapidement une altération de la relaxation . L’élévation de la température accélère la relaxation alors que l’hypothermie la ralentit 1) La charge diastolique dépend en partie de la longueur de la fibre à la fin de la systole. Plus la fibre myocardique est longue à la fin de la systole c’est à dire en début de diastole, plus le travail à faire pour relaxer cette fibre est importante. Ce qui veut dire que les conditions de charge générales régulant l’hémodynamique générale influent sur la diastole. Plus le volume du coeur est important et plus la pression est élevée plus le travail de la fibre myocardique pour se détendre sera important 2) Les propriétés élastiques de la fibre sont également sollicitées. C’est probablement l’origine des troubles de la relaxation liée au viellissement physiologique 3) Et enfin le remplissage coronaire, la pression et le volume sanguin à l ’intérieur de la paroi myocardique joue également un rôle F. médicamenteux Catécholamines, Antagonistes Ca ++ Anesthésiques généraux

Compliance Facteurs métaboliques Facteurs extra-pariétaux Hypoxie Acidose Hypothermie Facteurs extra-pariétaux Ventricule droit Péricarde Compliance Facteurs pariétaux Épaisseur paroi Ischémie / œdème interstitiel Pression coronaire Facteurs neuro-hormonaux Cathécholamines SRA En ce qui concerne la partie plus passive de la diastole réglée par la compliance de la cavité ventriculaire c’est à dire par la relation pression-volume, il éxiste également de nombreux facteurs susceptibles d ’influer défavorablement . Les facteurs métaboliques jouent également un rôle mais beaucoup plus secondaires . La rigidité pariétale est augmentée par l’ischémie, l’oedème interstitiel et bien entendu par l’épaisseur de cette paroi. Plus la paroi est épaisse plus elle est rigide. . Enfin il existe des facteurs extra-pariétaux. La dialatation du ventricule droit induit une baisse de la compliance ventriculaire gauche par l’intermédiare du septum interventricualire. C’est ce que l’on appelle l ’interdépendance ventriculaire. L’insuffisance ventriculaire droite joue également un rôle par l’intermédiaire de la pression coronaire. Le sinus coronaire se jette dans l ’oreillette droite, donc toute augmentation de la pression auriculaire droite se répercute sur la pression veineuse coronaire, augmente le pool sanguin intrapariétal et donc augmente sa rigidité

Flux mitral 1) Relaxation isovolumique 2) Remplissage rapide 3 4 Flux mitral 1) Relaxation isovolumique 2) Remplissage rapide 3) Remplissage lent 4) Systole atriale E A

Flux mitral 1) Temps de relaxation isovolumique: TRIV DT TRIV 1) Temps de relaxation isovolumique: TRIV 2) Pic de vélocité onde E 3) Temps de décélération onde E:DTE 4) Pic de vélocité onde A 5) Rapport E/A

Causes myocardiques Mécanismes Ischémie-nécrose Tr de la relaxation Hypertrophie Surcharge Ca++ Asynchronisme résistances au remplissage ARP CMD Id +fibrose Cardiopathies restrictives Elévation résistances au remplissage

Causes Mécanismes extra-myocardiques Péricardite constrictive résistances remplissage volume ventriculaire IA, IM, FAV Surcharge volumique Sténose mitrale Obstacle mécanique Tachycardie, FA

Vitesse de remplissage Fonction diastolique = Remplissage Relaxation active Relaxation passive compliance Systole atriale Flux mitral F veineux pulmonaire Vitesse de remplissage Doppler tissulaire Fonction systolique = Ejection contractilité Fraction d’éjection La fonction diastolique est un concept à la mode mais qui reste assez abstrait, relativement difficile à appréhender et pour-lequel on a du mal à à concevoir de prime abord les implications cliniques, l’impact qu’il peut avoir sur notre pratique quotidienne. En réalité ce concept n’est pas plus abstrait que la fonction systolique et on voit pas pourquoi la façon dont le ventricule se remplit serait moins importante que la façon dont il se vide. En réalité la qualité du remplissage ventriculaire est au moins aussi important pour l’équilibre hémodynamique la vidange systolique. Les raisons pour lesquelles elle est moins bien comprise sont de 2 ordres - la 1ere est liée à la complexité de ses mécanismes. Les altérations de la fonction systolique relèvent pratiquement tous que d ’un seul mécanisme - si l’on met à part les obstacles à l’ejection ventriculaire que sont le RAC et les obstacles dynamiques- cad une altération de la contractilité myocardique quel qu’en soit la cause primordiale. Les troubles de la fonction diastolique relèvent de nombreux mécanismes: une altération de la contractilité à l’origine d’une diminution de la relaxation active du VG; des troubles de la relaxation liés à une dégradation de spropriétés élastiques du tissu myocardique comme c’est le cas avec le vieillissement; des troubles de la compliance liés à une rigidité accrue de la paroi ventriculaire et enfin à des troubles du rythme cardiaque puisque la tachycardie et particulièrement la TAFA constitue si l ’on accepte une définition large de la dysfonction diastolique certainement une des causes les plus fréquentes d’anomalie du remplissage - La seconde est la difficulté à en faire le diagnostic. Autant pour la fonction systolique c’est simple avec la fraction d’éjection, qui est un paramètre facile à calculer, facile à comprendre et en plus commun à toutes les méthodes d ’investigation (écho, ventriculo, scinti); il n ’en est pas de même avec la fonction diastolique qui doit avoir recours à 2 indexes en hémodynamique invasive et pour l ’écho-doppler si l ’analyse du flux mitral est sûrement le principal élément d ’analyse, plusieurs autres paramètres sont souvent nécessaire à une analyse précise

Insuffisance cardiaque congestive Incapacité à assurer un débit cardiaque adapté alors que la fonction systolique est conservée Mécanismes compensateurs induisant une élévation des pressions de remplissage VG Insuffisance cardiaque congestive Les définitions de la dysfonction diastolique sont essentiellement cliniques La première est un peu trop restrictive car elle présuppose que la fonction systolique, contractile du myocarde soit conservée. Elle a le mérite de mettre en exergue une des principales conséquences cliniques, cad le bas débit cardiaque ou tout au moins les difficultés pour le cœur de s ’adapter à une augmentation des besoins 2) Ce sont les mécanismes compensateurs, notamment une augmentation de l’activité rénine-plasmatique qui sont à l’origine des symptomes. Obstacle au remplissage ventriculaire; celui-ci ne peut fonctionner qu’à un régime de pressions élevé. Tous les symptomes de l’IC clasiquement décrits peuvent être observés dans la dysfonction diastolique pure: oedème pulmonaire, intolérance à l’effort, distension jugulaire, oedèmes périphériques,..exc IC à fonction systolique altérée IC à fonction systolique conservée

Diagnostic: arguments indirects Age HTA ACFA Fonction systolique Echo 2D - Hypertrophie - Dilatation ventriculaire - Dilatation auriculaire