Physiopathologie de l ’ischémie myocardique

Généralités Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports l ’ischémie est la résultante d ’un déséquilibre entre les apports artériels en Oxygène et substrats d ’une part, et les besoins d ’autre part.

Anatomie fonctionnelle Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Pôle artériel : Artères : 3 troncs  se ramifiant en artérioles capillaires (1 / fibre myocardique) Collatérales non fonctionnelles + plexus sous-endocardiques  hétérogénéité de vascularisation en profondeur. Pôle veineux 90 % (cavités gauches) par le sinus coronaire Retour dans les cavités droites. CD CG TCG IVA CX IVP D1 AO Diamètre moyen : 4,5 mm Diamètre moyen : 3,9 mm Dominance : 48 % Equilibrée : 34 % Diamètre moyen : 3,7 mm Pont myocardique : 18% Contournement de la pointe : 80 % Branches perpendiculaires :Diag & Septales Diamètre moyen : 3,3 mm Dominance : 18 %

Anatomie fonctionnelle : microcirculation Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Capillaires : 4000 / mm3 Distance moyenne : 17 µ Rapport capillaire / fibre myocardique : # 1 Sphincters pré-capillaires : Ouverture à tour de rôle des unités micro-circulatoires en fonction des besoins métaboliques (réserve coronaire). Commande des shunts artério-veineux Mécanisme complexe : Contraction Protusion du noyau endothélial dans la lumière du capillaire. Veine coronaire Artère coronaire Microcirculation épicardique Artère trans-myocardique Sphincters pré-capillaires Shunts artério-veineux Microcirculation endocardique

Anatomie fonctionnelle : circulations collatérales (1) Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Les différents types : Vaisseaux adventiciaux et vasa-vasorum, Trans-auriculaires, artères du nœud sinusal, du nœud A-V, et de Kugel, Trans-septales, sur versant droit où les pressions sont moindres, Epicardiques, conus, apex, non comprimables par le myocarde, Sous-endocardiques, moins comprimées si ischémie, Extra-coronariennes, peu développées. Les quatre zones principales Cône pulmonaire Croix du cœur Face postérieure de l ’oreillette droite : Septum : IVA / IVP.

Anatomie fonctionnelle : circulations collatérales (2) Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Développement Processus double : Passif : étirement par gradient de pression vasodilatation par hypoxie Actif : Augmentation de l ’épaisseur pariétale (adénosine, hypoxie) Chronologie : Exige au moins une semaine Continue sur deux mois, Stable à partir de 6 mois.

Débit coronaire Valeur normale : Mesure difficile : Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Valeur normale : 70 à 90 ml / mn / 100 gr de myocarde. Mesure difficile  : Isotopes en “ labo ” : mesure globale et étude qualitative de perfusion régionale (Thallium). Thermodilution dans le sinus veineux coronaire en clinique. Mesure de la réserve coronaire par guide doppler intra-coronaire : pression et/ou flux coronaire au repos et sous vasodilatation pharmacologique. AO CG CD Courbe de pression coronaire obtenue par « guide de pression » Courbes de flux coronaire obtenue par « guide doppler »

Régulation du débit coronaire Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Immédiate et adaptée car : Extraction myocardique d’O2 d’emblée maximale (75%). Facteurs mécaniques : Dc = Pc / Rc (D = Débit, P = Pression, R = Résistances, c = coronaire) Pc = (Pd Aorte – Pd OD) en fait (Pd aorte – Pd VG) intégrées Rôle de l’élévation de la Pd VG au cours de l’insuffisance cardiaque. Relative indépendance par rapport aux variations de la Pao syst. Rc = surtout par compression systolique myocardique : flux coronarien diastolique à gauche (VG) flux coronarien systolo – diastolique à droite (VD). Facteurs Neuro-hormonaux : place secondaire 1) Ortho-sympathique : Tonus vasoconstricteur permanent (). Effet vasodilatateur moindre (). 2) Para-sympathique : Effet vasodilatateur possible. Facteurs métaboliques : Présents en permanence lors d’ischémie, incomplètement connus. 1)  pO2 tissulaire : action directe relaxante sur la fibre musculaire lisse artériolaire. 2) Adénosine libérée en ischémie par métabolisme de l’ATP par l’ischémie.

Régulation du débit coronaire Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Pression de perfusion Pc = Pd Ao - Ptd VG Pc = Pd Ao - Pd OD Débit coronaire Forces de compression extra-coronaires Myocarde Autorégulation NO - Contrôle myogénique Contrôle neurologique Résistances coronaires Endothélium Adénosine Facteurs humoraux Contrôle métabolique

Autorégulation : notion de réserve coronaire Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mn t Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Maintien du flux coronaire : pressions de perfusion comprises entre 50 et 130 mm Hg à conditons constantes : Pression VG Contractilité Fréquence cardiaque Mécanismes : NO (canaux endothéliaux pression-dépendants) Contrôle myogénique Artérioles < 100 µ +++ Sous-épicarde +++ 50 130 Mm Hg

MVO2 : valeurs / évaluation Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Taux d ’extraction O2 : le plus haut de l ’organisme. État basal : 65 % Si sténoses coronaires significatives : 85 % Si anémie : 90 % D. A-V O2 Coronaire : 12 - 20 vol. O2 % Périphérique :4,3 " Rénale : 1,5 " Consommation O2 / mn = 10 mL / 100 gr / min. ( 60 mL..) Approximation clinique : Cathétérisme : MVO2 = d A-V. O2 cor x Dc MVO2 = consommation en O2. Dc = débit coronaire, d A-V O2 cor = différence artério-veineuse coronaire en O2 Ergométrie : index Simple produit : PAo systolique (mmHg) x Fc (contractions / mn) Double produit : PAo systolique (mmHg) x Fc (contractions / mn) x durée systolique (s).

Facteurs de consommation d ’O2 par le myocarde Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Débit coronaire Fréquence cardiaque ∆ O2 Artério-veineuse Contractilité (V max) Apports Besoins Les couches sous-endocardiques du myocarde sont beaucoup plus sensibles à l ’ischémie que les sous-épicardiques en raison : - d ’une inhomogénéité de la vascularisation de cette zone, soumise de plus à la compression - d ’une plus forte contrainte mécanique (> en Insuffisance VG) Distribution épi/endocardique du flux coronaire Tension systolique pariétale

Métabolisme myocardique Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Conditions normales : Le métabolisme est essentiellement aérobie Substrats : 60% : acides gras provenant de la lipolyse (uniquement en aérobie) 18% : lactates 16% : glucose 3% : acides aminés 3% : corps cétoniques. Glycolyse anaérobie : anaérobie : 1 mol  2 mol ATP aérobie : 1 mol  32 mol ATP. Lieux des deux phénomènes : anaérobie : cytoplasme aérobie : mitochondries.

Définitions Anoxie Ischémie Apport d ’O2 insuffisant en dépit Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Anoxie Ischémie Apport d ’O2 insuffisant en dépit d ’une perfusion adéquate Apport d ’O2 insuffisant avec évacuation inadéquate des métabolites du métabolisme anaérobie par réduction de perfusion. anémie sévère haute altitude intoxication oxycarbonée cœur pulmonaire sévère cardiopathies congénitales cyanogènes Ischémie de besoins : Sténose coronaire et situation de stress Ischémie d ’apport : Spasme coronaire et/ou thrombus

Adaptation du flux coronarien et sténose Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports En absence de sténose : Relation linéaire entre Dc et MVO2  adaptation En présence de sténose : significative : diamètre < 50% ou section < 70 % : Flux de repos peu altéré   de 85 % de diamètre Flux maximal (effort)  à partir de 50% Abolition de l ’adaptation aux besoins à partir de 90 %. Seuil angoreux à l ’effort, au delà duquel le Dc n’augmente plus (plateau, réserve coronaire). Evaluable par ergométrie (index) Perte de charge liée à : Sévérité de la sténose Longueur si importante  Rigidité / distensibilité Symétrie / asymétrie Spasticité de la partie « saine » Présence d ’un thrombus plaquettaire. Sténose : poucentage de diamètre Flux normalisé

Circonstances de l ’ischémie Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports  Besoins en O2  MVO2  Travail cardiaque par :  Fréquence cardiaque  Post-charge (P Ao)  Contractilité. Facteurs favorisants : HVG Hyperthyroïdie / stress.  Apports en O2  (sur sténose coronaire) Facteurs aigus : spasme coronaire possible, anémie aiguë, hypoxie (altitude…). Facteurs chroniques favorisants : IAO :  de pression de perfusion en diastole + HVG RAO : HVG importante +  post-charge ( travail cardiaque syst) + compression artérioles en systole Spasme coronaire +++ sur lit coronarien sain ou athéromateux secondairement, (phénomène de défense : tachycardie sinusale, HTA..). Autres mécanismes : thromboses plaquettaires transitoires  de déformabilité des hématies dans les capillaires (diabète) vol coronaire par vaisseaux des zones saines avoisinantes..

Effets cellulaires de l ’ischémie myocardique Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Métaboliques :  production d ’ATP /  concentration cytosolique du Ca++ : « contracture myocardique ischémique » Fonctionnement en anaérobie : Acidose tissulaire ( des lactates)  d ’action des catécholamines Libération d ’acides gras (effets pro-arythmogènes) Sortie de K+ (raccourcissement du PA) Mécaniques : Diminution de la compliance myocardique Diminution de la contractilité myocardique  force de contraction  vitesse de contraction Électrophysiologiques :  du PTM de repos  troubles de la repolarisation (ST)  de la durée du PA et  de la PR  troubles du rythme Diminution de la pente de la phase ascendante du PA  troubles de la conduction Cliniques : douleur thoracique . T 0 PTM : Potentiel transmembranaire PA : Potentiel d ’action PR : Période réfractaire

Effets électrophysiologiques cellulaires de l ’ischémie aiguë (1) Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports

Effets électrophysiologiques cellulaires de l ’ischémie aiguë (2) Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Dans une même zone ischémique quelques minutes après occlusion coronaire : inhomogénéité et alternance des PA. Les variations du cycle (diminution de durée) entraînent une réduction de la durée des PA plus marquée dans la zone ischémique que dans la zone saine.

Effets mécaniques post-ischémiques Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Sidération Dysfonction myocardique prolongée, post-ischémique, avec retour spontané plus ou moins rapide à une activité contractile normale. Par définition, après l ’ischémie aiguë, le flux coronaire est redevenu normal. Consommation myocardique en O2 redevenue normale voire augmentée. Dysfonction liée à la séquence ischémie-reperfusion : Surcharge calcique cellulaire au cours de la phase de reperfusion Perte de sensibilité de protéines contractiles au signal calcique ? Disparition temporaire de protéines sarcomériques régulatrices (troponine C..) possiblement responsable de la sidération. Nécessité d ’une période de resynthèse utilisant de l ’énergie d ’où possible augmentation de consommation d ’O2. Hibernation État d ’hypocontractilité chronique réversible si revascularisation satisfaisante de la zone concernée. Par définition, la vascularisation dépend d ’une artère coronaire sténosée et/ou d ’une collatéralité juste suffisante à maintenir une viabilité de base. Mécanismes discutés : sous-perfusion chronique de repos perfusion de repos normale mais avec diminution de réserve coronaire et succession de sidérations par stress successifs (effort, catécholamines..). Modifications structurelles du myocarde (dédifférenciation) : Perte de matériel contractile (diminution du nombre de sarcomères), Enrichissement en glycogène et mitochondries.

Préconditionnement :réduction des effets de l ’ischémie Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Préconditionnement Circonstances : Épisodes peu nombreux d ’ischémie modérée ou Épisode de courte durée d ’ischémie sévère suivi d ’une reperfusion complète. Protection contre les effets (atténués) d ’une nouvelle ischémie sévère. Ex : en angioplastie coronaire, les signes ECG d ’schémie transmyocardique (sus-décalage du segment ST) sont moins importants aux deuxième gonflage sur le même secteur coronaire. Protection cependant limitée dans le temps : Mécanismes avancés : Activation des récepteurs couplés à l ’adénosine ou des récepteurs muscariniques ? Inhibition de l ’adényl cyclase (par effet antiadrénergique direct) ? Activation des canaux potassiques sensibles à l ’ATP ? Effet de la synthèse de protéine de stress diminuant la sensibilité tissulaire à l ’ischémie ?

Physiopathologie de la douleur Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Point de départ : Ischémie Possible rôle intermédiaire des mécanorécepteurs intra-myocardiques sensibles à la tension. Cheminement : Chaine  : neurone relais dans la corne postérieure (D1-D5) selon intensité des stimuli : ascension  centres supérieurs ±  cortex cérébral (conscience) irradiations sur zones cutanées correspondant à ces racines passage possible au côté opposé  irradiation bilatérale. Transmission parallèle par le faisceau Paléo-spino-thalamique  caractère angoissant et réactions neuro-végétatives. Facilitation de transmission : Sensibilisation de certains centres par des influx répétés provenant d ’organes voisins (lithiase biliaire : angor “ intriqué ”). Élévation du seuil chez le diabétique.

Réduction des besoins myocardiques Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports ß Bloqueurs :  FC  Post-charge (Ps Ao……HTA)  force contractile  impact stress adrénergique  constriction des territoires sains au profit des territoires ischémiés. Calcibloqueurs : Prévention du spasme  FC (certains)  contractilité (certains). Trinitrine :  précharge et DC (veino-dilatation et  retour veineux)  post-charge ( modérée de Pao)  contractilité ? action immédiate. Activateurs des canaux potassiques : Effets proches de la trinitrine .Amélioration du métabolisme mitochondrial : Trimétazidine. Effet dominant du traitement : - diminution du travail cardiaque,  diminution d ’intensité de l ’ischémie. Autre effet : - amélioration du métabolisme myocardique  meilleure résistance à l ’ischémie.

Augmentation des apports Généralités Physiologie Coronaire Anatomie Débit coron Facteurs MVO2 Métabolisme Ischémie myocardique Définitions Sténoses & flux Circonstances Effets Précondition.mnt Physiopath douleur Implication/ traitement  besoins  apports Éviter ou lever un spasme coronarien (angor spontané) : Trinitrine : Sub-linguale : action démontrée en coronarographie. Bloqueurs des canaux calciques Modifier le rapport de vascularisation épicarde / endocarde (au profit du sous-endocarde plus sensible à l ’ischémie) : Béta-bloqueurs ∑. Éviter la formation de thrombus plaquettaire (angor instable) : Héparine puis anti-agrégants plaquettaires. Compensation de toute anémie Traitement des sténoses coronaires : Angioplastie : ballon + endoprothèse coronaire … “ stent ” ± “ actif ” Pontages aorto-coronariens artériel et / ou veineux L’avenir du futur : Stimulation du développement de la collatéralité (VEGF / thérapies génique et cellulaire....) Les « stents » (endoprothèses) métalliques, peuvent être rendus pharmacologiquement actifs par une couche à libération lente d ’un produit ayant une action propre sur le vaisseau traité, ex : - la Rapamycine qui diminue le taux et la vitesse de resténose post-angioplastie (diabétique).