Physiologie cardiaque : de l’excitation à la contraction (1)

1. L2 Sciences de la vie et géosciences semestre 4 Physiologie cardiaque : de l’excitation à la contraction (1) alain.hamon@univ-angers.fr

2. carbogène (95% 02 5% CO2) liquide de perfusion LP coeur isolé eau à 37°C stylet pompe pompe 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. Mise en évidence de l’automatisme cardiaque Montage simple permettant d’enregistrer les contractions du cœur isolé de grenouille

3. 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) ? Remak Ludwig Bidder Les ganglions intracardiaques Localisation du centre d’automatisme chez la grenouille v or Conclusion : le centre d’automatisme se trouve dans le sinus veineux s Avant la ligature Après la ligature La 1ère ligature de Stannius Après destruction localisée du ganglion de Remak, le cœur continue de battre, ce qui n’est pas en accord avec la théorie neurogène.

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

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

6. Le centre d’automatisme chez les mammifères : données histologiques fibres de Purkinje 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).

7. Lecentred’automatismedesmammifères:donnéesélectrophysiologiquesLecentred’automatismedesmammifères:donnéesélectrophysiologiques 100 ms R P T ECG Q S Les PAs les plus précoces apparaissent dans le nœud sinusal : c’est l’entraîneur 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 d’un potentiel de repos après le PA, 4) la correspondance entre les PAs unitaires et l’activité électrique globale du cœur (ECG).

8. Dans les conditions normales, le centre le plus rapide impose son rythme à l’ensemble du cœur. nœud sinusal nœud septal faisceau de His 120 bts/mn 50 bts/mn 30 bts/mn Hiérarchie entre centres d’automatisme chez les mammifères • Observations chez un gros chien (FC = environ 75 battements /min comme chez l’homme) : • le cœur isolé bat plus rapidement que le cœur en place : 120 bts/mn environ. Dans l’organisme, le cœur subit donc un freinage permanent. • après destruction sélective du nœud sinusal, la FC passe de 120 à 50 bts/mn. C’est le rythme imposé par le nœud septal (centre d’automatisme secondaire). - après destruction du nœud septal, le cœur s’arrête. Il repart parfois grâce aux cellules automatiques (peu nombreuses) du faisceau de His. Dans ce cas, FC = 30 bts/mn.

9. phase 0 phase 3 0 mV seuil d’excitation - 40 mV - 60 mV 100 ms Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque phase 4 dépolarisation diastolique (DD) Les cellules nodales sont caractérisées par l’absence de potentiel de repos stable. Après chaque PA, la membrane se dépolarise spontanément. Quand le seuil d’excitation est atteint, un nouveau PA est déclenché. Ces cellules sont dites auto-excitables.

10. LP (Ca++ = 2 mM) LP + TTX LP (Ca++ = 0,2 mM) Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque Conclusion : la phase 0 n’est 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 l’inactivation lente des canaux Ca L et à l’ouverture de canaux potassiques.

11. I/Imax Vh=-30mV -45 mV 1,0 -55 mV -65 mV 0,8 -75 mV 0,6 0,4 If 0,2 0,0 Vm (mV) -110 -90 -70 -50 0,2 nA 0,5 s Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque : le courant If Courbe courant-potentiel Mesures réalisées en potentiel imposé • If est activé (lentement) par des hyperpolarisations membranaires  Funny ! • le canal responsable de If est perméable aux cations. PNa/PK = 4 : lecourant est donc entrant, ce qui induit une dépolarisation membranaire (quand on n’est pas en potentiel imposé) • c’est un courant de faible amplitude aux potentiels membranaires physiologiques (cercle vert)

12. Vm (en mV) If bloqué contrôle + 20 temps (en s) - 0 0,4 0,2 - 20 - 40 - 60 Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque : le courant If Après blocage sélectif de If par l’ivabradine, la DD est ralentie  la FC diminue. En l’absence de If, il existe quand même une dépolarisation diastolique  d’autres courants interviennent.

13. 0 mV - 40 mV - 60 mV Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque : le courant ICaT Ib ICaT ICaL

14. contrôle Ni2+ 50 mV 200 ms Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque : le courant ICaT Quel est l’effet de Ni2+ sur la FC ?

15. 0 mV - 40 mV - 60 mV  lente de IK Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque : le courant IK

16. IK, If, ICaT Mécanismes cellulaires de l’automatisme cardiaque : bilan ICaL IK 0 mV - 40 mV - 60 mV 100 ms 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.