Physiologie des voies de conduction normales et de l excitation normale du cœur Électrocardiogramme normal

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1 14/03/2014 LUCAS Claire L3 Système cardiovasculaire Pr Deharo 20 pages Physiologie des voies de conduction normales et de l excitation normale du cœur Électrocardiogramme normal Plan A. L'activité électrique cardiaque I. Anatomie électrique du cœur II. Vitesse de conduction III. L'activité électrique du cœur B. L'ECG I. Principes II. Les différentes ondes III. Réalisation pratique a) Plan frontal b) Plan horizontal IV. Interprétation de l'ecg a) Calcul de la fréquence cardiaque b) Calcul des intervalles c) Nomenclature des ondes ECG d) Lecture de l'ecg A. L'activité électrique cardiaque L activité électrique cardiaque autonome a été mise en évidence par l expérience de la transplantation cardiaque : le cœur continue de battre pendant plusieurs minutes après avoir été retiré de la cavité thoracique. Les cellules myocardiques ont deux propriétés sur le plan électrique : Créer automatiquement l impulsion Conduire le courant électrique Ces cellules forment un tissu appelé le TISSU NODAL. /!\ Il y a souvent une confusion : le tissu nodal n est pas seulement le tissu des nœuds électriques mais bien l ensemble du tissu électrique du cœur. 1/20

2 I. Anatomie électrique du cœur Le tissu nodal comprend 4 parties importantes : Le nœud sinusal (NS) = nœud de Keith et Flack : situé à la jonction de la veine cave supérieure et de la paroi de l oreillette droite. C est lui qui déclenche l activité électrique cardiaque, il est à l origine de l impulsion électrique. Le faisceau de Bachmann : ce sont des voies de conduction préférentielles entre le nœud sinusal et le nœud auriculo-ventriculaire. Le nœud auriculo-ventriculaire (NAV) = nœud de Aschoff Tawara : situé juste au dessus du septum inter-ventriculaire. Le réseau de His Purkinje : constitué du faisceau de His qui naît du NAV et qui se divise ensuite en 3 branches (1 à droite et 2 à gauche : une antérieure gauche et une postérieure gauche). Ces branches se divisent ensuite de très nombreuses fois pour former le réseau de Purkinge qui va activer le myocarde ventriculaire. Toutes ces structures ont une réalité anatomique : si on dissèque le cœur, on retrouvera ces différents éléments, bien distincts du reste du tissu cardiaque. Les 2 nœuds ont une structure cométiforme (= en forme de comète) : un centre compact entouré d un nuage de cellules moins dense. Seul le faisceau de Bachmann a une existence anatomique moindre et donc controversée. Cependant, la vitesse de propagation de l activité électrique entre les NS et NAV laisse à penser qu il existe bien des voies de conduction préférentielles et pas seulement une conduction de proche en proche. 2/20

3 Il permet également l activation rapide et quasi simultanée des 2 oreillettes (le NS se situant dans l oreillette droite, si ces voies n existaient pas et que l impulsion électrique se propageait de proche en proche vers l oreillette gauche et vers les ventricules, l oreillette droite se contracterait bien avant l oreillette gauche. Or leur contractions sont simultanée.) Enfin, il existe entre les cavités auriculaires et les cavités ventriculaires une structure complètement imperméable électriquement parlant : le squelette fibreux du cœur. Ainsi, la seule voie de conduction entre ces 2 parties du cœur est constituée par le NAV et le faisceau de His. Squelette fibreux du cœur II. Vitesse de conduction La vitesse de conduction de l activité électrique varie en fonction des différentes structures : NS : création de l impulsion électrique Faisceau de Bachmann : 0,1 à 1 m/s -> RAPIDE, (1 m/s dans les oreillettes) NAV : 5 cm/s -> LENT : Il freine la conduction entre les oreillettes et les ventricules afin de laisser le temps aux ventricules de se remplir suffisamment. Faisceau de His et réseau de Purkinje : 1,4 à 4 m/s -> TRES RAPIDE pour que les ventricules se contractent de façon homogène et rapide. 3/20

4 III. L'activité électrique du cœur Les cellules cardiaques ont une activité électrique cyclique qui est à l origine de la contraction. Le potentiel trans-membranaire se modifie en raison de courants ioniques et décrit le «potentiel d action cellulaire» (PA). Ces courants ioniques entraînent une dépolarisation de la membrane et donc un PA. La création de ce PA est automatique, le cœur bat de façon AUTONOME. Ce mouvement ionique est crée au travers de la membrane essentiellement par des canaux (canalopathie = dysfonctionnement de ces canaux entraînant des anomalies de potentiel d action cellulaire pouvant provoquer des morts subites), mais résultent également de l action de pompes ioniques. Ces canaux permettent l entrée dans la cellule d ions positifs : Sodium et Calcium. Le cytosol se charge alors positivement ce qui entraîne la libération par le réticulum endoplasmique de calcium endogène, provoquant ainsi la contraction de la cellule. Il y a donc un couplage excitation/contraction. L activité électrique génère une activité mécanique avec un décalage temporel. 4/20

5 Il existe 2 types de PA myocardique : Potentiel d action des cellules automatiques : NS et NAV Potentiel d action des cellules non spécifiques : les cellules du myocarde commun atriale et ventriculaire et les cellules du réseau de His Purkinje K+ La cellule automatique (ici NS sur l image) : Elle a une pente de dépolarisation diastolique spontanée : elle peut déclencher sa propre activité électrique car elle peut passer d elle même de son potentiel de repos à son potentiel seuil déclenchant la libération de Ca. Lorsque l on compare l activité électrique des cellules des 2 nœuds, la pente de dépolarisation diastolique est plus rapide au niveau du NS donc c est lui qui commande et qui est à l origine de l impulsion électrique. Les ions impliqués dans le PA de ces cellules sont essentiellement du CA! (Ce sont des cellules qui vont donc être très sensibles aux médicaments qui bloquent les canaux calciques). Il existe également au niveau de ces cellules des canaux particuliers : les canaux If (f=funny). Ils sont à l origine d un courant entrant de potassium responsable également de la création automatique du PA (on utilise des médicaments qui agissent de manière très spécifique sur ces canaux pour ralentir l activité cardiaque : ivabradine pas à savoir). Le PA de ces cellules est dit «mousse» : il n est pas très brutal. Il est lent, le potentiel de repos (PR) est de -70mV (plus élevé que le PR des cellules myocardiques). Ce qu il faut surtout retenir pour ces cellules c est la pente de dépolarisation diastolique automatique. 5/20

6 La cellule non spécifique : Il n y a pas de pente de dépolarisation diastolique! La cellule n a pas besoin de créer une activité électrique, elle la reçoit des cellules des nœuds. Le PA est plus rapide, plus brutal, en réponse à l ordre électrique reçu par les nœuds. Le PR est plus bas : -90 mv. Les ions impliqués sont le potassium et le sodium. Il y a plusieurs phases : Phase 0 : elle est verticale et très brutale : passage immédiat du PR (-90mV) à +20mV voir +30mV : c est la DEPOLARISATION, entrée de Na. (On utilise des médicaments anti canaux Na contre les arythmies) Phase 1 : baisse brusque et rapide du PA à 0 (dans le syndrome de Brugada, cette phase présente des anomalies) Plateau : Il n y a pas de repolarisation immédiate, la cellule tendant à vouloir rester à 0, neutralité électrique, grâce à une pompe calcium/sodium : le Na entre toujours dans la cellule mais en contrepartie, du Ca en ressort. REPOLARISATION : sortie brutale de potassium. (Dans le syndrome de Cutelon, les canaux potassiques présentent une anomalie, entraînant une repolarisation lente. Grave +++ car à l origine de morts subites. Il s agit d une canalopathie.) B. L'ECG I. Principes C est un examen qui consiste à enregistrer à la surface du corps l activité électrique du cœur. On enregistre à distance par des électrodes exploratrices la succession de dépolarisation/repolarisation (= «l activité électrique» du cœur). Chacune des structures du tissu nodal donne des PA. L ECG de surface correspond à la sommation de tous ces PA. 6/20

7 Le cœur entier peut être assimilé à un dipôle unique. Le cœur est chargé électriquement (même si cette charge est relativement faible). Quand il est au repos (PR) il n y a aucun mouvement ionique donc le potentiel est au repos (PR) : situation neutre. Si on place des électrodes, on enregistre une ligne isoélectrique, il n y a pas de PA. Puis lorsqu un PA est émis par le NS, un front de dépolarisation apparaît et se propage à toutes les cellules cardiaques mais de manière non simultanée ; on va donc observer des différences entre les enregistrements en fonction de la place des électrodes sur le thorax. Puis il y a repolarisation et de nouveau le PR -> c est le cycle cardiaque. 7/20

8 La dépolarisation et la repolarisation du dipôle sont enregistrées par des électrodes reliées aux pôles + et de l enregistreur (elles enregistrent la différence de potentiel ddp entre les 2 électrodes). On peut réaliser 2 types d enregistrement à partir de ces électrodes : Unipolaire : ddp entre 1 électrode exploratrice et une électrode de référence (électrode de Wilson) Bipolaire : ddp entre 2 électrodes exploratrices L enregistrement de ces électrodes va dépendre de leur localisation vis-à-vis du front de dépolarisation : L électrode exploratrice placée en bas du cœur voit l activité électrique arriver vers elle : elle inscrira une déflexion positive L électrode située haut sur le cœur voit fuir l activité électrique : elle enregistre une déflexion négative Les électrodes peuvent êtres dans des situations intermédiaires : Dans l axe de dépolarisation : on voit arriver l activité électrique donc strictement + Si un peu décalée : positif +++ mais un peu de aussi Perpendiculaire : autant + que Etc 8/20

9 II. Les différentes ondes Onde P : positive si on la voit arriver vers nous, elle correspond à la dépolarisation atriale. Elle est petite car il y a peu de cellules dans les oreillettes en comparaison aux ventricules, et que le PA est plutôt lent. (La repolarisation des oreillettes est invisible, masquée par la dépolarisation ventriculaire) Ligne isoélectrique : correspond au passage dans le NAV, permet aux ventricules de se remplir QRS : correspond à la dépolarisation des ventricules, dure en moyenne 80 ms (0,08s) Ligne isoélectrique Onde T : correspond à la repolarisation des ventricules (lent) Onde U : correspond également à la repolarisation des ventricules, c est une toute petite onde que l on ne voit pas bien. Ligne isoélectrique III. Réalisation pratique C est une photo de l activité électrique cardiaque. Le 1er ECG date du début du 20ème siècle (1905 : Einthoven, prix Nobel) mais n est utilisé en pratique hospitalière qu à partir des années 60. Par convention, on prend plusieurs angles de cette activité et toujours les même, en utilisant des électrodes enregistrant l activité électrique du cœur dans 2 plans : frontal et horizontal. a) Plan frontal On utilise 3 électrodes effectrices, placées de façon à former un triangle équilatéral (= triangle d Einthoven) contenant en son centre le cœur : Une sur le membre supérieur droit (MSD) Une sur le membre supérieur gauche (MSG) Une sur le membre inférieur gauche (MIG) Remarque : ces électrodes sont placées à la racine des membres. 9/20

10 Grâce à ces 3 électrodes exploratrices, on peut enregistrer 3 dérivations bipolaires : D I : du MSD au MSG D II : du MSD au MIG (situé dans l axe du cœur = en bas et à gauche) D III : du MSG au MIG Remarque : DII et DIII sont assez similaires, contrairement à DI qui est très différente. On peut, sans perdre d informations, transposer ces 3 axes de manière à ce qu ils partent tous d un même point qui est le centre du triangle. Ensuite, en utilisant les mêmes électrodes, on peut enregistrer 3 autres dérivations, unipolaires cette fois en utilisant une borne de référence : la borne de Wilson = potentiel 0 de l organisme = centre du triangle. On obtient ainsi 3 nouvelles dérivations, partant elles aussi du centre du triangle : VL : pour l électrode du MSG (L=left) VR : pour l électrode du MSD (R=right) VF : pour l électrode du MIG (F=foot) On obtient donc, avec 3 électrodes, 6 dérivations frontales formant un TRIAXE. 10/20

11 VL, VR et VF sont séparées chacune de 120. VF étant verticale, elle est à +90, donc VL=-30 et VR=-150 DI, DII et DII sont séparées chacune de 60. DI étant horizontale, est à 0, donc D2 = +60 et D3=+120 Remarque : DII est la mieux placée car dans l axe électrique du cœur. A l inverse, VR voit tout à l envers, elle est négative par définition. On appelle : Dérivations latérales hautes : DI et VL Dérivations inférieures : DII, DIII, et VF Remarque : VR n a pas de nom particulier. b) Plan horizontal On obtient 6 dérivations supplémentaires, toutes unipolaires donc reliées à la borne de Wilson, en utilisant 6 nouvelles électrodes placées essentiellement à gauche pour enregistrer le mieux possible la dépolarisation ventriculaire. Dérivations précordiales droites : V1 et V2 Dans la région parasternale V1 : à droite du sternum, dans le 4ème espace intercostale -> face au ventricule droit et au septum V2 : à gauche du sternum, dans le 4ème espace intercostale -> face au septum 11/20

12 Dérivations précordiales centrales : V3 et V4 Dans la région antéroapicale (du ventricule gauche) V4 : sur la ligne médioclaviculaire = ligne mamelonnaire, dans le 5ème espace intercostal V3 : entre V2 et V4, dans le 5ème espace intercostal Dérivations précordiales gauches : V5 et V6 Dans la région antérolatérale (paroi latérale du ventricule gauche) V5 : sur la ligne axillaire antérieure, dans le 5ème espace intercostal V6 : sur la ligne de l apex du creux axillaire, dans le 5ème espace intercostal /!\ Ces électrodes doivent êtres mises à hauteur des ventricules = 4ème (V1 et V2) et 5ème (V4, V5, V6) espaces intercostales (le prof à insisté ++++ là dessus). A ne pas confondre avec les foyers auscultatoires qui sont plus hauts (2ème espace intercostale) Pour repère : le mamelon = 5ème espace intercostal. Lors d un ECG classique, la paroi postérieure du cœur n est donc pas explorée. Dans les cas où on doit l analyser, on ajoute 3 électrodes supplémentaires dites dérivations postérieures : V7 : partie postérieure du creux axillaire V8 : pointe de l omoplate V9 : bord gauche du rachis Toujours dans le 5ème espace intercostal. 12/20

13 Le cœur est donc exploré dans 2 plans orthogonaux grâce à 12 dérivations. IV. Interprétation de l'ecg L appareil est un amplificateur +++, il filtre les mouvements parasite du patient, son champ magnétique, etc et est un moteur pour faire dérouler le papier. Il y a 10 électrodes à placer pour obtenir les 12 dérivations, avec un code de couleur. 12 dérivations : D1, D2, D3 : bipolaires dans le plan frontal VR, VL, VF : unipolaires dans le plan frontal V1, V2, V3, V4, V5, V6 : unipolaires dans le plan horizontal L ECG est représenté sur un papier normé : 1cm = 1mV La vitesse de défilement du papier est standard : 1s = 25mm (important pour le calcul de la fréquence cardiaque). /!\ Ces données sont modifiables sur la machine, faire attention que l étalonnage n a pas été modifié avant d effectuer! (le prof a insisté là-dessus) 13/20

14 0,20 sec 0,04 sec a) Calcul de la fréquence cardiaque Si un QRS se trouve sur une ligne et le 2eme sur une autre : 300 battements par min Sur le carreau d après : 150 Puis 100, etc Chez un individu normal au repos : 60 battements par min Pour calculer la fréquence, il faut donc diviser 300 par le nombre de carreaux entre 2 QRS. 300/4 300/2 QRS 300/1 300/3 300/5 Ici, la FC est entre 300/4 = 75 mn-1 et 300/5 = 60 mn-1 14/20

15 b) Calcul des intervalles Onde P : Doit être : <0,12s et donc <3mm (car 1mm=1/25s) DONC <3 petits carreaux Intervalle P-R : Se mesure entre le début de P et le début de QRS Doit être compris en 0,12 et 0,20s D2 est la meilleure dérivation pour le mesurer QRS Se mesure du début de Q à la fin de S Doit être : <0,12s Intervalle QT : Se mesure du début de QRS à la fin de T D2 ou V5 sont les meilleures dérivations pour le mesurer Sa valeur varie en fonction de la fréquence cardiaque : plus la fréquence cardiaque augmente, plus il est court. Au repos (60 battements/min) : QT=0,40 (0,39 pour les hommes, 0,44 pour les femmes) On peut calculer le QTc (corrigé) pour pouvoir les comparer peu importe la fréquence cardiaque. 15/20

16 c) Nomenclature des ondes ECG Le QRS n est pas toujours la succession d ondes Q puis R puis S, tout dépend de la dérivation : Onde Q = toute déflexion première enregistrée Onde R = toute déflexion + (pas forcement 1ère) Onde S = toute déflexion - qui fait suite à une onde positive Si QRS complètement négatif : QS (QRS sans R) Si 2 ondes positives a la suite, la deuxième est notée R A cela s ajoute une différence de taille des lettres, grande ou petite, en fonction de la taille de l onde en question. Exemples : d) Lecture de l'ecg Un auriculogramme normal : on analyse la dépolarisation des oreillettes On regarde l onde p! Une onde p normale commence au niveau du NS, donc au niveau de l oreillette droite, et se propage vers le ventricule gauche donc en bas et à gauche. Toutes les dérivations doivent par conséquent la voir POSITIVE sauf VR. On utilise D2 +++ car elle est la mieux orientée (D3 et avf aussi) avr la verra négative 16/20

17 Elle doit durer moins de 3 petits carreaux (=0,12s) et faire moins de 3mm en hauteur Petite variation en V1 : cette dérivation est un peu à droite donc aspect diphasique positif et négatif de l onde P (lié à l'oreillette gauche) 17/20

18 Un ventriculogramme normal : on analyse la dépolarisation des ventricules (gauche +++) On regarde l onde QRS Elle commence en haut du septum dans sa partie gauche (elle passe par le NAV puis par le faisceau de His couché sur le septum inter-ventriculaire) donc la 1ere activité importante se trouve au niveau du septum et s étend de gauche à droite et du haut vers le bas. 18/20

19 L Axe du QRS : Il est normal entre +0 et +90 et on accepte jusqu à -30 et +110 On parle d axe droit de 110 à 180 De 180 à -90 il est dit indéterminé. 19/20

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