Hémodynamique cardiaque Régulation de la performance cardiaque

Transcription

1 CEM2 hysiologie générale, 1 er semestre Hémodynamique cardiaque Régulation de la performance cardiaque r J.-J. Mercadier

2 V OG VG Ao Coeur Gauche oumons Circulation Systémique A Coeur Droit VD OD VCI VCS

3 Exercice Musculaire Activité Musculaire Transport O 2 et CO 2 Ventilation Muscle Squelettique Système Circulatoire oumons QCO 2 QO 2 FC VES FR VC

4 Contenu Artériel en Oxygène 19 ml/100ml de Sang Coeur Gauche oumons Différence Artério - Veineuse en Oxygène 4 ml/100 ml de sang Consommation d'oxygène 200 ml/min Circulation Systémique Coeur Droit Contenu Veineux Mêlé en Oxygène: 15 ml/100ml de Sang

5 Activité Musculaire Transport O 2 et CO 2 Ventilation Muscle Squelettique Système Circulatoire oumons QCO 2 QO 2 FC VES FR VC Débit Cardiaque VO 2 DAVO 2

6 hysiologie Contraction Relaxation Distension ressions Artère Ventricule Volume Ventriculaire Bruits du Coeur B4 B1 B2 B3 Clinique Systole Diastole

7 ressions Cavités Droites 8 4 Cavités Gauches

8 Déterminants du Débit cardiaque

9 Ventriculographie Gauche Télé-diastole Télé-systole VTD VTS = VES

10 Volume Télédiastolique ~ 120 ml ~ 80 ml/m 2 Volume d'ejection Systolique 70 ml ~ 45 ml/m 2 Fraction d'ejection ~ 60% Volume Télésystolique ~ 50 ml ~ 35 ml/m 2

11 Débit Cardiaque Volume d'ejection Systolique x Fréquence Cardiaque 70 ml x 70 batt/min ~ 5 ± 1 L/min Index Cardiaque Débit Cardiaque / Surface Corporelle 3,3 ± 0,3 L/min/m 2

12 Déterminants de la performance ventriculaire = déterminants du VES

13 Déterminants de la performance ventriculaire (du volume d éjection systolique=ves) ost-charge Ao A OG OD VD VG Contractilité ré-charge

14 Déterminants du débit cardiaque ost-charge Ao Fréquence Cardiaque OD A VD OG VG Contractilité ré-charge

15 3 niveaux à prendre en compte pour apprécier la performance contractile du cœur : - Le myocyte - Le myocarde - Le cœur (= ventricule)

16 Déterminants de la performance contractile du myocyte isolé - Quantité de Ca 2+ libéré par le RS - Sensibilité des myofibrilles à ce calcium - Activité ATasique des myofibrilles/myosine

17 SERCA Effet de la stimulation sympathique sur les principales protéines du myocyte cardiaque L AMc KA CaMK Ca-calmoduline Kinase NAD Isoproterenol Gαs AC Cytosol Ca-ATase du sarcolemme = MCA «Fuite calcique» βar AT AMc Calséquestrine KA Tubule T Ca-ATase du RS (SERCA) + hospholamban (L) RS Longitudinal RS Jonctionnel Récepteur de la Ryanodine (RyR) RS Corbulaire TnI Echangeur Na-Ca = NCX Canal calcique de type L Sarcomère Z Sarcomère

18 Déterminants de la performance contractile du myocarde isolé Muscle papillaire isolé 1) Contraction isométrique et relation Force/Longueur 2) Contraction isotonique et relation Force/Vitesse

19 Effet de la récharge Etudié en Isométrie

20 Effet de la longueur initiale du muscle (précharge) : Relation Tension-Longueur (Contractions Isométriques) Tension Isométrique (% de Tmax active) a b c d Tension Totale Tmax100 Tension Isométrique (% de Tmax active) Tension Active a 100 Lmax Tension Totale b c d Tension assive Longueur du Muscle (% de Lmax) Muscle Squelettique Tmax Tension Active a b 100 Lmax c Longueur du Muscle (% de Lmax) Myocarde d Tension assive

21 Le sarcomère Bande A (anisotrope) Z Z

22 Relation tension-longueur Muscle squelettique Myocarde 60 Tension L max Longueur des sarcomères (µm) µ µ 1.65

23 Déterminants de l augmentation de force consécutive à l augmentation de longueur du muscle Optimisation du degré de recouvrement des filaments fins et épais du sarcomère Rapprochement des filaments fin et épais Augmentation de la sensibilité de la troponine C au Ca 2+ Augmentation de la quantité de Ca 2+ libérée par le réticulum sarcoplasmique

24 Modification de la ostcharge et de la Contractilité étudié en isotonie

25 L o L o butée reglable V max

26 Effet inotrope+

27 SERCA Effet de la stimulation sympathique sur les principales protéines du myocyte cardiaque L AMc KA CaMK Ca-calmoduline Kinase NAD Isoproterenol Gαs AC Cytosol Ca-ATase du sarcolemme = MCA «Fuite calcique» βar AT AMc Calséquestrine KA Tubule T Ca-ATase du RS (SERCA) + hospholamban (L) RS Longitudinal RS Jonctionnel Récepteur de la Ryanodine (RyR) RS Corbulaire TnI Echangeur Na-Ca = NCX Canal calcique de type L Sarcomère Z Sarcomère

28 Déterminants de la performance contractile du ventricule (G) récharge ostcharge Contractilité

29 récharge du ventricule

30 Déterminants du retour veineux Dépression Intrathoracique Baroréflexes, Chémoréflexes, Réflexes cardio-pulmonaires, Réflexes musculaires Diaphragme Ventilation Veines Splanchniques Retour Veineux Muscle Strié Contraction musculaire Veines Cutanées Débit Cardiaque Température locale, Thermorégulation, Réflexes respiratoires, Émotion

31 Transposition de la relation force longueur initiale (effet d une variation de précharge) au niveau du cœur entier Frank 1895

32 Transposition de la relation force longueur au niveau du cœur éjectant Cardiac Output Starling 1912 Right atrial ressure

33 Courbes de fonction ventriculaire Débit cardiaque ou VES (fréquence constante) OD VTD VG TD VG = augmentation de précharge

34 ostcharge du ventricule

35 Éjection Ventriculaire RV Diastole

36 ostcharge Contrainte pariétale Loi de Laplace h S F σ = F / S = σ x h x ( 1/r 1 + 1/r 2 ) r 2 σ = r / 2h r 1 a b σ = r / h x f( a / b )

37 ostcharge Contrainte pariétale ( F / S ) aramètre «régulé» Rôle de la géométrie ventriculaire contrainte Laplace : σ = x r / h x f ( a,b ) Rôle des propriétés Φ du système artériel Notion d impédance artérielle Z = f ( R, L, C, fréquence)

38 Aortic Stiffening and Early Wave Reflection Young compliant arteries : Normal W velocity (8 m/sec) Systole Diastole (1) Ventricular-Vascular coupling (2) coronary blood flow Elderly stiff arteries with ISH : Increased W velocity (12 m/sec) Systole (1) Ventricular-vascular mismatch (2) The reflected wave increases or augments central SB during late systole: Increases vascular afterload with a propensity to develop LVH Decreases coronary perfusion pressure Increases myocardial oxygen demand and subendocardial ischemia Increases flow turbulence, endothelial dysfunction and atherogenesis Increases in pulsatile strain and chance of plaque rupture All recognized by a wide brachial artery pulse pressure in the elderly

39 GÉOMÉTRIE VENTRICULAIRE ET CONTRAINTE ARIÉTALE σ = x r x f( a,b ) h h Surcharge barométrique h / r Surcharge volumétrique r h / r h

40 Contractilité du ventricule Un état de la performance du ventricule qui ne dépend ni de la précharge ni de la postcharge

41 Volume Télédiastolique ~ 120 ml ~ 80 ml/m 2 Volume d'ejection Systolique 70 ml ~ 45 ml/m 2 Fraction d'ejection ~ 60% Volume Télésystolique ~ 50 ml ~ 35 ml/m 2

42 ression d/dt Temps

43 Ejection Volume VD & VG VTD ression TS Contraction iso-volum. TD Relaxation iso-volum. Travail d'ejection VD VG ression (mmhg) TD VTS VTD Volume Remplissage

44 erformance Contractile RESSION TS Ets A ression TS Ets B AV TD TD E WE Relation pressionvolume passive Vo VTS VOLUME VTD Vo VTS VTD Volume

45 ression Relation TS - VTS Contractilité I+ max Iso TS 2 ostcharge TS 1 Courbe de remplissage = précharge Vd Vo VTS 1 VTS 2 VTD 1 VTD Volume

46 Augmentation de ré-charge TS Ea Ets TS RESSION Augmentation de Contractilité TD TD Augmentation de ost-charge Ea Ets VTS VTD VOLUME TS Ea Ets TS TS RESSION RESSION TD TD VTS VTD VOLUME VTS VTD VOLUME

47 erformances cardiaques erformances de la pompe cardiaque:» Le débit : Q = VES x FC erformances du VG :» VES et FE, d/dt, pente de la droite TS/VTS erformances du myocarde = contractilité intrinsèque du muscle» f ([Ca 2+ ] i activateur x caractéristiques des ponts actine-myosine)» à pré- et postcharge constante, toute augmentation de la contractilité augmente le VES et inversement

48 Courbes de fonction ventriculaire Débit cardiaque ou VES (fréquence constante) * Effet inotrope + * postcharge * Effet inotrope - * postcharge OD VTD VG TD VG = augmentation de précharge