MODULE BIOCLINIQUE CARDIOVASCULAIRE CEM2 Cours N 1 N 1 : Hémodynamique cardiaque Régulation de la performance cardiaque rs J.-J. Mercadier, A. Nitenberg et M. Eugène
V OG VG Ao Coeur Gauche oumons Circulation Systémique Coeur Droit A VD OD VCI VCS
Exercice Musculaire Activité Musculaire Transport O 2 et CO 2 Ventilation Muscle Squelettique Système Circulatoire oumons QCO 2 QO 2 FC VES FR VC
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
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
hysiologie Contraction Relaxation Distension ressions Artère Ventricule Volume Ventriculaire Bruits du Coeur Clinique B4 B1 Systole B2 B3 Diastole
ressions 120 90 2 6 70 8 20 12 0 3 Cavités Droites 8 4 Cavités Gauches
Déterminants du Débit cardiaque
Ventriculographie Gauche Télé-diastole Télé-systole VTD VTS = VES
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
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
Déterminants du débit cardiaque ost-charge Ao Fréquence Cardiaque OD A VD OG VG Contractilité ré-charge
Déterminants de la performance ventriculaire (du volume d éjection systolique=ves) ost-charge Ao A OG OD VD VG Contractilité ré-charge
Déterminants de la performance contractile du myocarde isolé Muscle papillaire isolé
Effet de la récharge Etudié en Isométrie
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) 80 60 40 20 0 Tension Active a 100 Lmax Tension Totale b c d Tension assive Longueur du Muscle (% de Lmax) Muscle Squelettique Tmax 100 80 60 40 20 0 Tension Active a b 100 Lmax c Longueur du Muscle (% de Lmax) Myocarde d Tension assive
Le sarcomère re Bande A (anisotrope) Z Z
Relation tension-longueur 100 80 Muscle squelettique Myocarde 60 Tension 40 20 0 1.8 2.2 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 L max Longueur des sarcomères (μm) 2.50 2.20-2.25 1 µ 2.05 1.6 µ 1.65
Effet de la ostcharge et de la Contractilité étudié en isotonie
Relation Force-Vitesse (Contractions Isotoniques) Amplitude de Raccourcissement Vitesse de Raccourcissement Vitesse de Raccourcissement (% de Vmax) 100 Charge Temps 0 Contraction Isométrique Étirement Initial Force
L o L o butée reglable V max Effet inotrope+
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
Déterminants de la performance contractile du ventricule (G) récharge ostcharge Contractilité
récharge du ventricule
Transposition de la relation force longueur initiale (effet d une variation de précharge) au niveau du cœur entier Frank 1895
Transposition de la relation force longueur au niveau du cœur éjectant Cardiac Output Starling 1912 Right atrial ressure
Courbes de fonction ventriculaire Débit cardiaque * Effet inotrope + * postcharge ( compliance) * Effet inotrope - * postcharge ( compliance ) OD VTD VG TD VG
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
ostcharge du ventricule
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 )
Éjection Ventriculaire Diastole
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)
h GÉOMÉTRIE VENTRICULAIRE ET CONTRAINTE ARIÉTALE σ = x r x f( a,b ) h h Surcharge barométrique h / r Surcharge volumétrique r h / r
Contractilité du ventricule
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
Ejection Volume VD & VG VTD ression TS Contraction iso-volum volum. TD Relaxation iso-volum volum. Travail d'ejection 0 2 4 6 8 10 12 VD 0 8 16 24 VG - 2 ression (mmhg) TD VTS VTD Volume Remplissage
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
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 50 120 VTD 2 Volume
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
Relaxation et propriétés passives du ventricule
3 Contraction Relaxation Distension Aorta ressions LV Volume du VG 2 1 Bruits du coeur hysiologie Clinique B4 B1 Systole Systole RI RR B2 B3 Diastasis Diastole Diastole Contraction de l oreillette B4 B1
VG mmhg 20 OG 10 0 RELAXATION RORIETES ASSIVES CONTRACTION AURICULAIRE
Augmentation de la Fréquence Cardiaque VG VG OG OG
FACTEURS ARIETAUX Composition du Myocarde Epaisseur de la aroi FACTEURS HYSICO- CHIMIQUES Hypoxie Acidose Ischémie RORIETES ASSIVES du VENTRICULE FACTEURS EXTRA-ARIETAUX Interaction Volume des Cavités-éricarde oumons
Compliance/Rigidité ventriculaire TDVG (mmhg) 30 Δ 10 ΔV1 ΔV2 VTDVG (ml) R = Δ / ΔV V = 1 / C
récharge Rôle du péricarde Interaction VD / VG e i 1 2 e VD 50 ml + péricarde -péricarde VD 20 ml VTD VTD
VD VG VD VG ression VG ression VG Volume Volume
Diminution de Compliance Augmentation de Compliance Ea Ets Ea Ets TS TS TS TS RESSION RESSION TD TD VTS VTD VOLUME VTS VOLUME VTD
Normal Hypertrophie Fibrose Compliance Myocardique Normale Compliance Myocardique Diminuée Compliance Ventriculaire Diminuée
Déterminants de la performance ventriculaire récharge longueur initiale des fibres Retour veineux Compliance ventriculaire ostcharge Contrainte pariétale résistance à l éjection ropriétés physiques du système artériel Contractilité Intrinseque extrinseque force pour une L init. donnée Effet de le fréquence cardiaque Relation force/fréquence («escalier positif»)