L'ACTIVITE
CARDIAQUE ET LA REGULATION DE LA PRESSION ARTERIELLE
CARACTERE
ADAPTATIFN DU FONCTIONNEMENT CARDIAQUE :
Par
l'utilisation d'un stéthoscope, on peut entendre le bruit du
cur pour trouver qu'il présente deux phases : un bruit
et un silence et que ces deux phases se succèdent périodiquement,
d'où on parle d'un rythme cardiaque. On peut également
retrouver cette périodicité en posant le doigt sur pouls,
dans ce cas on ne cherche pas le bruit du cur, plutôt, on
cherche la variation du flux sanguin dans les vaisseaux et on trouve
la même rythmicité. Ceci revient à ce que le sang
circule dans les vaisseaux à une pression imposée par
l'activité du cur tel qu'au cours du bruit cardiaque, la
pression dans les vaisseaux augmente et elle diminue au cours du silence.
Ceci laisse penser que le bruit du cur correspond à sa
phase de contraction et le silence traduit sa phase de relâchement.
Le rythme cardiaque chez un adulte standard est en moyenne de 70 battements
par minute. Mais ce rythme est adapté aux différentes
conditions (activité physique, état physiologique, age,
etc.)
L'AUTOMATISME
CARDIAQUE :
CHEZ
LES BATRACIENS :
Observation
d'un cur isolé de grenouille :
Le cur de grenouille montre un sinus veineux qui se détache
de l'oreillette droite, deux oreillettes et un ventricule qui reçoit
en même temps le sang veineux et le sang artériel.
La grenouille étant décérébrée
et démédulée, on lui ouvre la cage thoracique,
on trouve le cur entre les deux poumons entrain de battre. On
dégage, en suite, le cur de la cage thoracique et on
ligature les vaisseaux et on les coupe un peu plus loin. Le cur,
ainsi totalement isolé de l'organisme et placé dans
un liquide physiologique, continu à battre pendant quelques
heures. D'où, loin de toute stimulation, le cur trouve
en lui-même l'origine de ses battements et fonctionne de façon
purement autonome. On dit, alors, qu'il est doué d'automatisme.
Etude
graphique des battements d'un cur de grenouille en place :
analyse
du cardiogramme normal = la révolution cardiaque :
Pour enregistrer l'activité du cur, on utilise un cardiographe.
On obtient, ainsi, un cardiogramme. Le cardiogramme relatif à
l'activité du cur de grenouille, montre une unité
d'activité qui se répète périodiquement
et qu'on appelle révolution cardiaque. Cette révolution
montre deux évènements d'amplitudes différentes
: un événement d'amplitude faible qui correspond à
l'activité des oreillettes et l'autre d'amplitude plus importante
correspond à celle du ventricule. Dans chacun de ces évènements,
il y a une phase ascendante qui correspond à la phase de contraction
et qu'on appelle systole et une phase descendante qui correspond à
la phase de relâchement et qu'on appelle diastole. On peut également
constater que la durée des diastoles est sensiblement égale
à la durée des systoles. Ceci laisse que le cur
se repose autant qu'il travaille d'où il est infatigable.
Réponse
du cur à des excitations : origine de l'automatisme :
Excitation
du ventricule :
si on excite le ventricule alors qu'il est en systole, on constate
que son rythme ne change pas. D'où, en systole le ventricule
est inexcitable. Si cette excitation est appliquée au ventricule
pendant la diastole, on constate l'apparition d'une nouvelle systole
prématurée appelée extrasystole qui est suivit
d'un repos compensateur qui correspond à une révolution
cardiaque normale. Sa durée est tel que la systole suivante
se produit au moment précis où elle devait normalement
se produire si le ventricule n'a pas été excité.
Cette extrasystole est alors dite non décalante. Ceci s'explique
par le fait que le ventricule doit être soumis à un contrôle
qui lui impose son rythme et donc, il n'est pas à l'origine
de l'automatisme cardiaque. Le repos compensateur revient à
ce que la stimulation physiologique atteint le ventricule alors qu'il
est en contraction relative à l'extrasystole et donc il ne
répond pas.
Excitation
du sinus :
comme le ventricule, le sinus ne répond pas quand il est excité
en systole. Cependant, quand il est excité en diastole, le
sinus montre une extrasystole mais qui n'est pas suivit d'un repos
compensateur tel que la superposition du cardiogramme obtenu avec
un cardiogramme normal montre un léger décalage dans
le rythme sinusal. D'où, l'extrasystole obtenue est dite décalante.
Ceci s'explique par le fait que dans le sinus devrait se trouver un
centre qui contrôle tout le rythme cardiaque et que l'excitation
électrique a pris la place d'une excitation physiologique.
Ainsi, tout se passe comme si l'impulsion provoquée par l'excitation
électrique entraînait une réaction normale mais
prématurée. On dit, alors, que le sinus est le moteur
du cur puisqu'il porte le centre de l'automatisme dont le rythme
d'activité est imposé à tout le cur. Ce
centre est appelé nud sinusal.
Remarques
:
L'excitation
électrique du cur n'est efficace qu'à partir d'une
valeur de l'intensité dite seuil à partir de laquelle
le cur répond directement par une amplitude maximale.
Donc, le cur répond à la loi de tout ou rien.
Ceci revient à la structure particulière du tissu cardiaque.
Une
série d'excitation électrique appliquée au cur
montre qu'il n'est pas tétanisable. Ceci revient à sa
période d'inexcitabilité.
Mise
en évidence du siège de l'automatisme :
En 1952 Stannius a réalisé une série d'expériences
qui consiste à placer des ligatures entre les différentes
parties du cur pour observer leurs réactions relatives.
Ainsi, en isolant le sinus du reste du cur, il a constaté
que le sinus continu à battre à son rythme alors que
le reste du cur s'arrête. Par cette expérience,
il a pu confirmer l'idée que le sinus est le siège de
l'automatisme cardiaque chez la grenouille.
Remarque : si en même temps que la ligature entre les oreillettes
et le sinus, on place une autre ligature entre les oreillettes et
le ventricule, on constate que les oreillettes restent arrêtés
alors que le ventricule se remet à battre mais à un
rythme plus faible. Ceci a laissé comprendre que dans les oreillettes
doit exister un centre modérateur (le nud septal) et
dans le ventricule il y a un deuxième centre moteur mais à
un rôle secondaire (le faisceau de His)
CHEZ
LES MAMMIFERES :
Mise
en évidence de l'automatisme cardiaque :
Ayant les vaisseaux coronaires bien nourrit par un liquide physiologique
riche en oxygène et maintenu à une température
de 38°C, le cur de mammifères continus à battre
pendant quelques jours isolé totalement de l'organisme. Donc,
comme le cur des batraciens, celui des mammifères est
doué d'automatisme.
Le
support de l'automatisme :
L'examen microscopique des cellules de la face interne du cur
(l'endocarde) montre la présence de deux types de structures
de base du tissu cardiaque appelées fibres cardiaques :
Des
structures banales qui caractérisent le muscle cardiaque (myocarde)
et qui sont des petites cellules contractiles puisqu'elles présentent
les striations d'une cellule musculaire consécutives à
la présence des myofilaments d'actine et de myosine. Cependant,
comparée à la cellule musculaire squelettique, la cellule
cardiaque est beaucoup plus petite, ramifiée (en forme de Y)
avec un seul noyau central. Ces cellules se présentent en continuité
anatomique puisque deux cellules successives sont simplement séparées
par une strie scalariforme. Ce qui permet également une continuité
électrique qui explique le fait que le cur réponde
à la loi de tout ou rien. Cultivées toutes seules sur
milieu favorable, ces cellules ne se contractent pas.
Des
cellules caractéristiques de l'automatisme cardiaque qui se
présentent à la même structure mais qui montrent
un aspect embryonnaire puisqu'elles sont pauvres en myofibrilles.
Ce sont les cellules du tissu nodal. Ces cellules cultivées
toutes seules sur un milieu favorable se mettent à se contracter
spontanément pour dire que le tissu nodal est le siège
de l'automatisme. Le tissu nodal se reparti comme suit :
Le
nud sinusal ou nud sino-auriculaire : se trouve au niveau
de l'oreillette droite juste à l'ouverture de la veine cave
supérieure.
Le
nud septal ou auriculo-ventriculaire : se trouve également
au niveau de l'oreillette droite juste à l'ouverture du ventricule
droit et qui se prolonge sur les deux faces de la cloison inter-ventriculaire
par le faisceau de His qui se ramifie dans les deux ventricules.
Par des expériences de destruction réalisées
chez le chien on a montré que le nud sinusal est le moteur
du cur puisqu'il impose son rythme à tous les autres
éléments du tissu nodal. Le nud septal et le faisceau
de His forment également des centres moteurs mais secondaires
puisqu'ils font battre le cur à un rythme plus lent.
Remarque : si le
tissu nodal défini l'automatisme cardiaque ce que ses cellules
peuvent se dépolariser spontanément jusqu'au seuil pour
faire naître leurs propres potentiels d'actions. En effet, pour
ces cellules le potentiel de repos est instable.
REGULATION
DE LA PRESSION ARTERIELLE ET DU RYTHME CARDIAQUE :
INNERVATION
CARDIAQUE :
Le cur, comme la plupart des viscères, est contrôlé
par le système nerveux végétatif. En effet, le
système parasympathique agit sur le cur par le nerf X
= pneumogastrique = vague qui se détache du bulbe rachidien
et le système sympathique agit sur le cur par le filet
sympathique ou filet cardiaque qui se détache de la moelle
dorsale. Le système sympathique agit également sur les
vaisseaux sanguins pour déterminer la vasomotricité.
De la crosse aortique se détache le nerf de cyon et du sinus
carotidien se détache le nerf de Hering. Ces deux nerfs transportent
les informations des récepteurs sensibles à la variation
de la pression artérielle (barorécepteurs) vers le centre
bulbaire.
REGULATION
NERVEUSE DE LA PRESSION ARTERIELLE :
Les barorécepteurs sont sensibles à l'élévation
de la pression artérielle. C'est à dire plus la pression
augmente, plus la fréquence de potentiels d'actions augmente
et réciproquement. Les nerfs de Cyon et de Hering liés
à ces barorécepteurs, sont des nerfs sensitifs et transportent
l'état de la pression artérielle sous forme d'une fréquence
de potentiels d'actions vers le centre bulbaire. De ce centre partent
deux types d'interneurones : un vers le centre moteur du pneumogastrique
et l'autre vers le centre vasomoteur lié à la moelle
dorsale sympathique. Les nerfs pneumogastriques sont moteurs. Activés,
ils diminuent le rythme cardiaque et par conséquent la pression
artérielle. On dit, alors, qu'ils ont un effet modérateur.
Le filet sympathique est également moteur, mais, son activation
est suivit d'une accélération du rythme cardiaque et
par conséquent une augmentation de la pression artérielle.
On dit, alors, qu'il a un effet accélérateur. L'activation
de l'une ou de l'autre de ces deux voies est de type réflexe
et dépend de l'état de la pression artérielle
d'où pour la régulation de la pression artérielle,
on a deux types de réflexes :
Le
réflexe cardiomodérateur :
Ce
réflexe agit pour corriger l'état d'hypertension. En effet,
étant supérieure à la normale, la valeur de la
pression artérielle sera traduite par une augmentation de la
fréquence de potentiels d'actions qui parcourent les nerfs de
Cyon et de Hering. Au niveau du centre bulbaire, il y aura, alors, activation
du pneumogastrique et inhibition du filet sympathique. Le résultat
sera une diminution de la fréquence du rythme cardiaque et par
conséquent de la pression artérielle.
Le
réflexe cardioaccélérateur :
Dans ce cas l'organisme cherche à luter contre un état
d'hypotension. En effet, cet état se traduit par une fréquence
faible de potentiels d'actions qui parcourent les nerfs de Cyon et
de Hering. Au niveau du bulbe rachidien, il y aura inhibition du pneumogastrique
et activation du filet sympathique. Le résultat sera une accélération
du rythme cardiaque et une vasoconstriction et par conséquent
une augmentation de la pression artérielle.
Mécanisme
d'action des fibres nerveuses sur le cur :
( EXPERIENCE DE LOEWI)
Deux curs " A " et " B " liés par
un tube permettant la circulation d'un liquide de perfusion tel que
le cur " A " garde son innervation et le cur
" B " est isolé de toute innervation. La stimulation
du pneumogastrique du cur " A " se traduit par la
diminution de son rythme et quelques secondes après on observe
la diminution du rythme du cur " B " ceci laisse comprendre
que le nerf stimulé a libéré une substance chimique
qui a provoqué la diminution du cur " A " et
qui a été transporté par le liquide de perfusion
jusqu'au cur " B " pour provoquer la diminution de
son rythme. Ceci laisse dire que le pneumogastrique provoque son effet
sur le cur par voie chimique. La substance chimique en question
a été reconnue ; il s'agit du neurotransmetteur l'acétylcholine.
Donc, l'acétylcholine a un effet modérateur. Si on réalise
la même expérience en stimulant le filet sympathique,
on trouve qu'il agit sur le cur par un neurotransmetteur qui
est la noradrénaline qui a un effet accélérateur.
Remarque : si on applique une série prolongée d'excitations
sur le nerf X, on constate que le cur s'arrête pendant
un moment puis reprend ses contractions d'abord à un rythme
lent puis à un rythme normal même en présence
des excitations. Ce phénomène est appelé phénomène
d'échappement. Ceci s'explique par le fait que l'hydrolyse
de l'acétylcholine par l'acétylcholinestérase
est une réaction rapide. Ce phénomène ne s'observe
pas quand on active le filet sympathique puisque l'hydrolyse de la
noradrénaline est une réaction lente.
LA
REGULATION HORMONALE DU RYTHME CARDIAQUE ET DE LA PRESSION ARTERIELLE
:
Cette régulation se fait essentiellement par l'adrénaline
qui est une hormone produite par les glandes surrénales. Elle
est libérée en cas d'hypotension sévère.
Son rôle est accélérateur sur le rythme cardiaque
et vasoconstricteur sur les artérioles. Cette hormone est libérée
surtout en cas de stress pour luter avec le sympathique contre une
chute brutale de la tension.