Transcript Cellules nodales

Méthodes d’étude en électrophysiologie jusqu’à l’ECG
L’électrocardiogramme
Rappels anatomiques
Le tissus Nodal et myocardique
Activité électrique des cellules cardiaques
Cellules myocardiques
Cellules nodales
Notion de potentiel seuil
Notion de période réfractaire
Notion de conduction
Electrocardiogramme
Rappels
Notion de fibre isolée et de dipôle cardiaque
Notion de dérivations
Précordiales
Des membres
Théorie d’Einthoven
Notion de vectocardiogramme
1
Activité électrique du cœur
L’activité électrique du cœur est générée par un ensemble de cellule excitable.
Certaines de ces cellules ont une activité « pace maker »,
Les cellules cardiaques sont organisée en réseaux
L’ensemble produit le rythme cardiaque automatique
L’activité électrique de cet ensemble de réseaux électrique cardiaque peut être enregistré à
distance par des électrodes placées sur la peau, c’est l’électrocardiogramme.
L’activité électrique cardiaque est très semblable d’un individu à l’autre
L’analyse de l’électrocardiogramme permet de diagnostiquer certaines pathologies cardiaques
associé à des désordres des propriétés électriques du réseau cardiaque.
Il est aussi possible de suivre l’évolution de certaines pathologies et d’évaluer l’efficacité
thérapeutique.
2
Rappel anatomique
Oreillette droite
Oreillette gauche
Ventricule gauche
Ventricule droit
3
4
Tissus Nodal
Nœud sinusal
(Nœud de Keith et Flack)
Nœud auriculo-ventriculaire
(nœud d’Aschoff-Tawara)
Tronc su faisceau de Hiss
Branche gauche
du faisceau de Hiss
Branche droite du faisceau de Hiss
Tissus myocardique
Fonction
Le tissus Nodal : Elaboration de l’influx nerveux et de sa propagation vers le tissus
myocardique, à l’origine du rythme cardiaque
Le tissus myocardique : Tissus musculaire à l’origine de la contraction
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Tissus Nodal
Nœud sinusal
(Nœud de Keith et Flack)
Nœud auriculo-ventriculaire
(nœud d’Aschoff-Tawara)
Branche gauche
du faisceau de Hiss
Tronc su faisceau de Hiss
Branche droite du faisceau de Hiss
Tissus myocardique
ECG
Propagation
L’influx nait au niveau du nœud sinusal et provoque la contraction du myocarde auriculaire.
Il se propage au nœud auriculo-ventriculaire avec une latence de 0.15sec
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Tissus Nodal
Nœud sinusal
(Nœud de Keith et Flack)
Nœud auriculo-ventriculaire
(nœud d’Aschoff-Tawara)
Branche gauche
du faisceau de Hiss
Tronc du faisceau de Hiss
Branche droite du faisceau de Hiss
Tissus myocardique
ECG
Propagation (suite)
Il se propage au tronc du faisceau de Hiss puis dans ses branches puis au niveau des cellules du
myocarde ventriculaire par le réseau de purkinje.
Le myocarde auriculaire est séparé du myocarde ventriculaire par un anneau fibreux permettant
d’isoler ces deux myocardes électriquement
7
Les délais sont liés aux vitesses de conductions élevées 4m/sec et au délai de 0.15 sec entre
nœud sinusal et nœud auriculo-ventriculaire
Exemple de cellules myocardiques liées entre elles par des Gap junctions
(Bande sombre)
8
Le noyau unique et central, est fléché en 1. Le cytoplasme, en 2, contient
des myofibrilles où l'on retrouve la même striation transversale que dans le
muscle strié squelettique. En 3, autour du noyau, existe une zone
cytoplasmique dépourvue de matériel contractile : c'est le fuseau
sarcoplasmique.
9
Le coeur possède des cellules myocardiques particulières. Ce sont les cellules
cardionectrices dont le rôle est de coordonner les battements du coeur. Dans le
myocarde de mouton, nous en observons un type au niveau de la flèche: ce sont
les cellules de Purkinje, cellules volumineuses, que l'on rencontre au niveau de10
l'endocarde, dans les travées conjonctives.
Cellules de Purkinje
11
Cellules du tissus nodal sont larges; la zone cytoplasmique centrale est claire. Elle
contient les noyaux visibles uniquement lorsque le niveau de la coupe est favorable.
La masse contractile est disposée en un fin manchon périphérique ou en lames
minces visibles dans ces coupes transversales sous forme d'un liseré de petits traits
rouges
12
L’activité électrique des cellules
Les cellules myocardiques
Ce sont des éléments excitables
- Potentiel de repos : -90 mV
- Potentiel d’action : Plateau
Liées entre elles par des gaps junctions
-90mv
0 : Ouverture des canaux Na rapide
1: fermeture des canaux Na rapide
2: Entrée de Ca et de Na par des canaux lents
3 : Sortie de K+
4 : Pompe Na/K
4 msec
13
Comparaison PA fibres myocardiques et PA neurones
L’activité électrique des cellules
Les cellules myocardiques
Ce sont des éléments excitables
- Potentiel de repos : -90 mV
- Potentiel d’action : Plateau
Relation Fibre myocardiques et ECG
14
Relation ECG, Potentiel d’action de fibres myocardiques et
contraction musculaire
15
Cellules nodale
Potentiel de membrane instable avec
dépolarisation lente pendant la diastole
qui est l’origine de l’automatisme
cardiaque (diminution progressive de la
perméabilité au K et donc de la sortie de
K+ et adaptation du potentiel de
membrane
Phase 0 : Canaux Ca (au lieu de Na)
2: Entrée de Ca et de Na par des canaux
lents
3 : Sortie de K+
4 : Pompe Na/K
-90 mV
0 : Ouverture des canaux Na rapide
1: fermeture des canaux Na rapide
2: Entrée de Ca et de Na par des canaux lents
3 : Sortie de K+
ECG
4 : Pompe Na/K
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Comparaison Cellules myocardiques – Cellules nodales
Le potentiel d’action dans les
cellules nodales est différent de
celui des cellule myocardiques.
Dans la phase 4 il existe une
dépolarisation progressive dans
les cellules nodales qui remplace
la période stable des cellules
myocardiques autorisant les
dépolarisations spontanées.
Dans la phase 0, la phase de
dépolarisation rapide initiale liée à
une entrée de Na dans les cellules
myocardiques et est liée à une
entrée de Ca dans les cellules du
tissus nodal.
Cellules myocardiques
Cellules nodales
17
Notion de potentiel seuil
S1, S2 et S3 représentent 3 stimuli extra cellulaires d’intensité croissante
délivré sur une cellule au repos dont le potentiel de repos est – 90 mV. Seul
S3 dépolarise suffisamment la membrane pour qu’elle atteigne le potentiel
seuil et que le potentiel d’action soit déclenché.
Un seuil d’activation est nécessaire pour déclencher un potentiel d’action
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Notion de période réfractaire
Pour la cellule nodale, il existe une période
réfractaire qui augmente avec la fréquence de
stimulation
On distingue 3 périodes réfractaires intéressantes:
- La période réfractaire absolue: Période pendant
laquelle quel que soit le stimulus, il n'y a aucun effet
cellulaire.
- La période réfractaire effective: Période (qui nous
intéresse en pratique) incluant la P.R.A., on y ajoute une
phase pendant laquelle la cellule peut être stimulée mais
ne conduit pas.
- La période réfractaire relative: Période pendant
laquelle un stimulus puissant peut générer un potentiel
d'action.
19
Notion de conduction
Les PA spontanées du nœud sinusal permettent aux cellules auriculaires
voisines d’atteindre le potentiel seuil
Les PA auriculaires stimulent les cellules voisines et les dépolarisent
L’onde d’excitation progresse de proche en proche et envahit l’ensemble des oreillettes
Puis passage au nœud Auriculo-ventriculaire, seule voie de conduction vers les ventricules
Puis passage dans le tronc du faisceau de Hiss
Puis activation des cellules de Purkinje
Puis activation des cellules musculaires ventriculaires à partir des fibres de Purkinje
Activation de l’endocarde vers l’épicarde (int vers ext)
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Electrocardiographie
L'électrocardiographie (ECG) est une représentation graphique du potentiel électrique
qui commande l'activité musculaire cardiaque. Ce potentiel est recueilli par des
électrodes disposées à la surface, sur la peau.
Les différents tissus constituant le corps sont conducteurs dans la mesure ou
ils sont constituées de solutions ioniques.
Il sera donc possible d’enregistrer des phénomènes électriques ayant lieu à
distance du point d’enregistrement.
L’ECG aura donc pour objectif de reconstituer l’état d’activation du cœur
Il est donc nécessaire de calculer en un point P (sur la peau) le potentiel créé
par le cœur
21
- Onde P: Dépolarisation auriculaire
- Intervalle PR temps de conduction auriculo
ventriculaire
- Onde QRS Dépolarisation ventriculaire,
correspond à toutes les phases 0 de tous les PA
ventriculaires
- Intervalle ST Plateau du PA
- Onde T: repolarisation ventriculaire
22
Rappel
Définition du potentiel électrostatique
la charge q est soumise à la force de Coulomb exercée par Q via le champ
électrostatique. Une charge q est capable de ressentir à distance la présence d’une
autre charge
une charge Q ponctuelle crée à une distance r un potentiel électrostatique en Volt. Le
potentiel en un point M est inversement proportionnel à la distance d qui sépare la
charge de ce point
1 q
V (r) =
4 πε 0 d
+ cst
une charge q située en M ou règne un potentiel V (créé par d’autres charges) possède
une énergie potentielle électrostatique en joule
Ep qV
cst
(M)
Cette Ep est soumise de part la distribution de charge qui créé V à la force


électrostatique de Coulomb
1
qq 
F12 =
4 πε 0

1
d
2
2
u
F gradE
p
Le champ électrostatique créé par la distribution de charge est lié au potentiel par

EM gra
dVM
Le gradient permet d’indiquer de quelle façon varie le potentiel dans l’espace. Ainsi tous
les points de l’espace ne sont plus au même potentiel électrique mais à un
potentiel d’autant plus important qu’on est proche de la charge
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Electrostatique
Rappel
Propriétés de symétrie
Certaines composantes du champ électrique sont nuls
Soit 2 charges l’une positive et l’autre négative qui exercent un champ électrique en
un point M, la composante Y du champ électrique sera nulle
24
http://www.crystallography.fr/crm2/fr/labo/pages_perso/Aubert/Electro/2chargesOpp/2chargesOpp.html
En P charge Q

E1
P

E2
r1
M1

u1

u2
q>0

E
r2
M2
q<0

VP 
1
(
q
4  0 r1

q
)
r2
25
En P charge Q

E1
P

E2
r1

E
r

u1
M1

UP

u2

O 
M
q>0
d
M2
r2

VP 
q<0
Dans la mesure ou ces 2 charges sont proches
au regard de la distance au point p (d <<<<r)
elles semblent pratiquement placé au même
endroit O. le potentiel diminue avec l’inverse du
carré de la distance

VP 
1
(
q
4  0 r1
1
4  0

q
)
r2
qd cos 
r
2
26

On définit M de direction porté par les charges et dirigé dans le sens du
 négatif vers le
positif et son amplitude = |q|d. qdcos est alors la projection de M sur OP

E1
P

E2
r1

E
r

u1
M1
d

Et donc qd cos   M u
p

M

u2

O 
M
q<0
Et donc

UP
r2

VP 
M2
1
qd cos 
4  0
r
q>0

VP 
est appelé le moment dipolaire
1
4  0
2

Mu p
r
2
27

qd cos   M u p
Notion de fibre isolée ou feuillet électrique

VP 
P
1
qd cos 
4  0
r
2
Soit une membrane cellulaire assimilable à un
feuillet électrique

d M le moment dipolaire orienté du <0 vers le >0
Et 

dq
la densité surfacique de charge

On considère que d M  dq a (perpendiculaire
au feuillet
Ou a représente la distance entre les charges q
(équivalent de d précédemment)

dM
+++++
-----
dS
a
Et donc que

d M  a dS


Si on considère  est un vecteur semblable à d M
28
Une fibre au repos est assimilable à un feuillet fermé
Avec 2 faces assimilables à 2 feuillets de même puissance mais opposés.
Le potentiel résultant en M, à distance, est donc nul.
Il en est de même si la fibre est complètement dépolarisée
L'influx nerveux se traduit par la dépolarisation de la fibre par changement de la
concentration des ions de part et d'autre de la membrane
29
La propagation de l'influx nerveux se traduit par une onde de dépolarisation le long de la fibre
nerveuse
Si l'on admet comme précédemment que les états 2 et 3 ne créent en M aucun potentiel et
aucun champ électrique, il apparaît alors que la propagation de l'influx nerveux peut être
associée au déplacement d'un dipôle électrique selon l'axe de la fibre nerveuse à la célérité
V.
Ainsi, une fibre partiellement dépolarisée est assimilable à un dipôle de moment
- perpendiculaire au front d’activation,
- orienté de la zone dépolarisé vers la zone au repos
- qui se déplace avec le front d’excitation
30
www.uel.education.fr/.../dipoles/titre6det.htm
Déviations ECG
Rappel: Le myocarde auriculaire est séparé du myocarde ventriculaire par un anneau
fibreux permettant d’isoler ces deux myocardes électriquement
On observe donc 3 comportements,
- soit les fibres sont complètement dépolarisés
- soit les fibres sont complètement hyperpolarisés
-- soit les fibres sont en voie d’activation ou de restauration. Elles constituent alors un
front d’activation
-On a un dipôle cardiaque orienté
de la zone dépolarisé vers la zone au repos
C’est à partir de là que l’on détermine l’ECG
31
Dérivation, Montage, définition:
Une dérivation suppose 2 électrodes qui permettent l’enregistrement de la
différence de potentiel entre elles.
Les dérivations ou montages peuvent être
- Bipolaires
- Unipolaires
Les dérivations précordiales. Ce sont des enregistrements courtes
distances auxquels on applique la théorie du feuillet.
32
Dérivation des membres:
Les électrodes sont placées sur les poignets droit (VR) et gauche (VL) et sur
un membre inférieur (VF). Ce sont des enregistrements longue distance
auxquels on applique la théorie du dipôle
On obtient ainsi
3 dérivations bipolaires
D1= VL-VR
D2= VF-VR
D3= VF-VL
3 dérivations unipolaires
VR, VL, VF en référence à VW
33
Résultats des enregistrements en fonction des dérivations
34
Théorie d’Einthoven (1913)
A partir des dérivations des membres
Hypothèse 1: A chaque instant le potentiel créé par le cœur en voie d’activation ou de
restauration peut être assimilé à celui créé par un dipôle unique.
Nécessite des enregistrements longue distance

C’est la variation du dipôle cardiaque ( M

VP 
1
4  0

Mu p
r
2
) au cours du cycle cardiaque
et donc,

VR 
1

MuR
4  0 rR
2
Idem pou L et F
Ou r représente la distance entre le point de mesure (l’électrode) et l’origine du dipôle
cardiaque
35
Hypothèse 2: L’origine du vecteur moment peut être considéré comme fixe. Elle est
appelé centre électrique du cœur.
Le cœur étant éloigné des électrodes, tous points du cœur peut être considéré comme
d’égale distance avec l’électrode considérée.

M
ne varie donc qu’en amplitude, direction et sens au cours du cycle cardiaque
On aboutit ainsi au vectocardiogramme
36
Troisième hypothèse: les points de recueil R, L, F des dérivations des membres
s’assimilent aux trois sommets d’un triangle équilatéral dont le centre électrique
du cœur occuperait le centre de gravité O
rL  rR  rF  r0
Ainsi

VR 
Comme (Hypothèse 1)
idem pour VL, VF
1

MuR
4  0 rR
2
Comme la distance est la même pour tous les points de
mesure au cours du cycle cardiaque (hypothèse 2) et du
fait du triangle d’Eithoven (Hypothèse 3)
rL  rR  rF  r0


VR 
1

MuR
4  0
r0
On a donc si K 
Et donc
2
1
4  0 r0
2
VR  VL  VF

VR  KM uR

VL  KM uL

VF  KM uF
 


 K M (u R  u L  u F )
Schéma P134
R
L

uL

uR

uF
F
37
VR  VL  VF
Comme le triangle est équilatéral
Et donc
 


 K M (u R  u L  u F )




uR  uL  uF  0
VR  VL  VF  0
Ce qui permet de construire le potentiel de référence en associant les 3 dérivations
et en ajoutant une résistance R égale pour les 3 dérivations. Ceci définit la borne
de Wilson
Un potentiel de référence étant indispensable pour mesurer une différence de
potentiel
Montage
38
Équivalent électrique sur le triangle d’Einthoven
Selon la loi des nœuds de Krirshoff
V R  VW
R

V L  VW
R

V F  VW
0
R
donc
Le potentiel à la borne de Wilson V W 
1
3
(V R  V L  V F )  0
Ce qui permet d’utiliser VW comme référence dans les montages unipolaires
39
Si on considère des montages bipolaires
D1  V L  V R 
On en déduit que
 

M (u L  u R )
1
4 0
 
D1  V L  V R  K M * u D 1
'
D1

u D1
R

uL

uR
D2
L

uF
D3
F
Ainsi les ddp D1 sont aussi proportionnelles à la projection du moment cardiaque
sur l’axe de la dérivation correspondante
40
On aboutit aux axes de Bailey
Les 6 dérivations représentent les variations au cours du temps des
projections du vecteur cardiaque M sur les 6 axes de Bailey
-90°
R
L
VL
VR
180°
D1
0°
VF
D2
D3
F
90°
41
Notion de vectocardiographie ou VCG.
C'est une technique d'électrocardiographie qui a l'avantage de donner et de
permettre d'étudier l'orientation et la progression de l'activité électrique
cardiaque grâce à la représentation des vecteurs instantanés de l'activité
électrique du cœur, et donc d'analyser avec beaucoup plus de précision
qu'un ECG "normal", les principales anomalies cardiaques, comme:
- l'hypertrophie d'une cavité cardiaque (oreillette ou ventricule),
- l'insuffisance cardiaque ou
- un trouble de la conduction dans le tissu nodal et le myocarde
(muscle cardiaque, compris entre l'endocarde et le péricarde),
- l'infarctus du myocarde ou une myocardiopathie, entre autres.
Pour sa construction, on peut utiliser les points synchrones des différentes
déflexions observées à un instant donné selon deux dérivations
perpendiculaires et les projeter dans le triangle d’Einthoven pour en déterminer
la direction et la grandeur.
42
43
Calcul de l’axe cardiaque à partir du QRS mesuré sur les dérivations
unipolaires VL, VF et bipolaires D1, D2 en associant la borne de Wilson
A chaque instant t on réalise la moyenne des amplitudes de potentiels
positives et négatives
On reporte ses valeurs sur les axes notamment D1 et VF qui sont
perpendiculaires et on obtentient une succession de vecteurs
instantanés qui vont construire le vectocardiogramme dans un plan
frontal.
On évalue les moyennes des projections du vecteur cardiaque sur les
deux axes perpendiculaires D1 et VF
44
45
Vectocardiogrammes normaux et pathologiques
46
Exemples de vectocardiogrammes Pathologiques
47