Transcript Électrophysiologie cardiaque

Électrophysiologie
cardiaque
Année universitaire
2005/2006
Introduction
Cellules cardiaques
entourées membrane
(bicouche lipidique)
imperméable.
Membrane traversée par
structures protéiques
hydrophiles : canaux
ioniques qui lorsqu’ils sont
ouverts, laissent passer les
ions  genèse courant
électrique.
• Chiffres: concentrations ioniques en mM
• Flèche: sens transports passifs
• Pompes: Na+-K+ et Na+-Ca++
Introduction
Fonction contractile
cœur  assurée grâce
activité électrique
adaptée
Activité électrique
cellules cardiaques
 PA de morphologies
différentes
Sommation dans
l’espace et temps des
PA  différentes ondes
de l’ECG
Potentiel de repos
Au repos:
• La cellule est 30 fois plus
concentrée en K+ à
l’intérieur.
• Elle est 10 fois plus
concentrée en Na+ à
l’extérieur .
• [Ca++] e >>>>> à [Ca++] i.
Potentiel de repos
Différence de potentiel entre extérieur cellule
chargée (+) et intérieur cellule chargée (-)
 potentiel de repos qui dépend:
• Des caractéristiques de membrane qui au repos est
pratiquement uniquement perméable au K+.
• Des variations de concentrations ionique % membrane
cellulaire : pompe Na-K ATPase ( Na ,  K+).
Potentiel de repos
Compte tenu perméabilité sélective au K+ de la membrane
cellulaire, la ≠ potentiel transmembranaire au repos est
liée au gradient concentration de K+ % cette membrane.
 potentiel électrochimique au K+ : équation de Nerst:
EK (potentiel d’équilibre) = RT/ZF × log Ke/Ki
R: constante gaz parfaits
T: température absolue
Z: valence
F: nombre de Faraday
Ke. Ki (concentration extra et intracellulaire en K+)
Majorité des cellules (myocytes, P) ont potentiel
membranaire de repos très proche de EK ( -90 mV).
Potentiel d’action
Au repos, cellule cardiaque polarisée.
Lorsqu’elle est excitée ( électrique, mécanique, chimique), la surface cellulaire se
dépolarise par modification transitoire perméabilité ionique  PA: variation fonction
temps potentiel membranaire  courant électrique  contraction de la cellule.
Potentiel d’action
Phase 0:
Dépolarisation
tend inverser polarisation
membranaire: ext (-), l’int (+)
Phase 1:
Repolarisation initiale: rapide,
brève et incomplète.
Phase 2:
Plateau
dépolarisation ± maintenue
Phase3:
Repolarisation terminale: ± lente
ramenant Em à valeur repos
Phase 4:
de repos:  type cellules
Potentiel d’action
Variations potentiel membranaire (Em)  modification
transitoire perméabilité ionique membrane  courants
ioniques trans-membranaires passifs ce qui requiert:
• Concentration différente de l’ion de chaque côté de la
membrane
• Perméabilité membrane à ion considéré: Conductance
 Variable fonction niveau Em et temps
Variations conductances fonction Em et temps
La phase ascendante PA :
• sous dépendance courants entrants
dépolarisants INa, ICa
Le plateau, durée PA
• De courants entrants (ICa et I Na/Ca)
qui ont tendance à maintenir le
plateau et prolonger PA
Le retour Em vers valeur repos :
• De courants sortants repolarisants
qui ont tendance à ramener le Em à
sa valeur de repos
 différents courants K+
PA  site d’enregistrement:
2 types
 1/ PA calciques ou
réponses lentes: NS. NAV
 2/PA sodique ou réponses
rapides (P. A. V)
Potentiel d’action
1/ PA sodique ou réponses
rapides (P. A. V)
• Potentiel repos: -90mV
• Potentiel seuil: -70mV  ouverture
canaux Na+  phase 0
abrupte,ample
• À partir -40mV  ouverture
canaux Ca++ lents  entrée
passive Ca++  plateau
• Son inactivation et ouverture
canaux K+  sortie passive K+ 
repolarisation terminale
Potentiel d’action
2/ PA calciques ou réponses
lentes: NS. NAV
•
Potentiel repos: -60mV
•
Potentiel seuil: -40mV
•
Phase 0 (amplitude faible,
ascension lente): entrée du
courant calcique lent
•
Son inactivation et ouverture de
canaux K+  repolarisation
Propriétés des cellules
cardiaques
Propriétés des cellules
cardiaques
Trois propriétés essentielles :
• Excitabilité
• Automatisme
• Propagation de l’excitation
Excitabilité
Excitabilité
Potentiel seuil (PS):
PS: Valeur de Em permettant l’ouverture:
• Des canaux sodiques (réponse rapide) = -70mV
• Des canaux calciques (réponse lente) = -40mV
Seuil d’excitabilité: l’intensité courant nécessaire et
suffisante pour obtenir une réponse  dépolarisation
cellulaire jusqu’au PS
• S1. S2. S3. trois extrastimuli d’intensité croissante
• Seul S3 dépolarise suffisament membrane  atteinte du PS  PA
Cycle d’excitabilité
périodes réfractaires
Pendant grande partie du PA, cellule est inexcitable
 l’intensité du stimulus: période réfractaire absolue
 canaux Na+ et Ca++ fermés.
La réactivation de ces canaux dépend Em et temps
• Cellules à réponses rapides (PA Na+): régénération d’un nouveau
PA: Em proche de -50 mV.
• Cellules à réponses lentes, le cycle d’excitabilité dépend plutôt du
temps que du niveau du Em. (réactivation gCa très lente)
Cycle d’excitabilité
périodes réfractaires
Pour des Em proches de -50mV les PA:
Obtenus pour des intensités supra-liminaires
Leurs vitesse d’ascension et amplitude sont faibles
(réponses lentes: canaux Ca++ seulement utilisables)
À mesure que se poursuit repolarisation  réactivation
gNa  amplitude et vitesse d’ascension PA de + en + 
jusqu’à restauration réponse normale
 Période réfractaire relative (PRR)
PRA: aucune réponse même locale
n’est obtenue  intensité stimulus
PRE: aucune réponse propagée n’est
obtenue
PRR: située entre la fin PRA et retour
excitabilité normale (PA: réponse lente
ou réponses rapides déprimées selon
niveau Em auquel sont générées)
TRT (temps récupération totale):
Quand Em retrouve valeur de repos
Courbe de Weidmann: relie vit
d’ascension / Em (max -90mV)
Périodes réfractaires
Hétérogénéité des périodes réfractaires
PR ~ physiologiquement:
jonction sino-auriculaire > NAV > fibres purkinje
Sans conséquence quand rythme normal (durée du
cycle cardiaque est très > PR les plus longues)
Dangereuses en cas d’activité prématurée.
Périodes réfractaires
Adaptation des périodes réfractaires
Durée PA et PR varient fonction longueur cycle précédent
•
 avec diastole longue
•
 avec diastole courte (l’encoche par inhibition de Ito)
Automatisme
Automatisme
Cellule automatique : Em présente pente dépolarisation
diastolique (phase 4)  PS atteint spontanément :
Physiologique: cellules NS, NAV
pathologique : myocytes A. V  automatisme anormal
Pente dépolarisation
diastolique
Mécanismes ioniques
• Courant entrant essentiellement
sodique (courant pacemaker : IF)
qui participe à la phase initiale de la
pente de dépolarisation diastolique)
• Courant K+ retardé iK qui se
désactive lentement en diastole
contribuant à dépolarisation
spontanée cellule
• Courant calcique rapide ICaT
qui s’active à la fin de la phase 4
Automatisme
Normalement les cellules automatiques se dépolarisent spontanément et
rythmiquement.
Plus leur pente de dépolarisation diastolique est forte plus le PS est atteint
et plus la fréquence de décharge est élevée.
Automatisme
Cellules du nœud sinusal:
• Automatisme le + rapide (70bpm)
• Commendent rythme cardiaque
•  « pacemaker » physiologique déclenchant les PA des fibres
automatiques sous-jacentes (nodo-hisiennes et de purkinje) avant
que leur pente de dépolarisation diastolique n’ait atteint le PS.
Centres automatiques sous-jacents représentent :
« pacemakers » subsidiaires s’extériorisant dans
conditions pathologiques (BSA, BAV)
Conduction
Conduction
Voies de conduction:
L’influx électrique part
du NS  dépolarisation
oreillettes  voies
conduction spécifiques
(NAV, HIS, Branches et
ramifications sous
endocardiques : réseau
de purkinje Activation
cellules ventriculaires
musculaires
Conduction
La conduction d’une excitation électrique revêt dans le cœur
des caractéristiques propres.
Fibre purkinje = câble électrique
• zone centrale résistance  : couplage intercellulaire
• entourée gaine isolante à résistance: bicouche lipidique
Couplage intercellulaire
zones d’accolement des membranes de cellules voisines
« jonctions communicantes » ou « nexus » constitués de
canaux de structure protéique « connexons » permettant le
passage de molécules ou d’ions d’une cellule à l’autre.
Mécanisme de la conduction de
l’excitation électrique
Connexons
 Passage ions d’une cellule à
l’autre (flux de courant passif ou
électrotonus qui dépolarise
membrane quiescente jusqu’à
PS  PA)
 Fonctionnement syncytial des
cellules cardiaques
 Assimiler un groupe de
cellules voisine à une fibre
Conduction
Vitesse de conduction
Dépend des propriétés électriques passives de
la membrane (nombre de connexons) 
propagation passive ou électrotonique.
Des caractéristiques des PA
Vitesse de conduction
Propriétés électriques passives membrane
propagation passive ou électrotonique: d’autant
meilleure que résistance interne des fibres est plus
faible (nombre de connexons  et diamètre fibre )
Fibres purkinje: gros , densité de connexons 
 vitesse propagation 
Vitesse de conduction
caractéristiques des PA
Vitesse de conduction liée:
Amplitude
Vitesse maximale d’ascension phase 0 (corrélée au niveau Em au moment
de genèse du PA)
Fibres purkinje très polarisées au repos conduisent
rapidement.
Au contraire, dans les cellules du NAV, partiellement
dépolarisées au repos (réponses lentes) l’onde d’activation
progresse lentement.
Vitesse de conduction
Nombre de connexon,
diamètre des fibres et PA
+++ his, purkinje: très polarisée
au repos (vit max et amplitude
PA ), densité de connexons la
plus élevée et fibres de gros
diamètre  vitesse la + rapide:
100 - 500cm/s.
Caractéristiques de la conduction
L’anisotropie de conduction
Différence des propriétés de conduction selon l’orientation
des fibres myocardiques.
Propagation influx cardiaque 3 à 5 fois + rapide dans le sens
longitudinal fibres myocardiques que dans sens transverse
(disques intercalaires connectent fibres bout à bout, ont une
résistance électrique très  surtout au niveau des nexus)
• propagation de l’influx plus rapide dans le sens longitudinal que
transversal.
• mais blocage plus facile par une extrasystole dans le sens longitudinal
que transversal: marge de sécurité « safety factor »
Influence du système nerveux
végétatif
La stimulation sympathique ou l’administration de
drogues à action bêta-adrénergique:
•  vitesse de conduction
• Accélération des pacemakers ( pentes de
dépolarisation diastolique spontanée)
La section des fibres sympathiques ou
l’administration de médicaments bêta-bloquants:
• Action inverse
Influence du système nerveux
végétatif
La stimulation parasympathique:
•  fréquence sinusale (hyper-polarisation et  pentes
de dépolarisation diastolique spontanée)
• Ralentissement de la conduction au niveau du NAV
La vagotomie ou l’injection d’atropine:
• Effets inverses