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I – Techniques d’étude de l’activité cardiaque

Pour étudier l’aspect mécanique du cœur et déceler d’éventuelles anomalies, plusieurs techniques sont possibles comme la cardiographie interne, la phonocardiographie et le stéthoscope.

1 – Cardiographie interne

La cardiographie interne (doc A) est une méthode d’exploration interne permettant d’enregistrer les variations de pressions du sang dans l’oreillette, le ventricule et l’artère aorte ainsi que les variations de volume dans le ventricule. Ces enregistrements sont réalisés grâce à des sondes introduits par cathétérisme.

Techniquement, le médecin utilise un cathéter qui est un dispositif médical composé d’un tube souple et fin permettant d’injecter ou de retirer des fluides. Ce cathéter est muni d’un capteur de pression qui est placé dans une cavité cardiaque par l’intermédiaire des vaisseaux sanguins. Sa progression dans le vaisseau est suivie par examen radiologique.

Pour accéder à l’hémicœur droit, le cathéter est introduit dans la veine humérale au niveau du pli du coude ; il suit le trajet du sang jusqu’à l’oreillette droite, puis au ventricule droit.

Par contre, l’accès à l’hémicœur gauche est plus délicat : le cathéter est introduit dans l’artère fémorale, il est poussé à contre-courant jusqu’au ventricule gauche dans lequel le sang est sous pression. L’oreillette gauche ne peut pas être atteinte, les valves étant abordées dans le mauvais sens. Le tracé obtenu est un cardiogramme.

2 – Phonocardiographie

En ce qui concerne la phonocardiographie (doc A), il s’agit d’une méthode auscultatoire qui nécessite l’emploi d’un stéthoscope muni d’un microphone relié à un dispositif qui enregistre les bruits du cœur. Le tracé obtenu est un phonocardiogramme.

II – L’aspect mécanique de la révolution cardiaque

1 – Définitions

Tout d’abord, il faut savoir qu’une révolution cardiaque est l’enchaînement d’une systole auriculaire, d’une systole ventriculaire et d’une diastole générale qui se répètent régulièrement et indéfiniment. Ces derniers produisent des variations hémodynamiques c’est-à-dire des variations de volume de sang dans les cavités cardiaques.

Une systole est la phase de contraction du myocarde pendant une révolution cardiaque.

Une diastole générale est une phase de relâchement du myocarde pendant une révolution cardiaque.

2 – Différentes phases d’une révolution cardiaque

L’étude du document A a permis de déterminer les éléments décrits ci-dessous.

• La systole auriculaire

Dans le cœur et les vaisseaux, le sang circule toujours d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression. Ainsi, au repos, le cœur possède :

• une pression intra-auriculaire supérieure à la pression intra-ventriculaire, c’est pourquoi les valves auriculo-ventriculaires (valve mitrale ou valve bicuspide ou valve tricuspide) restent ouvertes ;
• une pression intra-ventriculaire inférieure à la pression à l’intérieur des vaisseaux (artère aorte et veines pulmonaires), c’est pourquoi les valves sigmoïdes (valve aortique et valve pulmonaire) restent fermées.

Suite à la contraction des oreillettes (= systole auriculaire), la pression intra-auriculaire augmente. Le sang présent dans les oreillettes passe dans les ventricules : le volume de sang dans les oreillettes diminue mais il augmente dans les ventricules. Le volume ventriculaire devient donc maximal : c’est le volume télédiastolique.

Que se passe-t-il à la deuxième phase de la révolution cardiaque ?

• La systole ventriculaire

Systole ventriculaire isovolumétrique

Lorsque les oreillettes se relâchent, les ventricules se contractent (= systole ventriculaire) dans la mesure où la pression intra-auriculaire diminue contrairement à la pression intra-ventriculaire. De ce fait, les valves auriculo-ventriculaires (valves mitrale et tricuspide) se ferment ce qui engendre le premier bruit cardiaque dont l’onomatopée est « TOUM ». Ce dernier est un bruit long, fort et résonnant.

Par contre, la pression intra-ventriculaire est toujours inférieure à l’intérieur des vaisseaux (artère aorte et veines pulmonaires), c’est pourquoi les valves sigmoïdes (valve aortique et valve pulmonaire) restent fermées.

Par conséquent, les ventricules se contractent donc à volume constant d’où le terme de « systole ventriculaire isovolumétrique ».

Systole ventriculaire isotonique

Les ventricules continuent à se contracter (= systole ventriculaire). De ce fait, la pression intra-ventriculaire augmente et devient supérieure à celle des vaisseaux (artère aorte et veines pulmonaires), c’est pourquoi les valves sigmoïdes (valve aortique et valve pulmonaire) s’ouvrent. Le sang présent dans les ventricules passe dans la circulation (artère pulmonaire et artère aorte).

Un certain volume de sang est alors propulsé dans l’aorte et le volume minimal de sang restant dans le ventricule droit est appelé volume télésystolique.

Une fois que le cœur se soit contracté, que se passe-t-il ? La diastole générale présente-t-elle deux phases comme la systole ventriculaire ?

• La diastole générale

Diastole générale isovolumétrique

Les ventricules se relâchent (= diastole générale) dans la mesure où la pression intra-ventriculaire chute et devient rapidement inférieure à celle présent dans les vaisseaux (artère pulmonaire et artère aorte). Cela entraîne la fermeture des valves sigmoïdes (valve aortique et valve pulmonaire). Par ailleurs, cette fermeture engendre le deuxième bruit cardiaque dont l’onomatopée est « TA ». Ce dernier est un bruit bref et sec.

A cette étape, toutes les valves sont fermées. Les ventricules se relâchent donc à volume constant d’où l’emploi des termes de « diastole générale isovolumétrique ». Pendant ce temps, le sang remplit les oreillettes.

Diastole générale isotonique

Les ventricules continuent à se relâcher (= diastole générale) car la pression intra-ventriculaire devient inférieure à la pression intra-auriculaire. Cela entraîne l’ouverture des valves auriculo-ventriculaires (valves mitrale et  tricuspide).

Le sang remplit alors les ventricules à pression constante d’où l’emploi des termes de « diastole générale isotonique ».

Une nouvelle révolution cardiaque est alors possible.

3 – Détermination des caractéristiques d’une révolution cardiaques

Plusieurs paramètres caractéristiques de la révolution cardiaque sont définis :

• fréquence cardiaque (FC) ou rythme cardiaque est le nombre de révolutions cardiaques en une minute et qui est exprimé en battements par minutes (bpm), elle est comprise entre 60 et 80 bpm chez un adulte sain au repos et peut être mesurée par divers enregistrements graphique (cardiogramme, phonocardiogramme, etc.) ;
• volume d’éjection systolique (VES) est le volume de sang expulsé par un ventricule dans l’artère à chaque systole et qui est exprimé en litre (L) ou millilitre (mL), elle est de l’ordre de 80 mL chez un adulte sain au repos ;
• débit cardiaque (DC) est le volume de sang éjecté par minute par chaque ventricule et qui est exprimé en millilitre par minute (mL/min) ou en litre par minute (L/min), elle est de l’ordre de 6 000 mL/min ou 6 L/min.

Formules permettant de calculer chacun de ces paramètres :

• FC = (nombre de révolution cardiaque x 60) / temps d’enregistrement en seconde
• VES = volume télédiastoliqe – volume télésystolique
• DC = FC x VES