Introduction
Le cœur, organe vital par excellence, assure la circulation sanguine grâce à un mécanisme complexe de contractions rythmiques. Comprendre la contraction cardiaque, ou systole, est essentiel pour appréhender le fonctionnement du système cardiovasculaire et les pathologies qui peuvent l'affecter. Cet article explore en détail la définition de la contraction cardiaque, les processus physiologiques impliqués, et ses implications cliniques.
Anatomie et Physiologie du Cœur
Structure du Cœur
Le cœur est un muscle creux situé dans le médiastin, reposant sur la face supérieure du diaphragme. Il est composé de quatre cavités : deux oreillettes (gauche et droite) et deux ventricules (gauche et droit), couplées deux par deux, formant le cœur droit et le cœur gauche, soit deux pompes juxtaposées et synchronisées.
- Oreillettes: Petites cavités ayant un rôle de réception du sang. L'oreillette droite reçoit le sang désoxygéné des veines caves supérieure et inférieure, ainsi que du sinus coronaire (sang provenant du myocarde). L'oreillette gauche reçoit le sang oxygéné des veines pulmonaires.
- Ventricules: Cavités plus grandes qui constituent la quasi-totalité de la masse du cœur. Le ventricule droit pompe le sang vers les poumons via l'artère pulmonaire, tandis que le ventricule gauche propulse le sang oxygéné dans l'aorte pour la circulation systémique.
Tissu Myocardique
Le myocarde est le tissu contractile qui forme la plus grande partie du cœur. Il est composé de cellules, ou « fibres », groupées en faisceaux. Bien que chaque cellule soit entourée d'une membrane, l'excitation peut aisément se propager d'une cellule à l'autre, faisant du myocarde un syncytium fonctionnel.
Système de Conduction Cardiaque
Le déclenchement des contractions du cœur des Mammifères ne se fait pas sous l'influence d'une commande nerveuse, comme dans les muscles striés, mais sous l'influence de potentiels d'action apparaissant spontanément et rythmiquement au niveau d'un tissu particulier, le tissu nodal. Les cellules de ce tissu, groupées en amas ou nœuds (de Keith et Flack, de Tawara), n'ont pas de fonction contractile très développée, mais elles assurent la stimulation physiologique qui entretient l'automatisme fonctionnel du cœur. Cette stimulation se propage à l'ensemble du myocarde par l'intermédiaire d'un tissu conducteur (faisceau de His et réseau de Purkinje).
Cette source est constituée d’un amas de cellules capables de fabriquer un courant électrique de quelques millivolts. Partant du nœud sinusal, le courant se propage dans le muscle cardiaque. Il circule dans les deux oreillettes jusqu’à leur base, provoquant leur contraction. Il permet d’abord de vérifier que l’influx prend bien naissance dans le nœud sinusal : le rythme cardiaque est alors dit sinusal, c’est-à-dire normal, et que la distribution de cet influx dans le cœur s’effectue selon une séquence rigoureusement ordonnée.
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Définition de la Contraction Cardiaque (Systole)
La contraction, ou systole cardiaque, correspond au raccourcissement synchronisé des cellules myocardiques. Ce processus est essentiel pour éjecter le sang des ventricules vers la circulation pulmonaire et systémique.
Mécanisme de la Contraction
La contraction est due à l'interpénétration, à l'intérieur des cellules, de fins éléments de nature protéique, les myofilaments, groupés en une architecture particulière : les myofibrilles. Un potentiel d'action cardiaque est dû à l'inversion temporaire de la polarisation membranaire de repos (polarisation diastolique). Ainsi se produit une onde de dépolarisation dont l'originalité remarquable est sa longue durée, plusieurs centaines de millisecondes (comparativement à celle des nerfs ou des muscles squelettiques). La dépolarisation membranaire entraîne la contraction myofibrillaire ; dans cette succession d'événements (couplage excitation-contraction), les ions calcium jouent un rôle essentiel.
C'est le calcium entrant dans la cellule par les canaux calciques de type L et libéré par le réticulum sarcoplasmique lors du potentiel d'action qui déclenche la contraction. Lors de la relaxation, le calcium est repompé par la Ca2+-ATPase du réticulum sarcoplasmique et sort de la cellule par l'échangeur sodium-calcium.
Régulation de la Contraction
La contraction est régulée par des mécanismes intrinsèques et extrinsèques (hormonaux et médicamenteux). Le principal mécanisme intrinsèque est représenté par la loi de Starling (augmentation de la contraction induite par une dilatation cardiaque). Il est dû à l'allongement des sarcomères et à une augmentation du niveau d'activation. Les catécholamines sont les hormones régulatrices principales. Au niveau cellulaire, elles agissent sur un complexe étroitement couplé associant le récepteur β-adrénergique, la protéine Gs et l'adénylate cyclase qui produit l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc) qui active la protéine kinase A.
Évaluation de la Contraction Cardiaque
La contraction du muscle cardiaque isolé est étudiée par la relation liant force de contraction, vitesse de la contraction et longueur instantanée, ce qui définit, dans un espace tridimensionnel, une surface indépendante du temps représentant la contractilité qui peut être évaluée par un index (Vmax). Sur le coeur entier, la fonction ventriculaire peut être évaluée par la relation pression-volume télésystolique qui est théoriquement indépendante du remplissage ventriculaire et prend en compte la postcharge.
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Electrocardiogramme (ECG)
L'électrocardiogramme (ECG) est une représentation graphique de l'activité électrique du cœur. Il permet de vérifier que l’influx prend bien naissance dans le nœud sinusal : le rythme cardiaque est alors dit sinusal, c’est-à-dire normal, et que la distribution de cet influx dans le cœur s’effectue selon une séquence rigoureusement ordonnée. Le tracé présente plusieurs "ondes" qui reflètent les phases de dépolarisation et de repolarisation des oreillettes et des ventricules. L'ECG est un outil précieux pour diagnostiquer les troubles du rythme et de la conduction cardiaque. Il permet de comparer le tracé actuel avec un tracé ancien du même patient, par exemple, plusieurs années que si elle est récente.
Troubles de la Contraction Cardiaque
Arythmies Cardiaques
Les troubles du rythme du cœur, ou « arythmies cardiaques », se caractérisent par l'existence de battements irréguliers, trop lents ou trop rapides, sans que ces modifications du rythme soient liées à une cause dite « physiologique » (par exemple, un effort physique). De gravité variable, ils sont fréquents, en particulier chez les personnes âgées.
Il en existe une grande variété et la plupart d’entre eux sont sans gravité. Lorsqu’ils sont ressentis, ils se traduisent par une sensation de coups dans la poitrine ou d’emballement du cœur, voire de malaise avec sueurs soudaines et pâleur, pouvant aller jusqu’à une perte de connaissance temporaire, la syncope. Les palpitations ne sont pas considérées comme des troubles du rythme cardiaque au sens propre.
Ischémie Myocardique
La manifestation la plus commune est la maladie coronaire ou ischémie du myocarde par athérosclérose coronaire, due à des contraintes physiques particulières : courbures, bifurcations, branchements. Les troubles du métabolisme et de la vascularisation du muscle cardiaque sont les principaux responsables de la pathologie du myocarde, dont l'importance ne cesse de croître.
Insuffisance Cardiaque
Des complications cardiaques : lorsqu’elles durent et ne sont pas prises en charge, les arythmies cardiaques finissent par fatiguer le cœur. À terme, une insuffisance cardiaque peut s’installer.
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Risque Thrombo-Embolique
Des complications vasculaires : la mauvaise circulation du sang dans les cavités du cœur y favorise la formation de caillots. Des fragments de caillots peuvent se détacher et partir dans la circulation sanguine, provoquant des accidents vasculaires cérébraux (AVC), des troubles de la rétine ou des embolies pulmonaires (c’est ce qu’on appelle le « risque thrombo-embolique »).
Métabolisme Cardiaque et Énergie
Le travail du cœur utilise la plus grande partie de l'énergie produite par le métabolisme cardiaque. Celui-ci est aérobie chez les Mammifères, de telle sorte que l'anoxie entraîne la disparition très rapide des contractions cardiaques chez ces animaux (il en va différemment pour d'autres Vertébrés : un cœur de tortue, par exemple, peut travailler normalement pendant plus de deux heures en anoxie complète). Ce métabolisme très actif est, en outre, très adaptable, car dans la plupart des cas le cœur peut consommer divers substrats (glucides ou lipides).
Production d'ATP
À la base de la vie, il y a les cellules. Des milliards de cellules qui respirent, consomment et produisent des déchets. Ensemble, elles forment nos tissus et nos organes : cœur, poumons, reins, foie, cerveau, muscles, etc. Et toutes ces « unités de vie », ont besoin de l’oxygène apporté par le sang pour vivre. L'approvisionnement en énergie est directement utilisée par l'organisme, qui est emmagasinée dans toutes les cellules.
Traitements Médicamenteux
Les médicaments principaux qui modifient directement la contraction sont les médicaments qui agissent sur les récepteurs adrénergiques et leurs voies de signalisation ainsi que les antagonistes des canaux calciques et les digitaliques qui bloquent la sodium-potassium ATPase. De nombreux agents thérapeutiques dont les inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'angiotensine agissent essentiellement en périphérie.
Les médicaments qui appartiennent à plusieurs classes chimiques concourant, par des mécanismes parfois multiples, à s'opposer à la crise d'angor, ou angine de poitrine ou coronarite, sont appelés antiangoreux. Par définition, les médicaments antiarythmiques sont des substances susceptibles de prévenir ou de réduire un trouble du rythme cardiaque.
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