déterminants dudéterminants du débit...
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Faculté de Médecine Paris DiderotFaculté de Médecine Paris DiderotFaculté de Médecine Paris DiderotFaculté de Médecine Paris DiderotAnnée 2011 Année 2011 –– 20122012
L2L2 –– UE13UE13 –– Physiologie 2Physiologie 2L2 L2 UE13 UE13 Physiologie 2Physiologie 2
Déterminants duDéterminants duDéterminants du Déterminants du débit cardiaquedébit cardiaqueqq
Pr JeanPr Jean--Jacques MERCADIERJacques MERCADIER
Activité Transport V til tiActivitéMusculaire
TransportO2 et CO2
Ventilation
SystèmeCirculatoire
MuscleSquelettique Poumons
FCQCO2 FR
VESQO2 VC
DébitC di
VO2
CardiaqueVO2
DAVO2
EjectionEjection
PressionPression ContractionContractionisoiso--volum.volum.
PTSPTS
TravailTravaild'Ejectiond'Ejection
RelaxationRelaxationisoiso--volum.volum.
PTDPTD
VTSVTS VTDVTDVolumeVolume
RemplissageRemplissage
Ventriculographie GaucheVentriculographie Gauche
Télé-diastole Télé-systole
VTD VTS = VESVTD – VTS = VES
Volume d'EjectionSystolique
VolumeTélédiastolique
VolumeTélésystolique
50 mL
Systolique70 mL
~ 45 mL/m2Télédiastolique~ 120 mL
~ 80 mL/m2
~ 50 mL~ 35 mL/m2
45 mL/m
80 mL/mFraction d'Ejection
~ 60%60%
Débit Cardiaque
Volume d'Ejection Systolique x Fréquence Cardiaque
70 mL x 70 batt/min
~ 5 ± 1 L/minIndex Cardiaquede Ca d aque
Débit Cardiaque / Surface Corporelleq p
3,3 ± 0,3 L/min/m23,3 ± 0,3 L/min/m
Déterminants de la performance ventriculairep(du volume d’éjection systolique=VES)
P t ChAo
Post-Charge
AP OG
ODVD
VGVD
Contractilité
Pré-Charge
Contractilité
3 niveaux à prendre en compte3 niveaux à prendre en comptepour apprécier la performance
t til dcontractile du cœur :
- Le myocyte- Le myocarde- Le cœur (= ventricule)- Le cœur (= ventricule)
Déterminants de la performance contractile du myocyte isolécontractile du myocyte isolé
- Quantité de Ca2+ libéré par le RSSensibilité des myofibrilles à ce calcium- Sensibilité des myofibrilles à ce calcium
- Activité ATPasique des myofibrilles/myosiney y
Effet de la stimulation sympathique sur les principalesEffet de la stimulation sympathique sur les principalesprotéines du myocyte cardiaque protéines du myocyte cardiaque p y y qp y y q
NADNAD IsoproterenolIsoproterenol
PLPL
PP
PKAPKA PP
PP
GαsGαs ACACPP PPPPPP
SERCASERCAAMPcAMPc
CaMKCaMKCaCa--calmoduline Kinasecalmoduline Kinase
Ca-ATPase du sarcolemme = PMCA
« Fuite calcique »Cytosol
βARβAR ATPATP AMPcAMPc
Calséquestrine
Ca-ATPase du RS (SERCA)
PKAPKA
+ Phospholamban (PL)Tubule T
RS LongitudinalRS LongitudinalPP
PPPPPPPP
PPPPPP PPPPPP
RS CorbulaireRS Corbulaire
Récepteur de la Ryanodine (RyR)
Echangeur Na Ca = NCX
RS JonctionnelRS Jonctionnel
PP PPPPPP TnI
Echangeur Na-Ca = NCX
Canal calcique de type LZSarcomère Sarcomère
PP PP
PP
PP PP
PPPP PP
Déterminants de la performance contractile du myocarde isolé
Muscle papillaire isoléMuscle papillaire isolé1) Contraction isométrique et relation
F /LForce/Longueur2) Contraction isotonique et relation ) q
Force/Vitesse
Effet de la longueur initiale du muscle (précharge) :Relation Tension-LongueurRelation Tension-Longueur(Contractions Isométriques)
Tension Isométrique(% de Tmax active)
Tensiona b c
d
T i
TensionTotale
Tension Isométrique(% de Tmax active)
80
100
TensionPassive
TensionTmax
100
TensionPassive
Tension
TensionTotale
Tmax40
60
80 TensionActive
bc d
40
60
80 TensionActive
ab c d
0
20
40 a
0100
20
Longueur du Muscle (% de Lmax)Lmax
a 0100
Longueur du Muscle (% de Lmax)Lmax
Longueur du Muscle (% de Lmax)
Muscle Squelettique Myocarde
Relation tension-longueur
100 Muscle squelettique
80
100 Muscle squelettique
Myocarde
40
60
sion
0
20Tens
0
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Longueur des sarcomères ( m)
2.21.8Lmax
2.50
Longueur des sarcomères (m)
50
2.20-2.25
2.051 µ
1.651.6 µ
Dét i t d l’ t ti d fDéterminants de l’augmentation de force consécutive à l’augmentation de
longueur du muscle
• Optimisation du degré de recouvrement des filaments fins et épais du sarcomère
• Rapprochement des filaments fin et épaisRapprochement des filaments fin et épais
• Augmentation de l’affinité de la troponine C l C 2+pour le Ca2+
• Augmentation de la quantité de Ca2+ libérée par g q ple réticulum sarcoplasmique
Effet de la stimulation sympathique sur les principalesEffet de la stimulation sympathique sur les principalesprotéines du myocyte cardiaque protéines du myocyte cardiaque p y y qp y y q
NADNAD IsoproterenolIsoproterenol
PLPL
PP
PKAPKA PP
PP
GαsGαs ACACPP PPPPPP
SERCASERCAAMPcAMPc
CaMKCaMKCaCa--calmoduline Kinasecalmoduline Kinase
Ca-ATPase du sarcolemme = PMCA
« Fuite calcique »Cytosol
βARβAR ATPATP AMPcAMPc
Calséquestrine
Ca-ATPase du RS (SERCA)
PKAPKA
+ Phospholamban (PL)Tubule T
RS LongitudinalRS LongitudinalPP
PPPPPPPP
PPPPPP PPPPPP
RS CorbulaireRS Corbulaire
Récepteur de la Ryanodine (RyR)
Echangeur Na Ca = NCX
RS JonctionnelRS Jonctionnel
PP PPPPPP TnI
Echangeur Na-Ca = NCX
Canal calcique de type LZSarcomère Sarcomère
PP PP
PP
PP PP
PPPP PP
Déterminants de la performance contractile du ventricule (G)contractile du ventricule (G)
PréchargePréchargePostchargeContractilité
Transposition de la relation force – longueur initiale( ff t d’ i ti d é h ) i d ti(effet d’une variation de précharge) au niveau du cœur entier
Frank 1895
Transposition de la relation force – longueurau niveau du cœur éjectant
Cardiac Output
Right atrial PressureStarling1912
Courbes de fonction ventriculaireCourbes de fonction ventriculaire
Débit cardiaqueDébit cardiaqueou VES (fréquence ou VES (fréquence constante)constante)constante)constante)
P OD P OD VTD VG VTD VG PTD VGPTD VG= augmentation de = augmentation de préchargeprécharge
Retour veineux : Retour veineux : Les différents secteurs veineux
0
veines intracraniennes indéformables (volume invariable)
veines cutanées (volume variable avec la veinomotricité) 500ml
circulation pulmonaire (volume peu variable)
)
Volume sanguin Pulmonaire
500ml
Aoveines hépatosplanchniques(volume variable avec la
Pulmonaire
ODVD
OG
VG
(volume variable avec la veinomotricité +/-digestion)
1500 ml
veines musculaires (volume variable en fonction des contractions musculaires)(volume var able en fonct on des contract ons muscula res)
Déterminants du retour veineux
1. La pression générée par le VG1. La pression générée par le VG
2 La dépression intra thoracique lors2. La dépression intra-thoracique lors de la respiration (diaphragme)
3. La relaxation de l’OD et du VD
4. La contraction musculaire + valvules veineuses
Déterminants du retour veineuxDéterminants du retour veineux
Baroréflexes, Chémoréflexes,Réflexes cardio-pulmonaires
Dépression Intrathoracique
Réflexes cardio-pulmonaires,Réflexes musculaires
Diaphragme Ventilation
VeinesSplanchniques Retour
Veineux
Muscle Strié
Débit
Contraction musculaire
VeinesCutanées
DébitCardiaque
Température locale, Thermorégulation,Réflexes respiratoires ÉmotionRéflexes respiratoires, Émotion
Contrainte pariétaleL i d L l
PostchargeLoi de Laplace
= F / SS
F
hP = x h x ( 1/r1 + 1/r2 )
Fr2r2
= P r / 2hr1
Pb = P r / h x f( a / b )
a = P r / h x f( a / b )
Postcharge Contrainte pariétaleContrainte pariétale ( F / S )( F / S )
Paramètre « régulé »
Rôle de la géométrie ventriculaire
contrainte
Laplace : = P x r / h x f ( a ,b )
Rôle des propriétés du système artériel
Z = f ( R L C fréquence)
Notion d’ impédance artérielle
Z = f ( R, L, C, fréquence)
Aortic Stiffening and Early Wave ReflectionReflection
Young compliant arteries : Normal PW velocity (8 m/sec)
SystoleDiastoleYoung compliant arteries : Normal PW velocity (8 m/sec)
SystoleDiastole(1) Ventricular-Vascular coupling(2) coronary blood flow
SystoleElderly stiff arteries with ISH : Increased PW velocity (12 m/sec)
Systole(1) Ventricular-vascular mismatch(2) Th fl t d i “ t ” t l SBP d i l t t l
• Increases vascular afterload with a propensity to develop LVH• Decreases coronary perfusion pressure
(2) The reflected wave increases or “augments” central SBP during late systole:
• Increases myocardial oxygen demand and subendocardial ischemia Increases flow turbulence, endothelial dysfunction and atherogenesis Increases in pulsatile strain and chance of plaque rupture• All recognized by a wide brachial artery pulse pressure in the elderly
GÉOMÉTRIE VENTRICULAIRE ET CONTRAINTE PARIÉTALE
P f( b ) = P x r x f( a ,b )
hhSurcharge barométriqueh Surcharge barométrique
P
h
h / rP
S h l ét iSurcharge volumétrique
h / rr
h
Contractilitédu ventriculedu ventricule
U é d l fUn état de la performance du ventricule qui ne dépenddu ventricule qui ne dépend
ni de la préchargei d l t hni de la postcharge
Volume d'EjectionSystolique
VolumeTélédiastolique
VolumeTélésystolique
50 mL
Systolique70 mL
~ 45 mL/m2Télédiastolique~ 120 mL
~ 80 mL/m2
~ 50 mL~ 35 mL/m2
45 mL/m
80 mL/mFraction d'Ejection
~ 60%60%
Contraction Relaxation DistensionPhysiologie
ArtèreP i
Ventricule
Pressions
VolumeVentriculaire
Bruits du CoeurBruits du CoeurB4
B1B2 B3
Systole DiastoleClinique Systole DiastoleClinique
EjectionEjection
PressionPression ContractionContractionisoiso--volum.volum.
PTSPTS
TravailTravaild'Ejectiond'Ejection
RelaxationRelaxationisoiso--volum.volum.
PTDPTD
VTSVTS VTDVTDVolumeVolume
RemplissageRemplissage
Relation PTS Relation PTS -- VTSVTSPression P max Iso
Contractilité I+Contractilité I
PTSPTS22Postcharge
PTSPTS11
Courbe de remplissageremplissage= précharge
VolumeVoVd VTSVTS11VTSVTS22 VTDVTD11 VTDVTD2250 120
Performances cardiaquesPerformances cardiaquesP f d l di• Performances de la pompe cardiaque:
» Le débit : Q = VES x FC
• Performances du VG :VES t FE dP/dt t d l d it PTS/VTS» VES et FE , dP/dt, pente de la droite PTS/VTS…
• Performances du myocardey= contractilité intrinsèque du muscle» f ([Ca2+] activateur x caractéristiques des ponts» f ([Ca2+]i activateur x caractéristiques des ponts
actine-myosine)» à pré et postcharge constante toute» à pré- et postcharge constante, toute
augmentation de la contractilité augmente le VES et inversementVES et inversement
Courbes de fonction ventriculaireCourbes de fonction ventriculaire
Débit cardiaqueDébit cardiaqueou VES (fréquence ou VES (fréquence constante)constante) * Effet inotrope +constante)constante)
* postcharge
* Effet inotrope -* postcharge
P OD P OD VTD VG VTD VG PTD VGPTD VG= augmentation de = augmentation de préchargeprécharge
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