UE5 - RanouilPhysiologie cardiaque

Date : 4/10/2017Promo :2017/2018 8h15-10h15

Ronéistes : Dr.RANOUILPELABERE ValentinJACQUET Flavien

Automatisme cardiaque et tissu nodal1. Généralités 2. Rappel anatomique 3. Electrophysiologie du tissu nodal 4. Propagation 5. Régulation 6. Electrophysiologie des myocytes 7. Conclusion

Couplage excitation-contraction8. Généralités 9. Histologie 10. Propagation du PA 11. Couplage 12. Contraction 13. Relaxation 14. Régulation 15. Conclusion

Sources d'énergie du muscle cardiaque/myocarde16. Généralités 17. Les substrats 18. Les mitochondries 19. Le cycle de Krebs 20. La chaîne respiratoire 21. Conclusion

Annales

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I. Automatisme cardiaque et tissu nodal

1. Généralités

Le cœur est un muscle automatique, c’est-à-dire il se contracte tout seul.Cet automatisme est lié à la présence de cellules aux propriétés spécifiques regroupées au sein d’un tissu : le tissu nodal qui donne au cœur la caractéristique de se contracter spontanément.

Le cœur est donc constitué de deux populations cellulaires : – les myocytes contractiles, assurant le travail mécanique et donnant l’énergie nécessaire à la propulsion du sang.– les myocytes automatiques, assurant l’automatisme cardiaque (moins nombreuses).

2. Rappel anatomique

Le tissu nodal comprend :- Le nœud sinusal (situé dans la partie haute de l’OD au pied de la VCS) qui a une taille d’environ

15mm de long sur 8mm de diamètre se contractant à l’environ de 100 batt/min et donne la cadence au cœur.

- Le nœud auriculo ventriculaire (situé à la jonction des oreillettes et des ventricules, près de la valve tricuspide dans la partie basse du septum Inter ventriculaire sur le versant droit) avec une fréquence de 60-70 batt/min.Cette fréquence est définie en partie par la génétique. Il joue un rôle de frein à l’activité du NS.En raison de son emplacement, on peut accéder à sa physiologie en mettant des sondes dans la cavité droite par exemple.

- Le faisceau de His dont le tronc chemine dans le septum IV et se divise en deux branches : droite et gauche. Il faut savoir que le ventricule gauche est plus important, il occupe 2/3 de l’espace ventriculaire total. Donc la branche gauche va encore se subdiviser en 2 hémi-branches : la première branche est pour le bloc antérieur (HBAG pour hémi-branche antérieure gauche) et la seconde est pour le bloc postérieur (HBPG pour hémi-branche postérieure gauche).

- Le réseau de Purkinje complète le maillage en s’enfonçant dans l’épaisseur du myocarde ventriculaire de façon à amener l’activité électrique au plus près des cellules de l’ensemble du muscle cardiaque en particulier pour les cellules des ventricules qui assurent l’essentielle de l’activité musculaire cardiaque.

3. Électrophysiologie du tissu nodal

En situation normale le NS impose sa fréquence à l’ensemble du cœur car il est situé plus en hauteur, les autres éléments s’y adaptent.Le faisceau de His et le réseau de Purkinje assurent une conduction rapide de la dépolarisation à l’ensemble du myocarde ventriculaire à la vitesse d’au moins 1 m/s.

Il existe une différence de potentiel (DDP) entre l’intérieur (charge négative) et l’extérieur de la cellule de -70 à -90mv.Cette DDP est liée à des échanges de Na+, K+, Cl-, Ca2+ permanents, par des phénomènes passifs (gradient de concentration) mais aussi actifs avec des pompes échangeuses d’ions qui fonctionnent grâce à l’énergie fournie par l’ATP. C’est une forme d’équilibre instable qui permet aux cellules à un moment donné d’être dans un état excitable.

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Les cellules du NS ont une dépolarisation automatique spontanée (sans influx initiateur), ces propriétés s’expliquent par une courbe de potentiel de membrane particulière.

Leur potentiel de repos est instable spontanément, il oscille entre -90 mV et -70 mV (pas horizontale mais légèrement ascendant sur un graphe). A partir de la valeur la plus négative du potentiel de membrane (appelé potentiel diastolique maximal), la cellule se dépolarise lentement jusqu’à un certain seuil (= pente diastolique), niveau à partir duquel la dépolarisation va être brutale.Cette propriété de dépolarisation spontanée et permanente est liée à la présence d’un canal particulier appelé canal if ou funny permettant l’entrée de Na+ dans la cellule. Ce canal est inhibé par le césium et certaines molécules comme l’Ivabradine. Ces molécules sont utilisées pour ralentir la fréquence cardiaque en modifiant les propriétés du canal if, donc la vitesse de dépolarisation spontanée du NS donc les cellules seront moins vite dépolarisées. Ce ralentissement permet de diminuer la consommation en oxygène du myocarde ce qui peut avoir un intérêt dans certaines pathologies comme les cardiopathies.

Comme le potentiel de repos est instable il va augmenter progressivement et lorsqu’il atteint le potentiel seuil, sous l’action de ce canal funny, il y a ouverture de canaux calciques voltages dépendants (ne s’ouvre qu’à partir d’une certaine valeur du potentiel) et une entrée massive de Ca2+ dans la cellule ce qui entraîne une dépolarisation rapide de la cellule.Ainsi, on observe un potentiel d’action réel de la cellule avec une entrée de Ca2+ puis le Na+ ce qui entraîne une dépolarisation de la cellule qui était majoritairement négative et qui devient donc positive.

Les cellules du tissu nodal ne présentent pas de phase de plateau, la repolarisation débute dès le pic atteint et correspond au retour à l'état de départ par sortie du K+ de la cellule, la cellule retrouve alors son potentiel de membrane de départ (potentiel diastolique maximal) et peut donc débuter un nouveau cycle.

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On a :- le potentiel diastolique maximum (dans notre cas -90mV) qui correspond à l'état de base de la cellule instable, - puis la pente de dépolarisation lente instable qui est spécifique aux cellules du nœud sinusal avec une pente liée aux canaux if, - puis le seuil est franchi donc on a une ouverture des canaux calciques et sodiques et la genèse d'un potentiel d'action permettant à la cellule de devenir fortement positive, - puis absence de plateau, on a la repolarisation rapide avec une sortie de K+ permettant à la cellule de revenir à son potentiel diastolique maximum pour recommencer un cycle.

Donc la cellule va se dépolariser régulièrement à une fréquence prédéfinie par certains éléments notamment génétique mais pas seulement. C’est cette fréquence de dépolarisation c’est-à-dire le temps qui sépare 2 potentiels d’action qui va définir la fréquence cardiaque de repos du nœud sinusal qu’il va imposer à l’ensemble des autres cellules du myocarde.

4. Propagation

Le potentiel d'action (PA) ainsi généré, par les cellules du tissus nodal au niveau du nœud sinusal par cet automatisme va se propager aux cellules musculaires car le NS et le myocarde sont en contact de façon continue. Il y a donc une propagation du potentiel d’action de proche en proche aux autres cellules. La propagation commence avec les cellules en contact avec le nœud sinusal : les myocytes auriculaires, puis elle continue de proche en proche et arrive au nœud auriculo-ventriculaire. Ce nœud a un rôle de ralentisseur de la fréquence cardiaque. L’influx continue de se propager à travers les fibres du tissu nodal avec le tronc du faisceau de His avec ses 2 branches (droite et gauche) qui correspondent à des voies de conduction rapides de la base vers la pointe. Puis ça se disperse dans le myocarde grâce au réseau de Purkinje en particulier dans les ventricules pour qu’ils puissent se contracter de manière coordonnée, synchrone et symétrique. Et enfin, à l’intérieur du myocarde par des cellules musculaires de proche en proche (myocytes ventriculaires).S’il y a un problème de conduction, les 2 ventricules ne se contractent pas en même temps ce qui peut aboutir à des déficiences mécaniques qui peuvent se traduire en clinique par des symptômes comme l’essoufflement.

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- Nœud sinusal : potentiel instable (120 coups/min)- Nœud auriculo-ventriculaire : les cellules du NAV ont les mêmes propriétés que les cellules du NS mais à leur état de base sans stimulation du NS, elles ont une fréquence de dépolarisation un peu plus lente. Si le NS donne le tempo, elles vont suivre son rythme et se contracter à la fréquence prédéfinie.- Cellules du myocarde (auriculaire et ventriculaire) : il y a une stabilité du potentiel de membrane au repos car elles ne sont pas douées d’automatisme, lorsqu'elles sont stimulées par une impulsion des cellules automatiques, elles se dépolarisent puis se contractent. On notera la présence d’un plateau inexistant au niveau du SN et du NAV.

Donc l’intégrité de ce système est indispensable au bon fonctionnement du muscle cardiaque car lorsque le tissu nodal est défaillant cela aboutit au décès du patient ou à la mise en place d’un pace maker (appareil électrique qui va délivrer une impulsion et va venir remplacer l’automatisme cardiaque qui est défaillant pour des raisons variées comme des pathologies ou le vieillissement).

5. Régulation

L’activité du NS est modulée par le SNA (vie végétative), en effet les cellules du NS reçoivent de nombreuses afférences des nerfs sympathiques et parasympathiques.

Ci-dessous, le centre parasympathique qui est cardio inhibiteur ou modérateur et entraine le ralentissement de la fréquence cardiaque par l’intermédiaire du nerf pneumogastrique ou nerf vague (X). En effet le nerf vague a un impact sur le nœud sinusal en le ralentissant dès que la synapse cholinergique fonctionne à l’acétylcholine dans le bulbe rachidien. Le centre orthosympathique est stimulateur, il a un effet accélérateur, tachycardisant. Il agit par l’intermédiaire d’une première synapse dans la moelle épinière dorsale et ensuite avec un relais ganglionnaire qui a une première connexion cholinergique et une deuxième connexion adrénergique avec de l’adrénaline. C’est la modulation de ces 2 systèmes agissant de manière concertée qui va définir la fréquence cardiaque qui va être propre à chaque individu en fonction des circonstances, par exemple lors d’un stress la stimulation orthosympathique l’emporte (accélération de la fréquence cardiaque) alors que dans le cas d’un mal du transport la stimulation parasympathique l’emporte (ralentissement de la fréquence cardiaque, pâleur, nausées, vomissement).

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Sur le dessin : afférences provenant du système paraympathique ( bulbe rachidien) par l'intermédiaire du nerf vague (ralentisseur). Il y a également des afférence sympathique avec 1 ganglion mais 2 synapse accélératrice : une dans le bulbe et une dans la moelle.

Au niveau du cœur, il y a des capteurs présents principalement au niveau du glomus carotidien mais aussi au niveau de l'aorte qui agissent comme des nerfs « sensitifs » et indiquent notamment la pression, le pH, l’acidité du sang et permettent en fonction de la demande métabolique d'informer les centres médullaires (cardio modulateurs et cardio excitateurs), c’est pour cela que lors d’une hypoxie le cœur s’accélère par exemple. Cela permet au cœur d’adapter sa fréquence cardiaque, sa force de contraction, etc.

Cette régulation se fait soit par la stimulation des récepteurs Béta adrénergiques (système sympathique) soit par la stimulation des récepteurs à Acétylcholine essentiellement muscarinique et atropinique. La stimulation des récepteurs Béta adrénergiques par libération d’adrénaline aboutit à une accélération du rythme sinusal par accélération de la pente diastolique du potentiel instable, le seuil est plus rapidement franchi donc le temps pendant lequel la cellule est non dépolarisée est plus court. Il y a également un accroissement du courant calcique L (dépolarisation plus rapide) et du courant potassique (= repolarisation plus rapide) pour que la cellule puisse être excitée plus rapidement. Les cycles peuvent donc s’enchaîner plus rapidement.

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Ici, la courbe 1 est la courbe normale de départ. Si l’on accélère le rythme cardiaque sous l’effet du système sympathique, plusieurs mécanismes sont possibles :

- Le premier consiste à abaisser le seuil de stimulation en le faisant passer du niveau A au niveau B. Ce niveau étant plus bas le seuil sera plus rapidement franchi, la cellule se dépolarisera donc plus rapidement. Au lieu de se dépolariser à -70mV, elle dépolarisera à -80mV : le laps de temps sera ainsi plus court. Par exemple au lieu d’1 seconde elle sera de 0.8 seconde (= courbe 4). Donc la fréquence cardiaque sera plus rapide et au lieu d’être de 60bpm elle sera de 85bpm.

- Le second mécanisme est d’augmenter la vitesse de dépolarisation diastolique (en présence d'adrénaline) en modifiant la pente de dépolarisation, la courbe sera plus aiguë que la 1 : donc la dépolarisation spontanée lente (passage de -70mV à -60 mV) est plus rapide, on franchit plus vite le seuil A. La FC (fréquence cardiaque) est plus rapide car le PA (potentiel d’action) est atteint plus rapidement (= courbe 2).

- Enfin, on peut aussi modifier le potentiel diastolique maximum, c’est-à-dire qu'on part d'une moindre négativité, on a une plus grande facilité à franchir le seuil du potentiel d'action. Mais c'est une dépolarisation partielle.

C'est avec ces mécanismes que le nœud sinusal, va modifier sa capacité à déclencher spontanément une fréquence sous l'influence du SN sympathique ou parasympathique pour adapter ses performances à nos besoins.Avec ces mécanismes cellulaires on constate une extraction du calcium diminuée, une dépolarisation partielle plus rapide, des catécholamines qui agissent pour augmenter la vitesse de dépolarisation où une intoxication avec un médicament qui s’appelle la digitaline (à dose thérapeutique il diminue la fréquence cardiaque mais à une dose trop importante il a un effet inverse). Donc il y a de nombreuses solutions ioniques qui entraînent une modification du rythme cardiaque.

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Ici, la courbe 1 est la courbe normale de départ. Si l’on diminue le rythme cardiaque sous l’effet du système parasympathique, plusieurs mécanismes sont possibles :

- Pour la solution de la courbe 4, on augmente le seuil qui passe de A à B (où B est moins négatif que A). Donc il faudra plus de temps pour le franchir ce qui ralentit le rythme cardiaque.

- Pour la courbe 2, on diminue la vitesse de dépolarisation, par conséquent on prendra plus de temps pour arriver au seuil A ce qui diminue la fréquence cardiaque.

- Pour la courbe 3, on a une polarisation diastolique maximale plus négative/basse donc il est évident que pour passer de -100 à -70 on prendra plus de temps que pour passer de – 75 à – 70.

On voit que l’acétylcholine utilise deux mécanismes pour ralentir le rythme cardiaque : la modification de la vitesse de dépolarisation diastolique et la polarisation diastolique maximale permettant ainsi d’avoir un franchissement de seuil retardé et une fréquence cardiaque ralentie.2 médicaments anti-arythmiques : digitaline et quinidine qui à dose curative permettent la diminution de la fréquence cardiaque mais qui sont peu utilisés aujourd’hui en clinique.

6. Électrophysiologie des myocytes

Les myocytes contractiles ont eux un potentiel de repos stable, ils ne sont dépolarisés que par une dépolarisation imposée par les cellules du tissu nodal ou par contact direct avec une cellule contractile déjà excitée. Ils ne sont donc pas doués d'automatisme.Les myocytes ont un PA différent mais stable avec d’emblée une dépolarisation maximale très rapide (quasi verticale) qui provient d’une entrée de Na+ par des canaux voltages dépendants en très grande quantité (l’entrée du courant Na+ est à la fois très intense, très brutale et très courte avec une loi du « tout ou rien »). Ensuite une fois que la cellule est dépolarisée, des courants repolarisants de Ca2+ et surtout de K+ vont progressivement ramener la cellule à son état de base, état qui est stable (aspect de plateau, spécifique de ses cellules) pour attendre à nouveau une nouvelle stimulation car le cœur se contracte en permanence. Ensuite une repolarisation rapide et le retour à un potentiel de membrane stable.

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Le potentiel de la cellule musculaire est représenté ici avec la loi du tout ou rien. Les stimulations 1 et 2 sont inférieures au seuil donc il ne se passe rien. La stimulation 3 arrive au potentiel seuil qui est ici de – 70 mV donc on a une entrée massive de Na+, la cellule devient très fortement positive. Ensuite on a une dépolarisation rapide, puis un plateau suivie d’une dépolarisation plus rapide avec un retour au potentiel de membrane de repos qui est stable et qui attend une nouvelle dépolarisation.

Le cycle de repolarisation/dépolarisation obéit à la loi du tout ou rien, c'est-à-dire que soit la cellule reçoit une stimulation suffisante pour franchir le seuil, et naissance d'un PA, soit elle ne le reçoit pas donc pas de PA et pas de contraction.- Phase 0 : dépolarisation rapide (entrée brutale de Na+ qui va être plus faible ensuite)- Phase 1 : repolarisation précoce (sortie de K+ par canal It0) qui ne dure pas, stabilité plateau. Action de Na+- Phase 2 : repolarisation en plateau (sortie K+ et entrée de Ca2+ par canaux L et T)- Phase 3 : repolarisation (sortie K+)- Phase 4 : retour à une négativité puis au potentiel stable des membranes

Résumé des 4 phases ci-dessus

/!\ Il faut juste bien comprendre qu’il y a deux types de cellule :

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- Celles avec un potentiel instable caractérisées ici par un aspect de repos- Celles avec un potentiel stable caractérisées par l'horizontalisation du potentiel et qui ont la nécessité

de recevoir une impulsion pour pouvoir se contracter alors que les autres n’en n’ont pas besoin.

La cellule du tissu nodal va se dépolariser spontanément et une fois qu’elle s’est dépolarisée, elle va dépolariser la cellule musculaire et lorsque cette cellule est dépolarisée, elle se repolarise. Lors de cette repolarisation elle a 2 périodes particulières : - PRA = période réfractaire absolue : temps durant lequel la cellule ne peut pas être à nouveau excitée.- PRR = période réfractaire relative : temps au bout duquel la cellule peut être excitée par un stimulus mais soit le stimulus devra être plus important soit la réponse sera plus faible, car la cellule n'est pas revenue à son niveau de base. Cette période est plus courte et se situe à la fin de la repolarisation.

La PRA dure jusqu'à la fin de la phase 3 à peu près (impossible d’exciter la cellule). Une fois la PRA terminée, on entre dans la zone de la PRR (un stimulus peut entraîner une réponse : s’il est très précoce, il entraînera une réponse faible, s’il est un peu plus tardif, la réponse sera un peu plus élevée mais elle n’est pas encore complète). Ce n’est qu’à la fin de la PRR qu’on peut retrouver un PA normal.

7. Conclusion

Les caractéristiques électrophysiologiques originales des cellules du tissu nodal expliquent le fonctionnement automatique du cœur (dépolarisation spontanée). Il reçoit des afférences centrales et périphériques essentiellement par les systèmes parasympathiques et sympathiques qui permettent l'adaptation de la fréquence et de la contraction cardiaque aux besoins de l'organisme (fièvre, effort, émotion, digestion).

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II.

Couplage-Excitation-Contraction

1. Généralités

Couplage excitation-contraction = transformer l’énergie électrique en énergie mécanique.La contraction du muscle cardiaque résulte de la contraction automatique de chaque unité élémentaire : les myofibrilles.L'activation des myofibrilles provient de l'automatisme des cellules du tissu nodal.Le myocarde est un muscle strié un peu particulier, son unité de base est la cellule musculaire myocardique qui mesure entre 50 et 100 microns. Elle possède une membrane, un noyau central, des mitochondries, un sarcoplasme, des capillaires en grand nombre, des protéines contractiles spécifiques (présentes que dans le muscle cardiaque) qui permettent au muscle cardiaque de se contracter pendant des dizaines d’années avec une très bonne efficacité. Il y a également du tissu conjonctif d’emballage qui peut avoir une importance dans certaines pathologies.Les cellules musculaires sont regroupées sous forme de myofibrilles qui sont des unités longitudinales. Il y a de nombreuses mitochondries car le tissu cardiaque est le tissu le plus riche en mitochondries vu qu’il a toujours besoin d’énergie. Les myofibrilles sont une succession d’unités fondamentales : les sarcomères reliés les uns aux autres de manière longitudinale et proche des filaments de myofibrilles, on trouve les apports d'énergie que sont les mitochondries ainsi que des vaisseaux à proximité.

2. Histologie

La spécificité des cellules myocardiques tient à la présence de protéines contractiles :

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- myosine : filament épais- actine : filament fin- troponines (3 types)L'assemblage de ces protéines constitue l'unité de base de la cellule musculaire : le sarcomère (distance entre 2 strie Z).Le sarcomère est défini par la zone entre deux stries Z (zone où se relie les filaments d’actine), il mesure 1,8 micromètres au repos et 2,3 micromètres lorsqu'il est étiré. On distingue différentes zones : la Bande A (myosine + actine) et la Bande I (actine, zone où il n’y a que les filaments fins). Un troisième filament (pour l’élasticité et la rigidité) : la titine relie la strie Z à la bande M qui se situe au milieu de la bande H, de plus elle assure le rôle de détection de longueur et de tension pour la régulation. La bande H est une zone où il n’y a que les filaments de myosine.

On voit en plus la ligne M, au milieu de la bande H, ainsi que le filament de titine qui relie la strie Z à la ligne M.

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Schéma de myofibrilles en coupe longitudinale où l’on visualise les relations entre les mitochondries, les invaginations de la membrane qui descendent dans la profondeur près de la strie Z (= tubules T transverses), les citernes du réticulum sarcoplasmique = citernes ou tubules L (latéraux) situés sur le côté et qui se répartissent tout le long des myofibrilles, proches des filaments d’actine et de myosine.

Sur ce schéma, on constate que la strie Z est un point d’ancrage où il y a l’insertion de la titine et de la myosine.

Question d'élève : au repos est ce que le sarcomère est plus grand ou plus petit ?Réponse : cela dépend, car il peut être étiré (la contraction sera d'autant plus importante) ou contracté.

• Myosine :- Protéine hexamérique (6 sous-unités) : 2 sous-unités lourdes (MHC pour myosine heavy chain), 2 paires de sous unités légères (MLC pour myosine light chain) : 1 essentielle (MLC1) et 1 régulatrice de l’activité mécanique (MLC2). Elle est schématisée par une crosse de hockey.- La tête de la myosine est formée de l’extrémité N-terminale et porte un site de fixation pour l’ATP (pour l’hydrolyse d’ATP) qui sert d’apport d’énergie et un site de fixation pour l’actine.

• Actine : - Il est représenté par 2 chaînes hélicoïdales qui s’entrecroisent. - Il est formé de l’actine G globulaire et l’actine F pour filamentaire.- Dans la gouttière de l’actine F on trouve une molécule de tropomyosine : elle participe à la rigidité et à la stabilité de l’actine ainsi qu’à la régulation de la contraction en bloquant l’interaction avec les têtes de

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myosine. C’est une sorte de masquage du site d’action : le site n’étant pas visible, la tête de myosine ne prend pas appui dessus.

• Troponine : - Elle est constituée de 3 sous-unités qui régulent la contraction :

Tn I : inhibe l’action de l’actine et la contraction Tn C : fixe le calcium Tn T : se fixe à la tropomyosine.

Lors d’un infarctus une cellule détruite libère son contenu notamment les protéines contractiles comme la troponine dans le sang. Ainsi, en dosant la troponine, on va avoir la certitude que des cellules cardiaques ont été détruites ce qui permet d’affirmer ou d’infirmer un certain nombre de diagnostic. En temps normal le taux de troponine dans le sang est extrêmement bas.

3. Propagation du PA

Le potentiel d’action se propage par l’intermédiaire du tissu nodal et des cellules musculaires par contiguïté et contact direct. La propagation par contiguïté est facilitée par l’organisation du muscle en syncytium : les fibres se terminent par des disques intercalaires en continuités avec le sarcolèmme.

On note la présence de jonction rapide : gap jonctions (Nexus) et desmosomes entres les membranes des cellules au niveau des disques intercalaires qui permettent le contact et le passage rapide de la propagation du PA par l’intermédiaire de canaux ioniques (canaux K+, Ca2+, Na+) alors que les membranes, normalement formées de phospholipides, sont beaucoup plus étanches aux ions et rendent le passage beaucoup plus lent et difficile. Ces canaux de jonction sont formés par des protéines qui réalisent des sortes de pores qui permettent de faire passer des ions par des canaux généralement hydrophobes.

Au niveau des disques intercalaires la membrane est moins épaisse, ce qui permet un échange d’ions facilité. En effet, on observe un phénomène de Gap (« trou ») qu’on peut schématiser sous la forme de protéines assemblées les unes aux autres et qui constituent un passage en ligne direct au travers de la double couche phospholipidique qui constitue la membrane de chacune de 2 cellules. Permet le transfert de dépolarisation de proche en proche grâce à un signal passant de cellule en cellule.

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4. Couplage Une fois l'activation propagée, il faut réussir à transformer une activité électrique en une activité mécanique, c'est le couplage.Le couplage excitation-contraction assure la transformation du stimulus électrique (le potentiel d’action) en un signal intracellulaire qui permet la contraction de la cellule = phénomène mécanique.Et ce couplage met en jeu plusieurs récepteurs qui vont agir de façon plus ou moins coordonnée.La dépolarisation membranaire (le potentiel d'action qui s'est propagé de proche en proche) entraîne l’ouverture du canal calcique L (=CCL) voltage dépendant aussi appelé DHPR (=CCL) pour récepteur à la dihydropiridine. Les dihydropiridines sont des médicaments vasodilatateurs et des antihypertenseurs principalement (parce qu'ils modulent l'action du calcium et donc la contraction cellulaire au niveau des vaisseaux), certains d’entre eux diminuent la fréquence et la contraction cardiaque.Le canal, localisé sur la membrane, s’ouvre, le calcium entre alors dans la cellule mais il n’est pas suffisamment important en volume (en quantité) pour permettre la contraction, mais suffisant pour modifier le récepteur à la ryanodine (RYR) au niveau des tubules T. Celui-ci est le 2e élément, permettant le phénomène d’amplification qui est situé à côté du DHPR sur le réticulum sarcoplasmique qui est le lieu de stockage du Ca2+.

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NB : les deux récepteurs sont situés côte à côte pour des raisons d’efficacité et c’est la modification de conformation du premier récepteur (DHPR) qui vient entraîner la sortie de calcium qui va jouer un rôle sur la déformation du deuxième récepteur qui lui va faire rentrer des doses plus importantes de calcium.

Une fois que le calcium a était relarguer et utiliser, pour permettre une nouvelle contraction il va être recapter depuis le cytoplasme vers le réticulum sarcoplasmique par l’intermédiaire d'une protéine qui s'appelle SERCA(=SERCA1) (voir 6 Relaxation), évidemment tout sa consomme de l'ATP. Ainsi, le recaptage (= la relaxation) en elle-même est coûteuse d’énergie, donc c'est un phénomène ACTIF.

La libération se fait, à l'endroit où il y a un contact entre l'actine et la myosine c'est-à-dire essentiellement au niveau de la bande M et donc de la bande H.

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Lorsque le Ca2+ se fixe sur le RYR, ce dernier s’ouvre et libère cette fois-ci une grande quantité de calcium dans le cytosol de la cellule musculaire. L’entrée de calcium va alors permettre la réalisation de la contraction par l'action du calcium qui va interagir avec la myosine, l'actine et la troponine. Ce phénomène est un phénomène auto catalytique ou auto induit par le CICR (Ca induced - Ca release : fait que la libération de Ca2+ augmente l’activité d’un récepteur qui favorise la libération massive et brutale de Ca2+ par le réticulum sarcoplasmique phénomène d’auto amplification).Le Ca2+ ainsi libéré (du réticulum) va se fixer sur la troponine C et lever l’inhibition de la troponine I par rotation. Ceci permet le pivotement du complexe actomyosine sur les filaments d’actine et la prise de contact entre les têtes de myosine et l’actine par démasquage du site de liaison. Les têtes de myosine peuvent venir en contact avec l’actine, ces têtes de myosines possèdent une extrémité N terminale avec un site catalytique de l’ATP, celui-ci est alors hydrolyser (ADP+Pi+Énergie) ce qui produit l’énergie nécessaire à la bascule des têtes de myosine et un raccourcissement du sarcomère qui permet la contraction de la cellule musculaire (et donc d'une activité mécanique).

Analogie avec moteur de voiture : Activité électrique déclencher par l’étincelle faite par la bougie (elle même produite au départ par l’énergie électrique lié à la batterie), puis explosion du mélange lié à l'action des pistons qui vont ainsi transformer une activité électrique en une activité mécanique grâce à l'essence et de l'oxygène.

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Rq : sur schéma ci-dessus, tête de myosine non représenter.myosine

ATP

calcium

Troponine I

Troponine C

Troponine T

Actine

Tropomyosine

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La troponine I empêche le filament globulaire d'être libre, le calcium arrive et se pose sur la troponine C, d’où basculement du complexe des troponines, d'où arrêt de l'inhibition de la troponine I, donc actine globulaire est libre d'être mis en contact avec la tête de myosine. La tête de myosine possède de l’ATP qui à été libéré, cet ATP est clivé (ADP+Pi+Énergie) et cette énergie permet le basculement de la tête de myosine qui revient en arrière, d'où raccourcissement du sarcomère. De ce fait, le muscle cardiaque ce contracte.

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5. Contraction

La bascule des têtes de myosine entraîne le glissement des filaments d’actine et de myosine. Le sarcomère se raccourcit : l’espace entre les deux stries Z diminue. La force ainsi développée dépend du nombre de pont actine myosine formés et du degré de recouvrement des filaments.

La force développée dépend directement de la concentration de Ca2+ dans la cellule ainsi que de la quantité de filaments d'actine-myosine formés, et de l’énergie disponible. Plus il y a de ponts formés plus la Troponine C est affine pour le Ca2+. Pour chaque battement cardiaque seul une petite partie (25%) des ponts

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qui sont efficace (il y a donc une réserve contractile, on peut donc recruter des ponts et donc augmenter notre force, ceci est vrai pour la plupart des organes (poumons, etc.)).

6. Relaxation

La relaxation est très importante car pour faire de la contraction, il faut que le muscle soit relâché.La relaxation correspond au retour du sarcomère à sa longueur initiale (à son état de base). Elle résulte du recaptage du calcium par des pompes : SERCA (sarco/endoplasmique réticulum Ca2+ ATPase) situées sur la membrane du réticulum sarcoplasmique, donc recaptage du calcium en présence d’ATP (donc coût énergétique).. Ces pompes sont donc consommatrices d’énergie (moins que la contraction). Le calcium est ensuite séquestré par différentes protéines pour son stockage : calsequestrine, calreticuline, sarculemine (possibilité de devenir un jour la cible de médicaments car leurs anomalies entraînent des pathologies comme les cardiopathies qui sont des dysfonctionnements musculaires myocardiques d’origine génétique). Il faut retenir que la calcium rentre dans le réticulum pour y être stocké par un certain nombre de protéines spécifiques qui lui permettent ensuite d'être relargué à nouveau.

La première étape dans une souffrance cardiaque est une diminution de la relaxation.

C'est un phénomène ACTIF.

6. Régulation

Il existe de nombreuses régulations de la contraction :- Par la longueur : Loi de Franck-Starling (longueur/force de contraction et la fréquence, cad que la fréquence va influencer la force).- Neuro hormonale.

• Loi de Franck Starling :- La déformation par le remplissage du ventricule est transmise aux myofibrilles et modifie leurs propriétés.- C’est une relation tension/longueur: une cellule qui est très étirée est une cellule qui à une propriété de contraction plus importante.- Elle s’explique par le changement du nombre de ponts actine myosine pouvant se former en fonction du nombre de recouvrement des filaments. On peut avoir une plus grande action : plus un muscle est étiré, plus sa propriété à se contracter est importante et plus on peut développer une force importante (car une cellule garde le même volume , donc une cellule qui s'étire va entraîner une baisse de son épaisseur (mais une augmentation de sa longueur) et donc un rapprochement des filaments d'actines et de myosine , ce qui favorise un certain nombre d'actions mécaniques , de plus la sensibilité au calcium dépend du chevauchement qui existe entre les différents espaces inter filamentaires avec rôles de protéines (non détaillé)). Mais cette propriété n’est pas valable indéfiniment, en effet s’il y a une trop grande distension on peut avoir une déchirure..La titine joue un rôle également dans l'interaction entre les différents myofilaments et participe à l'amélioration de la contraction en plus de participer à la rigidité et à la souplesse. Elle n'a donc pas uniquement un rôle de maintien de la structure mais également un rôle dans la contraction- Cependant la relation tension/longueur s’explique aussi par une plus grande sensibilité des myofilaments au calcium ce qui favorise la contraction musculaire.

• Force fréquence : potentialisation de la force liée à la durée de la diastole (temps de relaxation). Rôle de la quantité de Ca2+ disponible et donc de la quantité de calcium que l'on pourra libérer pour la nouvelle contraction. Si on a une fréquence cardiaque élevée, on va avoir une diastole courte, et donc la capacité à recapter du calcium sera de plus en plus faible. Donc la capacité de remobilisation sera aussi plus faible ainsi que la capacité à se contracter. Simplement, plus la fréquence est élevée, plus la période de relâchement est courte et donc plus il est difficile d'obtenir une contraction. Et inversement, plus le relâchement est lent (cad

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plus la diastole est longue), plus c'est facile d'obtenir une quantité de calcium disponible importante et donc de favoriser une nouvelle contraction.

• Régulation hormonale : - La stimulation béta adrénergique (essentiellement) par l’adrénaline influe sur la contraction cardiaque en particulier avec l’activation d’une protéine G (sous membranaire) d’où la production d'AMPc qui phosphoryle le DHPR (=CCL) ce qui conduit à une ouverture plus ou moins longue du canal calcique et cette ouverture plus ou moins longue du canal calcique va moduler la stimulation des autres facteurs cad du RYR et donc de la mise a disposition du calcium (d’où une intensité de contraction plus ou moins importante.) Ainsi, on peut moduler notre contraction mécanique musculaire par l'utilisation d'hormones qui agissent sur des récepteurs membranaires qui viennent agir ensuite sur des récepteurs interfèrent avec le calcium.- Le phospholamban (situé dans le réticulum sarcoplasmique) qui permet la dissociation de la protéines SERCA (inhibe les pompes SERCA) (SERCA recapte le calcium). Ainsi, lorsqu’il y a une dissociation, la recapture du calcium est augmentée, donc le calcium rentre plus vite dans le réticulum sarcoplasmique, donc plus à même d'être réutiliser, donc relaxation de meilleure qualité, donc une capacité (ou une qualité) de décontraction qui va être meilleur. Ainsi modulation très importante de la contraction musculaire possible.- La stimulation, par le système rénine angiotensine (aldostérone) et l'endothéline, qui sont des molécules qui interviennent principalement au niveau de la tension artérielle, mais qui vont avoir un rôle aussi sur l'hypertrophie des cellules, sur la production d’énergie, sur la fibrose musculaire et donc qui vaut modifier la contraction cardiaque. Ce sont des enzymes produites par le foie (angiotensine et l’endothéline) et le rein (rénine), participe à la régulation. Ces enzymes vont agir sur la contraction cardiaque et la contraction musculaire des vaisseaux qui vont modifier des caractéristiques de régulation sur des longues durées (semaines à mois) contrairement à l’adrénaline qui a une régulation plus immédiate. Ce système est produit notamment au niveau du rein et du foie et va agir sur un certain nombre de récepteurs vasculaires mais aussi cardiaques en modifiant les propriétés de contraction du muscle cardiaque Cette régulation se fait par l’intermédiaire de médiateurs intracellulaires qui sont des dilatateurs sous membranaires ou membranaires.

Le système orthosympathique accélère le rythme cardiaque et augmente la contraction : l’adrénaline (et NorAdrénaline) se fixe sur son récepteur, puis il y a activation de la protéine Gs (stimulatrice) qui entraîne la production d’AMPc. L’AMPc agit sur le récepteur IF (des cellules du nœud sinusal) en augmentant l’entrée de Na+ qui influence le rythme cardiaque et en agissant sur le canal calcique DHPR en augmentant la concentration en Ca2+ ce qui influence directement la contraction.Le système parasympathique (cholinergique) lui va inhiber la protéine G.

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Ces systèmes vont entraîner une stimulation ou une inhibition de cette protéine G ce qui va moduler la production d'AMPc. Ce dernier va modifier l'activation d'un certain nombre de récepteurs intracellulaire avec la possibilité d'avoir une entrée ou une sortie de calcium plus ou moins importante et donc une modulation de la contraction.

8. Conclusion Voila comment on passe d'une activité électrique qui est donc automatique à une activité mécanique par l'intermédiaire d'une part de la propagation de l'activité électrique à la fois au sein du tissu nodal et de proche en proche parmi les cellules musculaires. Ensuite la contraction des cellules musculaires se faire par l'intermédiaire d'un couplage à l'intérieur des cellules grâce à deux récepteurs principaux que sont le DHPR et le récepteur à la ryanodine qui permettent la libération du calcium. Cette libération de calcium qui vient se fixer sur des filaments spécifiques du muscle cardiaque (actine, myosine et troponine) permettant la prise de contact entre les filaments de myosine et d'actine, cette prise de contact permet le basculement des têtes en présence d’énergie.Ce basculement des têtes se fait donc de façon régulée avec des mécanismes de régulation complexes permettant d'adapter en permanence les forces de contraction Ce mécanisme est finement régulé par des boucles de rétrocontrôles complexes (qui font intervenir les hormones, la tension, le calcium, etc.). Le calcium y joue un rôle fondamental par l’intermédiaire de deux récepteurs. Elle nécessite de l'énergie fournie sous forme d'ATP issue de la phosphorylation oxydative, c’est à dire de la respiration.

III. Sources d’énergie du muscle cardiaque/myocarde

1. Généralités

Le cœur est un des organes les plus oxydatifs de l’organisme (0.4% du PDC (= Poids du corps) avec 250g à 300g mais 11% de la consommation d’O2) : c’est celui qui a une des plus grandes consommations d’oxygène (consommation d'Oxygène et d'énergie sont intimement liées) car il se contracte en permanence (il fonctionne sous un mode actif et permanent). Ses réserves en oxygène sont très faibles et ne permettent que quelques secondes d’autonomie (maximum 1min d’énergie ce qui équivaut à 60-75 battements) : il n’a pas de possibilité de le stocker. Il fonctionne donc selon le principe du flux tendu (= commande permanente d’ATP car impossibilité de stocker l’oxygène), donc des dégâts irréversibles.

2. Les substrats

Le cœur est capable d’utiliser tous les substrats endogènes (glycogène, corps cétoniques, acides aminés...) ou exogènes (lipides, glucose, lactates…) pour fournir l’énergie nécessaire à sa contraction ce qui explique que c'est l'un des organes à s'arrêter dans les derniers. Le manque d’énergie est donc très rare, même si on s’arrête de manger. On aura pas de limitation de l'activité cardiaque tant que l'on a de l'oxygène car les substrats seront toujours présents. L’oxygène dans l’air est nécessaire au cœur pour pouvoir utiliser les différents substrats afin qu’ils fournissent de l’énergie. A l’état normal la majeure partie de l’énergie provient de la Béta oxydation des acides gras, de la phosphorylation oxydative du glucose (glycolyse aérobie) et des lactates. Au repos (à l'état physiologique), l’oxydation des acides gras représente plus de 60% de l’énergie du myocarde, le glucose 30% et l’acide lactique 10% et un petit peu les corps cétoniques. A l’effort, les muscles périphériques produisent de l’acide lactique utilisé par le cœur pour produire de l’énergie : l’oxydation des acides gras libres diminue (ne représente plus que 20% de l’énergie du myocarde), alors que l’acide lactique augmente (représente 60%), on utilise un déchet des muscles périphériques pour produire de l'énergie (un peu comme le recyclage). Seul le métabolisme oxydatif est capable de synthétiser à partir des substrats de l’ATP en quantité suffisante pour assurer ces besoins le tout en présence d’oxygène (le métabolisme anaérobie n'est pas suffisant pour produire suffisamment d'énergie). Ceci explique la grande dépendance du myocarde vis-à-vis de l’oxygène. Ainsi le muscle cardiaque est le

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muscle le plus vascularisé (coronaire puis capillaires) avec environ 3000 capillaires/mm2 de façon à ce qu’il y ait toujours de l’oxygène au plus près des cellules musculaires cardiaques. De plus, ça explique aussi le grand nombre de mitochondries qui servent à utiliser l’oxygène amené par les capillaires pour fournir de l’énergie sous forme d’ATP à partir des substrats. Chaque hydrolyse d’une liaison phosphate d’ATP libère 7,3 kcal ou 30,5 KJ (énergie qui permet la bascule des têtes de myosine).

3. Les mitochondries

Elles fournissent les ATP. Elles sont situées dans la cellule musculaire près des tubules en T (contenant du Ca2+) et près des zones de filaments d’actine et de myosine (près du cytosquelette et des protéine contractiles) de façon à ce que les interactions soient plus pertinentes et rapides. Ce sont des structures sphériques ou en bâtonnets. Elles sont constituées d’une double membrane : une membrane externe juxtaposée à une membrane interne avec des invaginations ; des crêtes et une matrice au centre (de la mitochondrie). La membrane externe est extrêmement riche en phospholipides et pauvre en protéines alors que la membrane interne est plus riche en protéine, particulièrement la cardiolipine qui est l'une des cibles thérapeutiques d'un nouveau médicament qui est en cours d'expérimentation . C’est grâce à cette double membrane qu’est produite l’énergie. Elles sont fortement intégrées à l’architecture cellulaire en raison de ses interactions avec le cytosquelette (filaments d’actine et de myosine)de manière à fournir l'énergie la où on en a le plus besoin . Les mitochondries représentent à elles seules 35% (plus du tiers) du volume de la cellule musculaire cardiaque. Dans un muscle cardiaque il y a donc beaucoup de mitochondries, beaucoup de protéines contractiles et autour des cellules beaucoup de capillaires, tout cela en rapport avec l'exigence du muscle cardiaque en terme de consommation d'énergie et d'oxygène.

Elles possèdent un ADN mitochondrial (particulier, tout petit, non nucléaire) fait de 16 569 paires de bases (portant 37 gènes, dont 25 codent pour des ARNr/ARNt et 12 pour des protéines de la chaîne respiratoire ). Il est extrêmement compact et seul 5 % de cet ADN n’est pas codant (donc c'est un ADN très codant). Ce qui est le contraire de l’ADN nucléaire qui lui est très peu codant et est très volumineux. Cet ADN nucléaire est transmis uniquement par la mère. Les mutations sont fréquentes et pourraient expliquer certaines pathologies musculaires : le dysfonctionnement des mitochondries (non capacité à produire de l'énergie en termes de qualité, de quantité, etc.) serait la source de dysfonctionnement musculaire (ainsi qu'insuffisance cardiaque par exemple).

La glycolyse dans le cytosol de la mitochondrie aboutit à la formation de pyruvate (et de 2 ATP directs) puis d’acétyl-CoA dans la mitochondrie. Les acides gras sont transformés dans le cytosol en acyl-CoA ; dans la mitochondrie les enzymes de la béta-oxydation des acides gras donnent de l’acétyl-CoA. L’acétyl-CoA est ainsi le carrefour métabolique de la dégradation des sucres et des graisses, nécessaire a l'utilisation du cycle de Krebs. On a besoin dans un premier temps de dépenser de l’énergie (obtenir un phosphoglyceraldéhyde = PGAL) pour pouvoir ensuite en libérer en plus grande quantité (par l'intermédiaire du NAD (phénomène d'oxydo reduction) qui vont permettre de synthétiser des molécules d'ATP ; pour arriver ensuite au pyruvate et a l'incorporation a l'intérieur du cycle de Krebs) : il y a donc une consommation d’énergie pour arriver dans une phase d’investissement de l’énergie et ensuite, pour arriver à la formation de pyruvate on a une

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formation d’ATP. Pour ce qui est des AG dans la bêta oxydation on a des AG + Coa qui fait de l'acyl-Coa à condition d'utiliser un peu d'ATP. Puis on va utiliser de l'acyl-carnitine qui permet la pénétration de l'acyl-Coa à l'intérieur de la mitochondrie. L'acyl-Coa est donc utilisé dans un cycle avec désoxyhydroacyl-Coa , puis bêta-désoxyacyl-Coa, puis bêta-cétoacyl-Coa et ensuite acétyl-Coa. On revient donc à la formation d'acétyl-Coa dans un sens par la phosphorylation oxydative ou dans l'autre par la bêta oxydation des AG. Quel que soit le substrat utilisé dans le cytosol, on aboutit à la formation d’acétyl-CoA qui va entrer dans le

cycle de Krebs.

Concernant le rendement il n'est pas le même selon que l'on utilise des AG ou du glucose, les AG permettent une production plus importante d'ATP. Pour les AG, tout dépend de l'AG utilisé ( plus la chaîne carbonée est longue plus on produira d'énergie). Si on prend le palmitate qui est un AG en C16 on aura 129 molécules d'ATP produites et si on utilise du glucose on aura que 38 molécules d'ATP produites.Si on utilise la glycolyse anaérobie on aura seulement 2 molécules d'ATP ainsi que de l'acide lactique qui peut lui-même être utilisé par le coeur comme substrat. Néanmoins on remarque que en l'absence d'oxygène la production d'énergie est extrêmement faible, on ne peut donc pas faire fonctionner un coeur en anaérobie.

Certes la bêta-oxydation des AG produit plus d'ATP que la glycolyse aérobie mais le rendement et la consommation d'énergie sont fortement différents. Quand on utilise une molécule de glucose on produit 38 molécules d'ATP pour 6 molécules d'oxygène alors que lorsqu'on utilise une molécule d'acide palmitique on produit certes 129 molécules d'ATP mais au prix de la consommation de 48 molécules d'oxygène. On produit 3 fois plus d'énergie mais en consommant 8 fois plus d'oxygène. Le substrat qui a le meilleur rendement pour produire de l'énergie à faible coût est donc le glucose.

Dans des conditions normales d'oxygénation, la consommation d'oxygène n'est pas un problème, en revanche si l'on est dans un cas où l'on est limité en oxygène (exemple: rétrécissement artériel) le glucose sera le meilleur substrat. Dans cette logique, des gens ont imaginé des thérapeutiques qui réorientent le métabolisme du coeur vers la glycose plutôt que vers la bêta-oxydation pour obtenir une meilleur efficacité (marche en théorie mais pas en pratique clinique).

4. Le cycle de Krebs

Le cycle de Krebs aboutit à la formation de molécules de NADH et de FADH2. Ces molécules en présence d’oxygène vont permettre aux différents complexes de la chaîne respiratoire de produire l’énergie (ATP) nécessaire : ce qui constitue la phosphorylation oxydative ; le but étant de produire de l’ATP, soit de mettre en stockage du phosphate/phosphore.

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On voit que toutes ces réactions aboutissent à la dégradation d'un certain nombre de substrats, cette dégradation permet la production d'énergie directement sous la forme d'ATP en plus du FAD et du NAD qui eux seront dégradés dans la chaîne respiratoire pour produire encore de l'ATP.

5. La chaine respiratoire

Ces molécules (NADH et FADH2) sont oxydées par le complexe I de la chaîne respiratoire. Les réactions de la chaîne respiratoire aboutissent finalement à la formation d’eau. Le gradient électrochimique de part et d’autre de la membrane est créée par l’expulsion de protons (stocker au niveau du NADH et FADH2) de la matrice dans la zone inter membranaire, au niveau des zones d'invagination, qui est alors fortement acide avec un pH bas à l’inverse de la matrice où le pH est élevé. Cette expulsion se fait au niveau des complexes III et IV de la chaîne respiratoire (et est couplée au transfert d’électrons dans les complexes I-III-IV de la chaîne respiratoire.), c'est alors au niveau du complexe V que l'on pourra transformer l'ADP en ATP.

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L’ATP synthétase (complexe V ou complexe terminal composé de plusieurs sous unités) utilise ce gradient de protons générer par le cycle de Krebs pour phosphoryler l’ADP en ATP (grâce a des mouvements de rotation) qui sera la source d’énergie du myocarde : deux protons repassent vers la matrices via l’ATP synthétase en formant un ATP.On a donc du NADH2 et du FADH qui sortent du cycle de Krebs pour être utiliser dans la phosphorylation oxydative, d'où obtention de FAD et NAD+ ainsi que des protons (H+), ces protons sont envoyés vers l'espace inter membranaire à partir des complexe II, III, et IV en particulier pour le FADH2, et par les complexe I, III, et IV pour le NADH. Il y a donc une accumulation d'ions H+ (création du gradient électrochimique) au niveau de l'espace inter membranaire (Donc pH bas, acidité importante,), le proton passe alors par le complexe V (ATP synthétase), l'énergie fournie par le retour du proton permet la formation d'ATP à partir d'ADP + Pi.

Si on détaille le complexe V, on a différentes sous-unités : alpha, bêta, detla, gamma, epsilon ainsi qu'un rotor et des sous-unités de stabilisation. Cette sous-unité est située au travers de la bicouche phospholipidique et permet le passage des ions H+ au travers de la bicouche. Les ions H+ entraînent une rotation du rotor qui entraîne une modification dans la conformation des sous-unités et permet en présence d'ADP et de phosphore la formation d'ATP.

L’ATP (présent dans les mitochondries) est ensuite transporté vers l’espace inter membranaire par le Trans locateur des nucléotides adénilyques, puis vers le cytosol par le transporteur VDAC (voltage dépendant anion chanel). Il pourra alors être utilisé pour la contraction musculaire. L’ATP peut également être utilisé immédiatement par la créatine kinase qui synthétise de la créatine phosphate (ou phosphocréatine) qui est une forme chimique de stockage de l’énergie et qui permet une production d'ATP de manière instantanée et

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indépendante de la présence d'oxygène. (en petite quantité, pas plus d’une minute de réserve d’énergie). Cette créatine phosphate permettra de démarrer une activité physique, puis au fur et à mesure on va utiliser de l'oxygène pour pouvoir produire de l'ATP en plus grande quantité. On peut s'entraîner pour augmenter la quantité de créatine phosphate stockée dans nos muscles.

6.Conclusion

La mitochondrie est le site de production de l'énergie nécessaire au muscle cardiaque. Elle fait intervenir le cycle de Krebs qui est la voie finale de catalyse des substrats énergétiques (lipide, glucide, protéine). Celui-ci permet la production d'ATP par la chaine respiratoire en présence d'oxygène. Le rendement du muscle cardiaque est de 40%, le reste étant perdu sous forme de chaleur ou en produisant des molécules d’eau (exemple : si on a 1 cal qui est produite, 0,4 cal sera utiliser pour la contraction et le reste sera perdu sous forme de chaleur, d'eau, de produits de dégradation etc.). Le rendement du muscle cardiaque est correct, mais loin d'être exceptionnel.

Les différents complexes utilisés peuvent être défaillants, par exemple par des anomalies de fonctionnement des enzymes (génétique, métabolique..). On aura alors un risque de dysfonctionnement énergétique et donc de dysfonctionnement des muscles. Un des exemples connus sont les myopathies mitochondriales qui sont des maladies essentiellement génétiques comme le syndrome de Barth. On a également des phénomènes acquis, on pense que les mitochondries sont impliquées dans le phénomène de no-flow après infarctus qui fait qu'après qu'une artère se bouche il entraîne un métabolisme en anoxie. Lorsque le sang circule a nouveau l'arrivée massive d'oxygène est délétère pour le muscle cardiaque. De nombreuses protéines de la membrane des mitochondries sont impliquées , notamment le PTP (pore le transition) qui est impliqué dans la régulation des ions H+ de part et d'autre de la membrane.

Cette régulation fait que l'accumulation d'ions H+ aboutit à la destruction de la cellule par entrée massive de calcium, et paradoxalement la réouverture de l'artère entraîne des lésions de reperfusion en rapport avant des mécanismes d'équilibre au sein des mitochondries.

Néanmoins, une molécule est actuellement en cours d'expérimentation : l'énamilpeptide qui est un inhibiteur de la cardiolipine peroxydase. La cardiolipine est un élément important de la membrane interne de la mitochondrie. Ce médicament en agissant sur la cardiolipine peroxydase maintient la cardiolipine en état et celle-ci permet un meilleur fonctionnement de la chaîne respiratoire, par exemple pour le traitement des insuffisants cardiaques. Il existe également des médicaments qui agissent comme activateur en agissant sur les têtes de myosine.

IV. Annales 2014/2015-2015/2016-2016/2017 54. L’automatisme des cellules du nœud sinusal est principalement lié au canal : A. Calcique B. Potassique C. du midi D. Chlorique E. Canal If

55. Le canal voltage dépendant activé par le potentiel d’action de la membrane des myocytes contractiles s’appelle : A. ABCD B. DHPR C. ABC A1 D. DPCG

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E. MDRT

56. Sur un sarcomère, il existe : A. La bande H B. La Bande FM C. La strie Z D. La bande I E. La bande X

2015/2016 rattrapage24. Pour augmenter la fréquence de dépolarisation du noeud sinusal, vous pouvez : A. Abaisser la valeur du potentiel seuil B. Augmenter la valeur du potentiel seuil C. Augmenter la vitesse de dépolarisation diastolique D. Diminuer la vitesse de dépolarisation diastolique E. Aucune des propositions ci-dessus n’est exacte.

25. A l’état de base, pour chaque battement cardiaque, le nombre de ponts actine- myosine activés est de : A. 0% B. 10% C. 150 % D. 100% E. 25%

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