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Perfusion du cœur isolé de la grenouille

Etude des effets du calcium, du potassium et de quelques substances pharmacologiques sur l’activité mécanique

cardiaque

Introduction

• Le cœur est un organe doué d’automatisme dont l’activité électriquerythmique est à la base de sa contraction.

• Le foyer principal de l’automatisme est le nœud sinusal chez lesMammifères et le sinus veineux chez les Batraciens.

•L’excitation prend naissance au niveau de ce foyer

et se propage dans le reste du myocarde.

•Au niveau du myocyte, la contraction est précédée

et commandée par un potentiel d’action.

November 16 2H. TRABELSI

Introduction

• L’activité électrique est due à des mouvements d’ions à travers la membrane

cytoplasmique des cardiomyocytes.

• Les mouvements ioniques sont responsables du déclenchement

de l’activité contractile cardiaque.

• L’automatisme est en permanence régulé par le système nerveux

végétatif et par des facteurs hormonaux.


Pourquoi ?

En utilisant comme modèle d’étude le cœur perfusé de grenouille, l’objectif de la

manipulation est de :

• Déterminer l’effet de certains ions (Ca2+ et K+) sur l’activité contractile

du cœur

• Mettre en évidence l’effet de certaines substances pharmacologiques

(Adrénaline et acétylcholine) sur l’activité mécanique cardiaque.


Comment ?

Matériel et méthodes

Après décérébration, la grenouille est fixée sur le dos, sur une plaque de liège. On fait une incision de la peau dans la région sternale et on enlève le plastron. Etape 2Après avoir dégagé le cœur du péricarde, on repère le bulbe artériel, les crosses aortiques et les oreillettes et on sectionne le frenulum (petite membrane qui retient le ventricule contre les viscères sous jacents).Etape 3On Fait une ligature serrée au niveau de la crosse aortique droite.Etape 4

On introduit le cathéter dans la crosse aortique gauche dans la direction du cœur. Le cathéter doit être hépariné pour éviter la coagulation du sang. Etape 5

On ligature fortement la crosse aortique gauche sur le cathéter.


Comment ?

Matériel et méthodes

On sectionne les deux crosses aortiques au-delà des ligatures. Le cœur est ensuite soulevé et libéré rapidement de ses adhérences avec l’organisme

Etape 7

On fixe le cathéter sur une canule en T et on le relie à un dispositif à perfusion.

Etape 8

A l’aide d’une pince serre-fine on relie l’extrémité du ventricule au levier inscripteur.


Comment ?

Cathétérisation


Comment ?

Introduction du cathéter dans la crosse aortique gauche

Cathétérisation


Comment ?

Dispositif expérimental


Nécessité de la perfusion des

artères coronaires par un

liquide glucosé et oxygéné à

une température de 38°C.

Comment ?

(95% 02 5%

CO2)

LP

eau à 37°C

pompe

pompe

Perfusion du cœur chez les Mammifères


Résultats et discussion

Effets de certains cations sur l’activité mécanique du cœur

isolé

Effets du calcium

Effets du potassium

Effets des substances pharmacologiques sur l’activité

mécanique du cœur isolé

Effets de l’adrénaline

Effets de l’acétylcholineNovember 16 11H. TRABELSI


Effets des certains cations sur l’activité mécanique du cœur

isolé

Effets du calcium et du potassium



Effets du calcium

• Un temps d’arrêt (TA) : durée de 17 secondes.

•Le TA est suivi d’une modification de la forme des tracés se traduisant par un palierqui succède immédiatement une systole ventriculaire et dont la durée est de 15minutes. Cette durée correspond au temps de reprise (TR) après laquelle lesenregistrements reprennent une forme et une fréquence normale.November 16 13H. TRABELSI


Effets du calcium

Arrêt après une systole

ventriculaire=

Arrêt systolique

Est un agent systolisant



1. Un temps d’arrêt (TA) d’une durée de 45 secondes.2. Une deuxième phase caractérisée par un tracé en forme de palier qui apparaît

après une diastole ventriculaire. La durée de cette phase est égale à 8 minutes et correspond au temps de reprise (TR).

3. La troisième phase qui survient après le TR et marque la fin de l’action de K+ et la reprise d’une activité mécanique normale.

Effets du potassium



Effets du potassium

Arrêt après une diastole

ventriculaire=

Arrêt diastolique

Est un agent diastolisant



Effets des substances pharmacologiques sur l’activité

mécanique du cœur isolé

Effets de l’adrénaline et de l’acétylcholine




• Accélération de la fréquence des contractions qui passe de 30 battements/min à

60 battements/min.

• Elévation simultanée de l’amplitude des tracées qui passe de a = 2.4 cm à A =

4cm soit une augmentation (A- a) de 1.6cm November 16 18H. TRABELSI



Augmentation de la fréquence

cardiaque Tachycardie



Effets de l’acétylcholine

•Diminution de la fréquence des battements et de l’amplitude des contractions

•L’activité mécanique du cœur s’arrête après une diastole ventriculaire et lecardiogramme prend la forme d’un palier.•L’effet de l’acétylcholine est presque immédiat et se produit après un temps d’arrêtde 3 secondes (TA). Toutefois, le temps de reprise (TR) est assez grand dépassant 30minutes (45 minutes)



Effets de l’acétylcholine

Diminution de la fréquence

cardiaque Bradycardie


Explications

• L’automatisme est lié au fait que certaines régions du cœur sont capablesd’émettre spontanément des potentiels d’action PA ( La paroi du sinus veineux).

• Les PA nés dans cette région se propage de proche en proche aux deux oreillettes puis au ventricule sous forme d’une onde de dépolarisation.

Activité électrique Activité mécanique

L’activité électrique débute avant la contraction

et constitue la cause de l’activité mécanique.


Explications

Activité électrique Activité mécanique


Explications

Dépolarisation liée à l’entrée rapide des cation Na+ dans les cellules

du cœur ;

Plateau traduisant un équilibre entre l’entrée lente de Ca++ dans les

cellules contractiles et une sortie de K+ ;

Repolarisation due à une sortie rapide de K+

1

1

2

2

3

3


Explications

3

Na+ K+ Ca2+ K+

Dépolarisation Plateau Repolarisation

Systole

ventriculaireDiastole

ventriculaire

LEC

LIC LIC LIC

LEC

LIC = liquide intracellulaire ; LEC = liquide

extracellulaire

1 2 3

Corrélation entre les mouvements des ions dans les cellules contractiles ventriculaires et l’activité mécanique du cœur


Explications

Rôles du dans la contraction du muscle cardiaque


Explications

Injection de Ca2+

Augmentation du taux de calcium extracellulaire

Pénétration intense de Ca2+ dans les cellules

Augmentation du taux de Ca2+

intracellulaire

Activation soutenue de la machinerie contractile du cœur


ExplicationsEffets d’un excès de sur la contraction du

muscle cardiaque

Injection de KCl

Augmentation du taux de potassium extracellulaire

Inactivation des canaux sodiques et absence de PA

Arrêt diastolique


Explications

Effets de l’ sur la contraction du muscle

cardiaque

L’adrénaline ou épinéphrine est une hormone produite par les médullosurrénaleset appartenant à la famille des catécholamines


Explications


cardiaque


Explications

L’adrénaline produit son effet en se fixant sur les récepteurs adrénergiques descellules cibles. Les effets de l’adrénaline dépendent fortement de la dose et dela répartition des récepteurs alpha et bêta sur les organes

α1

•Mydriase

•Vasoconstriction

α2

•Diminution de l’insulinémie

• Inhibition de la lipolyse

β1

•Augmentation de la fréquence cardiaque

β2

•Broncho-dilatation

•Vasodilatation des coronaires

β3

•Relaxation des fibres musculaires lisses de l’utérus et de la vessie


cardiaque


http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9cepteurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9cepteur_adr%C3%A9nergique

Explications

L’adrénaline présente une action :

Inotrope positive : favorise la capacité des cellules musculaires

myocardiques à se contracter en réponse à un potentiel d'action

Chronotrope positive : augmentation de la fréquence cardiaque

Dromotrope positive : la vitesse de conduction de l'influx nerveux des

fibres musculaires myocardiques

bathmotrope positive : favorise l’excitabilité des cellules cardiaques

L’adrénaline a une brève durée d’action (de l’ordre de 2 minutes) car elle est rapidement

dégradée par deux enzymes, la catéchol-oxyméthyltransférase (COMT) et la monoamine

oxydase (MAO).


cardiaque


Explications

Effets de l’ sur la contraction du muscle cardiaque

L'acétylcholine est un ester de l'acideacétique et de choline, synthétisée dans lecytoplasme des neurones pré-synaptiques àpartir de choline et d'acétyl-coenzyme A aucours d'une réaction catalysée par lacholine acétyltransférase (CAT).


Explications


1. Dans le système nerveux périphérique végétatif, l'acétylcholine est libéré :

Dans la synapse pré-ganglionnaire des fibres orthosympathiques etparasympathiques

Dans la synapse neuro-effectrice du système parasympathique.

2. L'acétylcholine est libéré dans les jonctions neuromusculaires reliant lesmotoneurones aux muscles squelettiques (plaque motrice).


Explications



Explications

Récepteurs cholinergiques

Récepetursmuscariniques

(métabotropes)

Récepteurs M2 et M4 à action inhibitrice

Récepteurs M1, M3 et M5 à action excitatrice

Récepteurs nicotiniques

(ionotrope)

SNSM : Plaque motrice (contraction des muscles

squelettiques)

SNA : mouvements volontaires, la mémoire

et l'attentionNovember 16 36H. TRABELSI

Explications


L'acétylcholine est libéré par les terminaisons post-synaptiques des fibres PSinnervant essentiellement le tissu nodal.

Fixation aux récepteurs muscariniques (M2) des cellules nodales et provoquentune augmentation de la perméabilité cellulaire au K+.

Augmentation de l'amplitude de l’hyperpolarisation spontanée des cellulesnodales .

Diminution du rythme autonome du tissu nodal et ralentissement de laconduction auriculo-ventriculaire

Diminution de la vitesse de contraction cardiaque globale.November 16 37H. TRABELSI

Explications


La fixation de l’Ach sur M2 provoque l'activation de la sous-unité alpha d'uneprotéine Gi.

Inhibition de l'adénylate cyclase, enzyme qui déclenche une cascade deréactions métaboliques libérant du glucose comme source d’énergie.

Ces deux effets réduisent la fréquence et la force des contractions dumyocarde.

Au niveau des cellules myocardiques


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