Pathologies cardiovasculaire et régulation de l'activité cardiaque

Les caractéristiques anatomiques et fonctionnelles de l'appareil cardiovasculaire sont telles qu'elles présentent des points faibles susceptibles d'engendrer des pathologies :
  • La circulation du sang dans l'organisme dépend de la qualité des vaisseaux sanguins :
    • La résistance de la paroi des artères systémiques leur permet de supporter la forte pression sanguine imposée par les contractions du puissant ventricule gauche ;
    • L'élasticité de la paroi de ces mêmes artères contribue à transformer le débit pulsatile du sang en un débit continu indispensable à une irrigation régulière et stable des tissus.
  • La circulation du sang dans tout l'organisme, en dépit de la résistance à l'écoulement des vaisseaux sanguins et de la force de gravité par exemple, demande sa propulsion par une pompe efficace, le cœur. Pour cela, les différents compartiments cardiaques doivent se remplir, puis éjecter le sang avec une synchronisation et une régularité parfaites.
Il existe des méthodes d'exploration des vaisseaux et du cœur qui permettent de repérer et d'identifier les principales pathologies de l'appareil cardiovasculaire, puis parfois de les traiter directement in situ.
Toute pathologie qui modifie la structure de la paroi des artères, ou qui perturbe le fonctionnement de la pompe cardiaque, peut entraîner un ralentissement voire un arrêt de la circulation sanguine, et provoquer une souffrance des tissus, et même la mort de l'individu.
Il existe un système de régulation de l'activité cardiaque, qui permet de pallier des variations transitoires de facteurs comme da pression artérielle.
1. Qu'est-ce que l'athérosclérose ?
• L'athérosclérose est la dégénérescence d'une artère due à la formation de plaques d'athérome sur sa paroi interne (athérome = dépôt lipidique sur la paroi des artères qui peut se calcifier pour former une plaque). Elle est surtout mise en évidence à la suite d'une complication grave : insuffisance coronarienne, accident vasculaire cérébral (AVC), artérite des membres inférieurs. L'athérosclérose est principalement localisée au niveau des artères coronaires, des artères des membres inférieurs, des artères cérébrales.
• Les principaux facteurs favorisants de l'athérosclérose sont une hyperlipidémie et / ou une hypertension artérielle et / ou une hypercholestérolémie, dues à une prédisposition génétique ou à de mauvais comportements alimentaires ; la consommation d'alcool, de tabac ; un diabète ; l'âge (augmentation des risques à partir de 40 ans) ; le sexe (les hommes et les femmes ménopausées sont des populations à risque).
• Le cholestérol peut être transporté dans le sang par deux types de lipoprotéines : les HDL, qui permettent la dégradation de l'excès de cholestérol par le foie, et les LDL, qui distribuent le cholestérol aux tissus périphériques. Quand les LDL sont en quantité excessive dans le sang, et quand elles doivent transporter du cholestérol excédentaire, le risque d'apparition de l'athérosclérose est fortement augmenté.
• Les moyens de prévention de l'athérosclérose sont simples : pratiquer une activité physique modérée et régulière, avoir une alimentation variée et équilibrée, faire contrôler régulièrement sa tension, ne pas fumer ni abuser de la consommation d'alcool (le maximum conseillé pour le vin rouge est d'un à deux verres de vin rouge par jour pour les femmes, et deux à trois par jour pour les hommes).
Exercice n°1
• Bien que le cholestérol soit à l'origine de l'apparition de l'athérosclérose, ce sont les macrophages remplis de cholestérol qui se déposent dans la media et forment les plaques d'athérome. Un caillot n'apparaît dans l'artère que si la plaque est lésée.
2. Quels sont les mécanismes de développement (ou pathogénie) et les conséquences physiopathologiques de l'athérosclérose ?
• Une succession d'évènements conduisent à l'apparition de l'athérosclérose :
  • Une lésion de l'intima (paroi interne) de l'artère déclenche une réponse inflammatoire qui attire des cellules immunitaires, les macrophages, spécialisées dans la digestion des particules étrangères ou dangereuses pour l'organisme. Des LDL vont se déposer sur la paroi abîmée (1) ;
  • Les macrophages vont absorber le cholestérol et se transformer en cellules spumeuses, qui migrent dans la media sous forme de plaques, ce sont les stries lipidiques. A ce stade, le diamètre de l'artère diminue, c'est la sténose. Les plaques d'athérome sont formées (2) ;
  • En réaction à l'apparition de plaques d'athérome, la media devient fibreuse et durcit, perdant ses qualités élastiques : c'est la fibrose puis la sclérose (3).
Pathologies cardiovasculaire et régulation de l'activité cardiaque - illustration 1
• La plaque d'athérome de l'intima rend l'artère rigide, ce qui favorise l'hypertension artérielle. Le diamètre interne de l'artère diminue, si bien que lors d'un effort physique, les tissus normalement irrigués par cette artère subissent une ischémie temporaire.
• L'écoulement sanguin est ralenti, ce qui favorise les thromboses : la fine membrane qui entoure la plaque d'athérome est fragile et peut céder sous l'effet de l'écoulement turbulent du sang à l'endroit de la sténose. Cela déclenche automatiquement la réparation par formation d'un caillot sanguin, qui peut boucher totalement l'artère, et ainsi causer une ischémie permanente avec nécrose du tissu irrigué. En fonction du territoire irrigué, l'ischémie peut aboutir à une artérite, à un infarctus du myocarde ou à un accident vasculaire cérébral (4).
• On peut craindre également une embolie si des fragments de dépôt lipidique ou du caillot se détachent et vont boucher une autre artère.
• Les complications possibles sont donc : la sténose, la thrombose, l'embolie (pulmonaire ou cérébrale), la formation d'un anévrisme (dilatation de la paroi artérielle avec saillie vers l'extérieur), une hypertension artérielle (5).
Exercice n°2
3. Quelles sont les moyens de diagnostic des pathologies cardiovasculaires ?
• L'angiographie numérisée est une radiographie d'un vaisseau sanguin après injection d'un produit de contraste, dont l'image obtenue est traitée par ordinateur.
Pour cela, on pratique une incision sous anesthésie locale au pli de l'aine, par exemple au niveau de l'artère fémorale ; on insère sous contrôle radiographique (grâce à un écran placé près de la table d'opération) un cylindre métallique qui servira de guide pour un cathéter, qui peut remonter très loin dans la partie haute du corps. Le cathéter peut servir à envoyer le produit de contraste qui permettra de repérer le rétrécissement, voire à traiter celui-ci.
Cette technique permet de visualiser et de localiser précisément l'anomalie en direct pendant une opération chirurgicale, en urgence ou non.
Elle présente de sérieux inconvénients liés à l'utilisation des rayons X, mutagènes, et de l'utilisation d'un produit de contraste, parfois allergénique ; l'intervention, invasive, peut entraîner le détachement d'un fragment de caillot et causer une embolie, qui sera traitée au plus vite car le patient est sous surveillance pendant toute l'intervention.
• L'examen Doppler, appelé également vélocimétrie, utilise des ultrasons pour mesurer la vitesse d'éléments solides. Il est basé sur le même principe que l'échographie : le retour des ultrasons envoyés par une sonde se fait différemment en fonction des caractéristiques du tissu qu'ils frappent. Ici, le Doppler permet de mesurer la vitesse de déplacement des hématies dans les vaisseaux sanguins. Une vitesse trop élevée signale une sténose, une chute de la vitesse une thrombose en amont. Couplé à une échographie classique, le Doppler permet d'étudier la circulation fœtale ou une insuffisance valvulaire. L'échographie seule visualise le bon état morphologique et l'activité cardiaque.
La scintigraphie est un examen paraclinique d'imagerie médicale utilisant un isotope faiblement radioactif.
Principe :  on injecte l'isotope par voie intraveineuse et on le laisse diffuser dans le corps du patient. Une caméra spéciale (gamma caméra) reçoit les rayons gamma émis par les isotopes, ce qui permet de tracer une cartographie de l'organe ou du tissu examiné.
Intérêts médicaux :  cette technique permet de repérer le mauvais fonctionnement du myocarde grâce à l'hypofixation de l'isotope, pour mettre en évidence une sténose, un infarctus. Elle peut également servir à évaluer l'efficacité d'un traitement.
Avantages :  une scintigraphie est en général facile à interpréter, elle permet également de mettre en évidence une ischémie temporaire ou permanente, non visible sur une radiographie. L'isotope est peu dangereux, il est rapidement éliminé dans l'urine.
Inconvénients :  l'examen est long, il demande une demi-journée d'hospitalisation, et il est contre-indiqué aux femmes enceintes. Il ne permet pas d'obtenir une image de l'organe ou du tissu, mais juste une cartographie, on ne peut donc pas repérer d'anomalie morphologique.
Exercice n°3Exercice n°4Exercice n°5
4. Comment distinguer l'angor et l'infarctus du myocarde ?
• On appelle cardiomyopathie ischémique toute pathologie du muscle cardiaque qui a pour origine un défaut d'irrigation du muscle cardiaque, par sclérose partielle ou totale d'une artère coronaire (artère nourricière du cœur). Les facteurs de risque sont ceux de l'athérosclérose.
L'angor et l'infarctus du myocarde (IDM) sont deux cardiomyopathies ischémiques ; elles sont très différentes, bien qu'elles aient beaucoup de points communs.
• L'angor est une douleur angoissante due à une ischémie transitoire du myocarde (sténose coronaire suite à une athérosclérose). Il survient en général pendant un effort physique ou à la suite d'un stress, quand le cœur est plus sollicité qu'à la normale, et que la sténose coronaire l'empêche de récupérer suffisamment d'oxygène. L'artère n'étant pas complètement obstruée, l'angor n'est que transitoire et disparaît après la prise d'un vasodilatateur comme la trinitrine, ou la fin de l'effort ou du stress qui l'a causé.
• Au contraire, l'infarctus du myocarde est la nécrose du myocarde due à une ischémie permanente (thrombose coronaire suite à une athérosclérose, embolie). Il peut survenir au repos, et la douleur n'est pas éliminée par la prise d'un vasodilatateur car une partie du myocarde n'est plus du tout irriguée, et nécrose rapidement. De plus, certaines cellules peuvent se désynchroniser de l'ensemble et battre à leur propre rythme, ce qui va rapidement créer l'anarchie dans le cœur entier : c'est la fibrillation ventriculaire.
• Dans l'angor comme dans l'IDM, les signes cliniques observés sont les suivants :
  • pâleur, hypotension ;
  • douleur rétrosternale oppressante et constrictive qui irradie dans le bras gauche, le cou et la mâchoire ;
  • troubles du rythme cardiaque ;
  • nausées et vomissements.
Exercice n°6Exercice n°7
5. Quels sont les moyens diagnostiques et thérapeutiques de l'infarctus du myocarde ?
• Pour diagnostiquer un IDM, on va se reposer sur les résultats suivants :
  • Un ECG pratiqué en urgence montre une anomalie de la contraction ventriculaire.
  • Certaines enzymes spécifiques des cellules myocardiques sont normalement peu présentes dans le sang. Quand leur taux sanguin devient trop élevé, cela signale la nécrose du myocarde.
  • Une scintigraphie met en évidence les zones hypofixantes de la partie nécrosée du myocarde.
• Le traitement de l'infarctus du myocarde est une combinaison de médicaments et d'actes en urgence et au long cours :
  • Traitements médicamenteux : on administre en urgence un thrombolytique pour dissoudre le caillot, des antiagrégants, un vasodilatateur, des anxiolytiques et des antalgiques. L'oxygénothérapie permet au besoin de diminuer la souffrance du myocarde. On prescrit ensuite un traitement anticoagulant au long cours, un antiarythmique au besoin, et la trinitrine (vasodilatateur), en cas de nouvelle alerte.
  • Traitements non médicamenteux :
    • en urgence, on peut procéder à un électrochoc pour tenter de restaurer le rythme cardiaque : c'est la défibrillation. Le défibrillateur, qui équipe de plus en plus de lieux publics, a un double intérêt : d'une part il est capable de recevoir et d'analyser le rythme cardiaque d'une victime pour proposer la réponse adaptée ; d'autre part, s'il détecte une défibrillation, il peut envoyer une forte impulsion électrique destinée à arrêter totalement les contractions des cellules cardiaques. Si le cœur en est capable, grâce à la contraction automatique de son tissu nodal, il pourra reprendre son activité normale. Dans le cas contraire, l'appareil peut envoyer un autre choc électrique, pour essayer de maintenir en vie la victime le temps que les secours prennent le relais.
    • Pour éliminer l'origine de l'infarctus, on peut au besoin soit redonner au vaisseau sténosé un diamètre interne correct, par la pose d'un stent (petit ressort qui dilate le vaisseau) lors d'une angioplastie transluminale (au niveau de la lumière du vaisseau), soit dériver la circulation sanguine en aval de l'obstruction par un pontage coronarien.
• La prévention d'un nouvel infarctus passe par un suivi hygiéno-diététique qui consiste à faire diminuer au minimum les trois facteurs principaux de risque cardiovasculaires : le tabagisme, l'hypertension artérielle et l'hypercholestérolémie :
  • alimentation pauvre en lipides saturés, en cholestérol et en sel ;
  • pratique régulière d'une activité physique modérée ;
  • surveillance régulière du poids, de la tension artérielle, de la fonction cardiaque ;
  • arrêt du tabac et diminution de la consommation d'alcool.
Exercice n°8
• L'infarctus a une cause circulatoire, les seuls traitements chirurgicaux efficaces sont ceux qui visent à rétablir la circulation, soit en pratiquant une dérivation pour éviter la zone bouchée (pontage), soit en permettant à l'artère de retrouver un calibre normal (angioplastie). Le pacemaker sert seulement à régulariser le rythme cardiaque.
6. Comment l'activité cardiaque est-elle régulée ?
• On sait que la fréquence cardiaque (Fc) moyenne est environ de 70 à 75 battements par minute. Or, cette Fc diminue lors des périodes de sommeil, et augmente à la suite d'un stress ou d'un effort physique par exemple. De plus, une personne qui a subi une greffe cardiaque, et dont le cœur est déconnecté des voies nerveuses, a une Fc de 100 battements par minute environ, à la fois au repos et en activité.
Conclusion :  La fréquence cardiaque est en permanence contrôlée par le système nerveux, qui la diminue d'environ 25 %
• La régulation nerveuse de la Fc est basée sur un mécanisme assez simple :
  • Des récepteurs sensitifs captent la variation d'un facteur qui s'éloigne de la valeur de référence.
  • L'information est transmise aux centres nerveux par l'intermédiaire de fibres nerveuses sensitives.
  • Les centres nerveux traitent l'information reçue, et envoie une réponse au tissu cible par l'intermédiaire des fibres nerveuses motrices.
La variation est corrigée.
Pathologies cardiovasculaire et régulation de l'activité cardiaque - illustration 2
Pathologies cardiovasculaire et régulation de l'activité cardiaque - illustration 3
• La fréquence cardiaque est régulée par le système nerveux autonome ou végétatif, de façon involontaire. Il est composé de deux systèmes opposés mais complémentaires, que l'on nomme des systèmes antagonistes : le système parasympathique et le système orthosympathique ou sympathique.
• La régulation demande la coordination de plusieurs acteurs :
  • les récepteurs (barorécepteurs et chimiorécepteurs) qui captent les variations de pression artérielle ou de composition du sang ;
  • les fibres nerveuses sensitives : dans les nerfs de Hering (IX) et de Cyon Ludwig (X) pour les sinus, et dans la fibre cardiosensible pour l'oreillette droite ;
  • le centre nerveux parasympathique est situé dans le bulbe rachidien, on le nomme centre cardiomodérateur (CCM) ;
  • le centre nerveux sympathique est situé dans la moelle épinière, il est nommé centre cardio-accélérateur (CCA). Entre les deux centres nerveux, des neurones inhibiteurs sont chargés d'affaiblir l'un des deux systèmes quand l'autre est stimulé ;
  • les fibres nerveuses motrices sont regroupées dans le nerf pneumogastrique (ou nerf vague) qui est connecté au nœud sinusal, et dans le nerf cardiaque connecté au nœud sinusal et aux ventricules.
• Au repos, les systèmes nerveux parasympathique et sympathique envoient sans cesse des influx au nœud sinusal, mais comme les fibres parasympathiques en envoient plus fréquemment, globalement la Fc est abaissée à 70-75 battements par minute, c'est le tonus vagal (car imposé par le nerf vague).
• Quand il est stimulé, le nerf pneumogastrique libère son neurotransmetteur, l'acétylcholine, qui abaisse la fréquence cardiaque.
• Quand les fibres sympathiques sont stimulées, elles libèrent de la noradrénaline qui augmente la fréquence cardiaque.
Remarque :  une hormone sécrétée après stimulation nerveuse lors d'un stress par la glande médullosurrénale, l'adrénaline, joue le même rôle que la noradrénaline sur la Fc. On dit qu'elle exerce une action sympathicomimétique.
Un exemple de régulation : la réponse à une hémorragie.  L'hémorragie entraîne une baisse rapide de la volémie et donc de la pression artérielle, qui est détectée par les barorécepteurs. Ceux-ci transmettent l'information au centre sympathique qui est stimulé, il va libérer de la noradrénaline et faire libérer de l'adrénaline, deux neurotransmetteurs qui provoquent une vasoconstriction destinée à augmenter la résistance à l'écoulement des vaisseaux (donc à faire remonter la pression artérielle), et une tachycardie.
Exercice n°9
À retenir
• Un excès de cholestérol provoque l'apparition de plaques d'athérome qui épaissit la paroi des artères et réduit leur calibre.
• La rupture de la plaque d'athérome provoque une coagulation responsable de l'obstruction totale d'une artère ou du déplacement d'un caillot circulant (embole).
• La prévention passe par le retour à une bonne hygiène alimentaire et sportive, et par l'arrêt du tabac et la diminution de la consommation d'alcool.
• On utilise l'angiographie numérisée pour explorer les vaisseaux sanguins.
• On utilise l'examen Doppler ou vélocimétrie pour mesurer la vitesse et la qualité de circulation du sang dans les vaisseaux.
• On utilise la scintigraphie pour mesurer l'activité des compartiments cardiaques.
• L'angor est due à une ischémie temporaire, elle est causée par un fort rétrécissement d'une artère coronaire et est le signe avant-coureur d'un infarctus du myocarde ; on la traite à l'aide d'un vasodilatateur.
• L'infarctus du myocarde est la nécrose d'une portion du tissu cardiaque, suite à l'obstruction totale par un caillot de l'artère qui dessert normalement cette zone ; on le traite chirurgicalement en pratiquant un pontage coronarien ou une angioplastie.
• Des conseils hygiéno-diététiques sont prodigués au patient lors de son suivi.
• La fréquence cardiaque est régulée par le système nerveux végétatif, au travers d'un centre cardiomodérateur et d'un centre cardioaccélérateur.
• Au repos, le centre cardiomodérateur freine la fréquence cardiaque en permanence.
• En réponse à une hémorragie, le système nerveux sympathique provoque une vasocontriction et une tachycardie.
Qu'est-ce que l'athérosclérose ?
Cochez la bonne réponse.
le rétrécissement d'une artère par dépôts sur l'intima de couches de cholestérol
le rétrécissement d'une artère suite à la formation d'un caillot
le rétrécissement d'une artère par dépôts de plaques fibreuses
Bien que le cholestérol soit à l'origine de l'apparition de l'athérosclérose, ce sont les macrophages remplis de cholestérol qui se déposent dans la media et forment les plaques d'athérome. Un caillot n'apparaît dans l'artère que si la plaque est lésée.
Quel est l'intrus parmi les complications possibles de l'athérosclérose ?
Cochez la bonne réponse.
la sclérose en plaques
un anévrisme
un infarctus du myocarde
La paroi artérielle, normalement élastique, peut se déformer en devenant rigide sous l'effet de l'apparition des plaques d'athérome, ce qui crée un anévrisme. Si une artère coronaire est totalement obstruée soit par les plaques d'athérome, soit par un caillot, elle ne peut irriguer la zone du myocarde qu'elle dessert, ce qui cause l'infarctus. En revanche, la sclérose en plaques est due à la formation de plaques sur les fibres nerveuses, elle n'a aucun rapport avec l'athérosclérose (on rappelle que le terme sclérose se rapporte au durcissement d'une paroi).
Quelle est l'utilité de l'angiographie numérisée dans l'exploration de l'appareil cardiovasculaire ?
Cochez la bonne réponse.
Visualiser une anomalie d'un vaisseau sanguin sur un écran.
Obtenir un tracé de la vitesse de circulation du sang dans les vaisseaux.
Donner le nombre de vaisseaux sanguins dans la zone radiographiée.
L'angiographie numérisée est une radiographie des vaisseaux sanguins avec injection d'un produit de contraste, pratiquée in situ pour pouvoir étudier leur morphologie directement sur un écran d'ordinateur. Les images reçues sont traitées informatiquement, d'où la mention « numérisée ».
Quelle est la caractéristique de l'examen Doppler :
Cochez la bonne réponse.
C'est une échographie cardiaque
C'est un enregistrement de l'activité du cœur sur 24 heures
C'est un examen qui utilise des ultrasons pour mesurer la vitesse des hématies
Cet examen est bien basé sur l'utilisation des ultrasons comme l'échographie, mais il utilise un principe physique qui permet de mesurer une vitesse de déplacement, d'où le terme de vélocimétrie, synonyme d'examen Doppler. Il ne permet donc pas d'étudier la mécanique cardiaque, contrairement à l'échographie classique, mais uniquement la circulation des hématies dans le sang.
Pourquoi l'examen scintigraphique demande-t-il une demi-journée d'hospitalisation ?
Cochez la bonne réponse.
C'est un examen dangereux, on surveille le patient pour traiter d'éventuelles complications.
On fait plusieurs acquisitions numériques successives, puis on attend qu'une grande partie de l'isotope injecté ait été éliminé du corps du patient.
On refait plusieurs fois l'examen, car le résultat est une cartographie peu précise.
L'isotope radioactif injecté n'est pas dangereux, il n'y a donc pas lieu de surveiller le patient. Une cartographie ne donne pas une image précise du tissu, mais elle donne des renseignements précis sur son activité, on ne fait donc qu'un examen scintigraphique. En revanche, le patient ne peut sortir de l'hôpital que lorsque son taux d'irradiation descend en dessous d'un certain seuil, ce qui est le cas après qu'il ait éliminé une grande partie de l'isotope dans son urine.
Quel est le point commun entre l'angor et l'infarctus du myocarde, du point de vue circulatoire ?
Cochez la bonne réponse.
Les deux pathologies causent la mort d'une zone tissulaire.
Les deux pathologies sont permanentes.
Les deux pathologies sont dues au rétrécissement du calibre d'une artère.
L'angor est un signe avant-coureur de l'infarctus du myocarde, ses conséquences sont donc toujours moins graves : dans les deux cas, une artère est rétrécie, mais comme dans l'angor l'artère n'est pas complètement obstruée, l'ischémie est transitoire et ne provoque pas de nécrose.
Quel traitement, appliqué également à l'angor, ne fonctionne pas dans le cas d'un infarctus du myocarde ?
Cochez la bonne réponse.
un anxiolytique
un vasodilatateur
un antalgique
Comme dans l'infarctus du myocarde, l'artère coronaire est totalement bouchée, un vasodilatateur est inefficace.
Trouver l'intrus parmi les traitements chirurgicaux possibles de l'infarctus.
Cochez la bonne réponse.
un pontage coronarien
la pose d'un pacemaker (stimulateur cardiaque)
une angioplastie
L'infarctus a une cause circulatoire, les seuls traitements chirurgicaux efficaces sont ceux qui visent à rétablir la circulation, soit en pratiquant une dérivation pour éviter la zone bouchée (pontage), soit en permettant à l'artère de retrouver un calibre normal (angioplastie). Le pacemaker sert seulement à régulariser le rythme cardiaque.
Quelle est la conséquence de la rupture du nerf pneumogastrique, relié au centre cardiomodérateur ?
Cochez la bonne réponse.
la fréquence cardiaque accélère
la fréquence cardiaque diminue
la fréquence cardiaque reste stable, ce nerf est un nerf moteur
Le centre cardiomodérateur freine en permanence la fréquence cardiaque, le nerf pneumogastrique est donc toujours en activité. Si on le rompt, il ne joue plus son rôle modérateur et la fréquence cardiaque accélère aussitôt.