section 2 : la pompe cardiaque

Section 2 La pompe cardiaque.

Aperçu général

Le cœur est logé dans le médiastin inférieur moyen, un peu plus gros qu’un poing fermé il est de forme conique ou ovoïde. Il pèse environ entre 250 et 350 g. L’axe central du coeur pointe vers le bas en direction de la hanche gauche.

Le cœur (figure 6-11) est un muscle creux composé de 3 feuillets histologiques :

• L’épicarde, revêtement mésothélial externe, tapisse la surface externe et sera étudié en détail avec la cavité péricardique. Il favorise les mouvements du cœur par rapport à ses enveloppes lors des variation du volume cardiaque : remplissage en phase de relaxation (diastole) et vidange en phase de contraction (systole).
• Le myocarde, portion intermédiaire, est un muscle strié non squelettique issus de la fusion de cellules musculaires (cfr chapitre 5) qui dessinent un syncitium en bandes. Ces bandes fixées au squelette fibreux réalisent un maillage permettant une vidange optimale de la cavité interne lors de la contraction du muscle.
• L’endocarde tapisse les cavités internes du cœur et correspond au revêtement interne du réseau vasculaire (endothélium) en contact avec le sang circulant. Une de ses propriétés essentielles est d’empêcher le déclenchement des processus en cascade, cellulaires et enzymatiques, qui aboutissent à l’hémostase (agrégation plaquettaire et coagulation).

Le cœur se localise au niveau thoracique ou il occupe la portion moyenne du médiastin inférieur. Il se trouve au sein du sac péricardique, de forme pyramidale, dont la base correspond au centre tendineux du diaphragme.

Fonctionnellement le cœur se divise en parties droite et gauche séparées par un septum, les cœurs droit et gauche comportent tout deux un étage de réception du sang (étage auriculaire) et un étage d’éjection du sang (étage ventriculaire). (figure 6-12)

Les vaisseaux afférents au cœur ( = veines « Vont au cœur ») connectés aux compartiments auriculaires comportent

• Les veines caves inférieure et supérieure (VCI et VCS, cœur droit)
• Les 4 veines pulmonaires 2 supérieures et 2 inférieures (cœur gauche)

Les vaisseaux efférents au cœur ( = artères « pArtent du cœur ») sont connectés aux compartiments ventriculaires au travers d’une valve unidirectionnelle ouverte lorsque la pression ventriculaire dépasse celle du vaisseaux efférent. On observe ainsi

• à gauche la valve aortique donnant accès à l’aorte
• à droite la valve pulmonaire donnant accès à l’artère pulmonaire

Les étages auriculaires et ventriculaires communiquent au travers d’une valve unidirectionnelle ouverte lorsque la pression auriculaire dépasse celle de l’étage ventriculaire. On observe ainsi

• Une valve formée de trois cuspides à droite : la valve tricuspide
• Une valve formée de deux cuspides à gauche : la valve mitrale

L’ancienne terminologie française parle de valvules composées de plusieurs valves ou cuspides. L’usage courant actuel influencé par la terminologie anglaise (a valve is made of different cusps) dénomme l’ensemble de la structure valvulaire par le terme de valve composée de plusieures cuspides.

Lors de sa contraction (figure 6-13), le coeur divisé en parties droite et gauche assure un flux unidirectionnel grâce aux valves séparant les étages auriculaires et ventriculaires et contrôlant la sortie (éjection).

Ce débit pulsatile (cycles de contraction / relâchement ou systole / diastole) (figure 6-14) est synchrone entre les parties droite et gauche. Le circuit de sortie gauche retourne au cœur droit et le circuit de sortie droit retourne au cœur gauche (circulation en « 8 »), les débits droit et gauche sont donc, en moyenne, identiques mais traversent des réseaux vasculaires dont la résistance est différente :

• Résistance faible du circuit droit entraînant un travail de pompe réduit : faible épaisseur du myocarde droit
• Résistance élevée du circuit gauche entraînant un travail de pompe accru : épaisseur importante du myocarde gauche

La contraction cardiaque est asynchrone entre les étages auriculaires et ventriculaires. La contraction débute à l’étage auriculaire (systole auriculaire) et démarre plus tard à la pointe ventriculaire (systole ventriculaire) lorsque l’étage auriculaire entre en relaxation (diastole auriculaire). Cet asynchronisme des contractions qui assure des cycles efficaces successifs de remplissage et vidange des deux étages cardiaques, est régi par le contrôle de la propagation de l’influx de contraction rendu possible par

• L’isolation électrique des étages auriculaire / ventriculaire
• La présence d’un tissu de conduction électrique intracardiaque issu de l’évolution de certaines cellules myocardiques relié à des zones douées d’un automatisme électrique ou « pace maker »

Morphologie externe.

La séparation du cœur entre ses étages auriculaire et ventriculaire et les quatre cavités constitutives est extérieurement visible sous forme de sillons

• inter auriculaires et interventriculaires antérieurs et postérieurs
• auriculo-ventriculaires antérieur et postérieur

Les volumes de ces cavités peuvent être assimilés à des volumes géométriques simples : cubes, pyramide, cône et cylindres. (figure 6-15)

Morphologie interne.

Cette morphologie est bien apparente sur une section des cavités cardiaques (figure 6-16). La couche externe est constituée du feuillet péricardique viscéral ou épicarde accolé à la couche moyenne ou myocarde. Le myocarde couche fonctionnelle, présente une épaisseur en relation avec le travail mécanique effectué par la contraction de la cavité :

• Parois fines au niveau de l’étage auriculaire
• Parois plus épaisses au niveau ventriculaire, tout particulièrement à gauche.

Les faisceaux de fibres musculaires dessinent un enchevêtrement visible dans la lumière des ventricules : les colonnes charnues, alors que la paroi des oreillettes (excepté au niveau des appendices que sont les auricules) est lisse. Certaines colonnes forment des piliers auxquels s’attachent les cordage des valves. Ces faisceaux s’organisent de façon complexe en plusieurs couches prenant une disposition spiralée. Ainsi la contraction du ventricule (mouvement de torsion et de réduction de rayon) réalise une diminution du volume de la cavité supérieure à celle que donnerait une simple constriction radiaire. La paroi séparant les deux ventricules est le septum.

Les parois des différentes cavités présentent des orifices (ostium) correspondant aux connexions avec les vaisseaux afférents et efférents :

• Ostium caves supérieur et inférieur (Oreillette droite)
• Ostium des 4 veines pulmonaires (Oreillette gauche)
• Ostium du réseau veineux cardiaque ou sinus coronaire (Oreillette droite) (voir réseau coronaire veineux)
• Orifices pulmonaire et aortique (ventricule droit et gauche)

La paroi interauriculaire présente un vestige de la communication interauriculaire fœtale (foramen ovale) sous forme d’une dépression, la fosse ovale (voir circulation fœtale / nouveau-né).

L’ensemble des cavités, du système valvulaire et des cordages est tapissé de l’endocarde qui est une prolongation intracardiaque du revêtement interne des vaisseaux (endothélium) qui prévient la coagulation sanguine au sein des cavités vasculaires.

Valves cardiaque

Ces valves sont mues par les différentiels de pression de part et d’autre de leur surface.

Les étages auriculaires et ventriculaires communiquent au travers de systèmes de « clapets » unidirectionnels ou valve auriculo-ventriculaire (figure 6-17) formées de

• 3 éléments ou cuspides à droite = tricuspide : la valve Tricuspide
• 2 éléments ou cuspides à gauche = bicuspide : la valve Mitrale (en forme de mitre)

Chaque cuspide est formée d’un tissu relativement souple fixé sur son pourtour externe à la paroi du ventricule et de l’oreillette, et libre sur son pourtour interne. La zone d’insertion des différentes cuspides est l’annulus valvulaire, plus fibreux. Le bord libre de la cuspide est fixé à la profondeur du ventricule par l’intermédiaire de cordages tendineux qui s’amarrent sur des excroissances musculaires (colonnes) de la paroi ventriculaire que sont les piliers. Ce système permet lors de la contraction ventriculaire d’éviter que le bord libre de la cuspide ne se retourne dans l’oreillette, assurant une bonne coaptation des bords libres des cuspides lors de la systole ventriculaire permettant l’étanchéité de la fermeture auriculo ventriculaire.

L’étage ventriculaire communique avec l’artère pulmonaire et l’aorte au travers des valves pulmonaire et aortique, tricuspides, dépourvues de cordage et unidirectionnelles (sens : ventricule > artère efférente). Au niveau de chaque valve, les trois cuspides épousent la forme d’un petit nid d’hirondelle avec une concavité ouverte vers la lumière de l’aorte ou de l’artère pulmonaire et une convexité dirigée vers la face ventriculaire. La première partie du vaisseau efférent (aorte, artère pulmonaire) est composée de 3 zones plus larges, les sinus de valsalva, dont le fond est constitué par la cuspide valvulaire. Lors de l’éjection ventriculaire, les cuspides s’écartent de l’axe du vaisseau (artère pulmonaire ou aorte) tandisque lors de la relaxation ventriculaire, les 3 cuspides se coaptent et ferment l’orifice ventriculo-artériel. Au niveau de 2 des 3 sinus de valsalva aortiques se trouvent les ostium des artères coronaires (voir irrigation cardiaque) (figure 6-18).

Les annuli des valves auriculo ventriculaires sont situés dans un plan perpendiculaire à celui des valves ventriculo-artérielles. La disposition relative des cavités cardiaques et des plans valvulaires oriente les flux sanguins au sein du cœur qui explique les zones d’auscultation du fonctionnement de ces valves. (figure 6-19)

Squelette fibreux

L’annulus de chaque valve est constitué d’un tissu fibreux peu extensible. Ces annulus sont réunis par du tissus fibreux complémentaire (trigones fibreux) et composent le squelette fibreux du cœur (figure 6-20). Ce squelette remplit 3 fonctions principales :

• Supporter les orifices valvulaires lors des variations de volume cardiaque et de pression au cours du cycle de contraction cardiaque.
• Assurer une isolation électrique entre les étages auriculaires et ventriculaires (voir le paragraphe suivant).
• Permettre l’amarrage des faisceaux musculaires tissant la paroi myocardique.

Système de conduction

Le cœur se contracte spontanément grâce à la présence de centres de stimulation ou « nœuds » au sein du myocarde (figure 6-21). Ces centres sont constitués de cellules myocardiques modifiées ayant perdu leurs propriétés contractiles et douées de dépolarisation spontanée. Ces centres sont reliés entre eux par des cellules myocardiques non contractiles qui se dépolarisent plus lentement que les cellules myocardiques. On décrit ainsi

• Le nœud sinusal qui impose son rythme (près de l’ostium de la VCS)
• Le nœud auriculo ventriculaire (AV) (paroi interventriculaire, base de l’oreillette D)
• 3 voies de conduction préférentielle sur le plan électrophysiologique entre ces nœuds au sein de la paroi de l’oreillettre D (faisceaux de Wenckebach, de Thorel et de Bachmann)
• Le faisceau de His qui prolonge le nœud AV dans le septum
• Les branches D et G du faisceau de His aboutissant à la pointe des deux ventricules et s’épanouissent en réseau de Purkinje

La contraction est initiée par la dépolarisation du nœud sinusal et se répand de proche en proche aux deux oreillettes sans atteindre les myocytes ventriculaires grâce à l’isolation électrique du squelette fibreux. Les oreillettes se vidangent aisément dans des ventricules en diastole. L’influx conduit par le système de conduction interne arrive ainsi à la pointe du ventricule alors que la contraction auriculaire est terminée. La systole ventriculaire débute par la mise en tension des piliers et cordages lorsque l’oreillette entre en diastole. La fermeture des valvules auriculo-ventriculaires est ainsi facilitée.

La contraction des parties cardiaques droite et gauche est donc synchrone mais les contractions des étages auriculaire et ventriculaire sont asynchrones, successives, favorisant le débit pulsatile.

Ce contrôle intracardiaque assuré spontanément par le tissu cardiaque est modulé par les systèmes nerveux autonomes, ortho- et parasympathique.

Vascularisation cardiaque

La contraction du cœur est continue. Cet exercice ininterrompu pour un muscle qui ne représente qu’un 200^ème de la masse corporelle de l’organisme utilise un 20^ème du débit cardiaque pour lui fournir l’oxygène et les substrats nécessaires à son fonctionnement. Les 2 artères assurant cette irrigation sont issues de deux des trois sinus de valsalva aortiques. Elles courent ensuite dans le sillon auriculo-ventriculaire en donnant des branches qui se répartissent sous l’épicarde avant de se ramifier dans la profondeur du muscle. Ces deux artères dessinent une couronne d’où leur nom d’artères coronaires l’une droite, l’autre gauche.

Le retour veineux suit majoritairement un chemin parallèle mais en sens inverse pour arriver dans une large veine dans le sillon auriculo-ventriculaire postérieur droit, le sinus coronaire, qui s’abouche dans l’oreillette droite. D’autres veines rejoignent directement l’oreillette droite et certains vaisseaux proches de l’endocarde se drainent directement dans les cavités cardiaques. La vascularisation coronaire est essentiellement de type terminal (voir plus loin). (figure 6-22)

Péricarde

Le cœur est entouré de la cavité péricardique. Le sac péricardique est composé d’une enveloppe fibreuse correspondant caudalement à la portion fibreuse centrale du diaphragme. Ce péricarde fibreux peu extensible est tapissé du péricarde pariétal, portion pariétale de l’enveloppe péricardique qui se réfléchit en péricarde viscéral ou épicarde, sur le muscle cardiaque. Le sac est fixé en avant au sternum et en arrière aux structures du médiastin postérieur par des ligaments. A l’état normal la cavité péricardique (espace situé entre péricarde pariétal et viscéral) contient un fin film liquidien qui assure la mobilité du cœur au sein du sac péricardique. (figure 6-23)