Apports des TICE dans les pratiques pédagogiques en Biotechnologies-SMS:
 Biologie humaine en TSMS

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Document 3-3 Electrophysiologie cardiaque

  mots clés: Electrophysiologie nodale - ElectroCardioGramme - dépolarisation -
Troubles de l'excitation - Trouble de la conduction - arc réflexe de la régulation cardiaque

expériences
- lésions et de stimulation des voies nerveuses motrices du SNNV
- coeur isolé ou dénervé.(suppression de toute voies nerveuses motrices et sensitives)
- mise en évidence du rôle des Barorécepteurs

Electrophysiologie des cellules nodales:

Les cellules nodales ont une fréquence autorythmique qui dépend de leur localisation:
noeud sinusal:100 / min
noeud septal: 40 à 50 / min
faisceau de His et le réseau de purkinje:30 à 40 /min
Le noeud sinusal plus rapide impose son rythme à l'ensemble du tissu nodal et fait dépolariser le myocarde 100 fois par minute Il constitue le stimulateur physiologique du coeur ou pace-maker (faiseur de rythme)

l'ElectroCardioGramme:

C'est l'enregistrement de l'activité électrique du coeur . L'activité électrique est captée par une série d'électrodes ( 6) placées à la surface du thorax en clinique. On peut détecter cette activité à l'aide de 3 électrodes placées au poignet droit , au poignet gauche, et à la cheville gauche en expérimentation pédagogique. Chaque électrode capte les ondes d'activation selon le plan du coeur qu'elle explore. L'ECG utilise en abscisse l'échelle de temps qui correspond à la vitesse de déroulement du papier et en ordonnée le voltage.

Grâce au quadrillage, on appréciera l'amplitude des ondes enregistrées d'une part en durée, d'autre part en intensité.

En clinique ,l' ECG est effectué sur une personne allongée au repos ou au cours d'un exercice (ECG d'effort) le tracé étant enregistré sur un papier millimétré et quadrillé.
1 mm (1 petit carreau) horizontal correspond à 0,04 seconde (pour un déroulement de 25 mm/sec du papier)
1 mm (1 petit carreau) vertical correspond à 1 mvolt.

L'ensemble des PA myocardiques des oreillettes crée l'onde P de dépolarisation auriculaire visible sur l'ECG
l'ensemble des PA myocardiques des ventricules crée l'onde R de dépolarisation ventriculaire visible sur l'ECG L'onde T correspond à la repolarisation des ventricules

Analyse d'ECG relevant de troubles du rythme cardiaque:

a) Troubles de l'excitation cardiaque:

Extrasystole: contractions cardiaques supplémentaires et prématurées pendant la diastole générale qui proviennent d'ondes excitatrices d'origine ectopique. Elles sont favorisées par les drogues: nicotine, caféine. Elles sont suivies d'un repos compensateur sous le forme d'une DG plus longue

fibrillation auriculaire: les oreillettes se contractent de 200 à 400 fois par minute, le rythme ventriculaire est moins élevé( 120 à 160).Les systoles auriculaires sont diminuées ce qui limite le remplissage ventriculaire et donc le débit cardiaque. les fibrillations ventriculaires sont rapidement mortelles car le VES et le débit cardiaque deviennent rapidement trop faibles. Seuls les électrochocs peuvent permettre une défibrillation.

tachycardie ventriculaire: les contractions des ventricules se font au repos à une fréquence comprise entre 100 et 200/min ce qui fait chuter gravement le VES et le débit cardiaque

b ) Trouble de la conduction cardiaque:

Bloc sino -auriculaire:
L'onde reste bloquée au niveau du noeud sinusal, "blanc" sur l'ECG , = arythmie
Bloc auriculo-ventriculaire du 1er degré:
il y a simplement allongement du temps PR
Bloc auriculo-ventriculaire du 2eme et du 3 ème degré:
L'onde R n'est pas toujours(2ème) transmise par le noeud septal ou jamais(3ème) et la dépolarisation des ventricules provient de l'activité plus lente du faisceau de His

Régulation de l'activité cardiaque:

L'activité cardiaque peut être régulée par le système nerveux autonome ou neuro-végétatif ainsi que par le système endocrine afin de permettre une réponse adaptative du coeur aux besoins de l'organisme
Schéma interactif de l'innervation cardiaque à légender

Faits expérimentaux:

Expérience de lésions et de stimulation des voies nerveuses motrices du SNNV:

nerf	action de section sur la pression artérielle	interprétation
parasympathique ou nerfs vagues ou nerfs X ou nerfs pneumogastriques		La section des 2 nerfs pneumogastriques supprime l'effet hypotenseur de ses nerfs et provoque une hypertension

le Système Nerveux NeuroVégétatif régule l'activité cardiaque et la pression artérielle. Le coeur et les vaisseaux contiennent des barorécepteurs sensibles à la pression sanguine qui sont des éléments des neurones sensitifs assurant la voie sensitive de l'arc réflexe cardiaque.

Expérience du coeur isolé ou dénervé.(suppression de toute voies nerveuses motrices et sensitives)

On sectionne les voies nerveuses motrices parasympathiques et sympathiques, ainsi que les nerfs de Héring (issus de la bifurcation carotidienne)et de Cyon (issus de la crosse aortique)qui contiennent des fibres nerveuses sensitives. La nature sensitive de ces voies nerveuses peut être démontrée par des expériences de section et stimulation des bouts périphériques ou centraux des nerfs de Héring et Cyon .

La stimulation de l'extrémité périphérique d'un nerf de héring sectionné reste sans effet (courbe bleue) La stimulation de l'extrémité céphalique d'un nerf de héring sectionné produit une hypotension (courbe rouge) Ces nerfs contiennent donc des fibres nerveuses sensitives qui conduisent les Potentiels d'action des vaisseaux (barorécepteurs) vers le centre cardiomodérateur et hypotenseur parasympathique une telle stimulation simule une hypertension déclanchant la réponse réflexe hypotensive ( voir la mise en évidence des barorécepteurs)

- mise en évidence du rôle des Barorécepteurs

Une hypertension artérielle entraîne une bradycardie.
Explication de la bradycardie :l'hypertension artérielle stimule les barorécepteurs des nerfs de Héring et Cyon qui sont à l'origine de l' activation du parasympathique (libération d'acétylcholine) et inhibition du sympathique( moins de noradrénaline et d'adrénaline libérées),
une expérience d'injection d'acéthylcholine (neurotransmetteur) d'une part et d'adrénaline (hormone) d'autre part permet de montrer leur action respective

l' adrénaline est une hormone hypertensive qui augmente la fréquence cardiaque et augmente la pression artérielle courbe bleue l'acéthylcholine est un neurotransmetteur hypotenseur qui ralentie la fréquence cardiaque et diminue la pression artérielle courbe rouge

arc réflexe de la régulation cardiaque.
Schéma de l'arc réflexe cardiovasculaire

Réfléchir sur le tissu nodal
La figure A du document 3 représente un enregistrement électrocardiagraphique de type « normal obtenu avec des électrodes externes
Expliquer l'ordre chronologique, l'enchaînement des phénomènes intracardiaques qui se traduisent par les diverses portions de l' E.C.G
Réaliser un schéma anatomique légendé précisant l'origine de l'activité électrique auriculaire puis sa conduction vers les ventricules.
La figure B représente les variations dans le temps du potentiel électrique d'une cellule du noeud sinusal.
Analyser ces variations
Sachant que l'enregistrement a duré 2 secondes, quel est le rythme du noeud sinusal ?
La figure C représente les effets de la stimulation des nerfs cardiaques (courbe b) et des nerfs vagues (courbe c) sur le potentiel membranaire de la cellule nodale sinusale ( courbe a = courbe témoin) Analyser ces effets, en particulier sur la phase initiale de la réponse, donc sur la fréquence cardiaque résultante.