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Chapitre 4 : ElectrocardiogrammeRappel Anatomique
Fonction du tissus nodalPropagation de l’influx nerveux
L’activité électrique des cellulesCellules myocardiquesCellules nodalesPériode réfractaire
ElectrocardiographieRappels sur l’électrostatiqueNotion de feuillet électrostatique et de dipôle cardiaque
Activité électrique du cœur
L’activité électrique du cœur est générée par un ensemble de cellule excitable.Certaines de ces cellules ont une activité « pace maker », Les cellules cardiaques sont organisée en réseaux
L’ensemble produit le rythme cardiaque automatique
L’activité électrique de cet ensemble de réseaux électrique cardiaque peut être enregistré à distance par des électrodes placées sur la peau, c’est l’électrocardiogramme.
L’activité électrique cardiaque est très semblable d’un individu à l’autre
L’analyse de l’électrocardiogramme permet de diagnostiquer certaines pathologies cardiaques associé à des désordres des propriétés électriques du réseau cardiaque.
Il est aussi possible de suivre l’évolution de certaines pathologies et d’évaluer l’éfficacité thérapeutique.
Rappel anatomique
Oreillette droite
Oreillette gauche
Ventricule gauche
Ventricule droit
Nœud sinusal (Nœud de Keith et Flack)
Nœud auriculo-ventriculaire (nœud d’Aschoff-Tawara)
Tronc su faisceau de Hiss
Branche droite du faisceau de Hiss
Branche gauche du faisceau de Hiss
Tissus myocardique
Tissus Nodal
Fonction
Le tissus Nodal : Elaboration de l’influx nerveux et de sa propagation vers le tissus myocardique, à l’origine du rythme cardiaque
Le tissus myocardique : Tissus musculaire à l’origine de la contraction
Nœud sinusal (Nœud de Keith et Flack)
Nœud auriculo-ventriculaire (nœud d’Aschoff-Tawara)
Tronc su faisceau de Hiss
Branche droite du faisceau de Hiss
Branche gauche du faisceau de Hiss
Tissus myocardique
Tissus Nodal
ECG
Propagation
L’influx nait au niveau du nœud sinusal et provoque la contraction du myocarde auriculaire.Il se propage au nœud auriculo-ventriculaire avec une latence de 0.15sec
Nœud sinusal (Nœud de Keith et Flack)
Nœud auriculo-ventriculaire (nœud d’Aschoff-Tawara)
Tronc du faisceau de Hiss
Branche droite du faisceau de Hiss
Branche gauche du faisceau de Hiss
Tissus myocardique
Tissus Nodal
ECG
Propagation (suite)
Il se propage au tronc du faisceau de Hiss puis dans ses branches puis au niveau des cellules du myocarde ventriculaire par le réseau de purkinje.Le myocarde auriculaire est séparé du myocarde ventriculaire par un anneau fibreux permettant d’isoler ces deux myocardes électriquement
Les délais sont liés aux vitesses de conductions élevées 4m/sec et au délai de 0.15 sec entre nœud sinusal et nœud auriculo-ventriculaire
L’activité électrique des cellules
Les cellules myocardiques
Ce sont des éléments excitables - Potentiel de repos : -90 mV- Potentiel d’action : Plateau
Liées entre elles par des gaps junctions
4 msec
0 : Ouverture des canaux Na rapide1: fermeture des canaux Na rapide2: Entrée de Ca et de Na par des canaux lents3 : Sortie de K+4 : Pompe Na/K
-90mv
Comparaison PA fibres myocardiques et PA neurones
L’activité électrique des cellules
Les cellules myocardiques
Ce sont des éléments excitables - Potentiel de repos : -90 mV- Potentiel d’action : Plateau
Relation Fibre myocardiques et ECG
Action potential in nodal cells. The action potential of nodal conduction system cells differs in phase 4 from a cardiomyocyte action potential (upper panel). The relevant ion currents are pictured crossing the cell membrane (middle). A slow upstroke phase replaces the stable resting phase 4, allowing the cell to spontaneously depolarize. The initial upstroke is caused by calcium instead of sodium influx. The corresponding electrocardiographic ventricular activity is shown below.
Relation ECG, Potentiel d’action de fibres myocardiques et contraction musculaire
-90 mV
ECG
Cellules nodale
Potentiel de membrane instable avec dépolarisation lente pendant la diastolequi est l’origine de l’automatisme cardiaque (diminution progressive de la perméabilité au K et donc de la sortie de K+ et adaptation du potentiel de membrane
Phase 0 : Canaux Ca (au lieu de Na)
0 : Ouverture des canaux Na rapide1: fermeture des canaux Na rapide2: Entrée de Ca et de Na par des canaux lents3 : Sortie de K+4 : Pompe Na/K
Notion de période réfractaire
Pour la cellule nodale, il existe une période réfractaire qui augmente avec la fréquence de stimulation
On distingue 3 périodes réfractaires intéressantes: - La période réfractaire absolue: Période pendant laquelle quel que soit le stimulus, il n'y a aucun effet cellulaire. - La période réfractaire effective: Période (qui nous intéresse en pratique) incluant la P.R.A., on y ajoute une phase pendant laquelle la cellule peut être stimulée mais ne conduit pas. - La période réfractaire relative: Période pendant laquelle un stimulus puissant peut générer un potentiel d'action.
Electrocardiographie
L'électrocardiographie (ECG) est une représentation graphique du potentiel électrique qui commande l'activité musculaire cardiaque. Ce potentiel est recueilli par des électrodes disposées à la surface, sur la peau.
Les différents tissus constituant le corps sont conducteurs dans la mesure ou ils sont constituées de solutions ioniques.
Il sera donc possible d’enregistrer des phénomènes électriques ayant lieu à distance du point d’enregistrement.
L’ECG aura donc pour objectif de reconstituer l’état d’activation du cœur
Il est donc nécessaire de calculer en un point P (sur la peau) le potentiel créé par le cœur
Définition du potentiel électrostatiquela charge q est soumise à la force de Coulomb exercée par Q via le champ
électrostatique. Une charge q est capable de ressentir à distance la présence d’une autre charge
une charge Q ponctuelle crée à une distance r un potentiel électrostatique en Volt. Le potentiel en un point M est inversement proportionnel à la distance d qui sépare la charge de ce point
une charge q située en M ou règne un potentiel V (créé par d’autres charges) possède une énergie potentielle électrostatique en joule
Cette Ep est soumise de part la distribution de charge qui créé V à la force électrostatique de Coulomb
Le champ électrostatique créé par la distribution de charge est lié au potentiel par
Le gradient permet d’indiquer de quelle façon varie le potentiel dans l’espace. Ainsi tous les points de l’espace ne sont plus au même potentiel électrique mais à un potentiel d’autant plus important qu’on est proche de la charge
cst+d
q
πε=V
0(r) 4
1
cstqVE Mp )(
ud
πε=F
0
2
2112 4
1 pgradEF
MM VdgraE
Rappel
Electrostatique
Propriétés de symétrieCertaines composantes du champ électrique sont nuls
http://www.crystallography.fr/crm2/fr/labo/pages_perso/Aubert/Electro/2chargesOpp/2chargesOpp.html
Rappel
Soit 2 charges l’une positive et l’autre négative qui exercent un champ électrique en un point M, la composante Y du champ électrique sera nulle
q>0
q<0
r1
r2
P
M1
M2
1u
2u
1E
E
2E
En P charge Q
)(4
1
210 r
q
r
qVP
q>0
q<0
r1
r2
P
M1
M2
1u
2u
1E
E
2E
En P charge Q
)(4
1
210 r
q
r
qVP
O
d
MPU
r
20
cos
4
1
r
qdVP
Dans la mesure ou ces 2 charges sont proches
au regard de la distance au point p (d <<<<r) elles semblent pratiquement placé au même endroit O. le potentiel diminue avec l’inverse du carré de la distance
q<0
q>0
r1
r2
P
M1
M2
1u
2u
1E
E
2E
O
d
MPU
r
20
cos
4
1
r
qdVP
On définit de direction porté par les charges et dirigé dans le sens du négatif vers le positif et son amplitude = |q|d. qdcosest alors la projection de sur OP
M
M
Et donc
Et donc
puMqd
cos
204
1
r
uMV pP
M
est appelé le moment dipolaire
Notion de fibre isolée ou feuillet électrique
+++++- - - - -
P
Md
Soit une membrane cellulaire assimilable à un feuillet électrique le moment dipolaire orienté du <0 vers le >0
Et la densité surfacique de charge
On considère que (perpendiculaire au feuilletOu représente la distance entre les charges q (équivalent de d précédemment)
Et donc que
Si on considère est un vecteur semblable à
Md
dS
dq
puMqd
cos
dqMd
dSMd
20
cos
4
1
r
qdVP
Md
Une fibre au repos est assimilable à un feuillet fermé
Avec 2 faces assimilables à 2 feuillets de même puissance mais opposés.
Le potentiel résultant en M, à distance, est donc nul.
Il en est de même si la fibre est complètement dépolarisée
L'influx nerveux se traduit par la dépolarisation de la fibre par changement de la concentration des ions de part et d'autre de la membrane
Ainsi, une fibre partiellement dépolarisée est assimilable à un dipôle de moment - perpendiculaire au front d’activation,
- orienté de la zone dépolarisé vers la zone au repos
- qui se déplace avec le front d’excitation
La propagation de l'influx nerveux se traduit par une onde de dépolarisation le long de la fibre nerveuse
Si l'on admet comme précédemment que les états 2 et 3 ne créent en M aucun potentiel et aucun champ électrique, il apparaît alors que la propagation de l'influx nerveux peut être associée au déplacement d'un dipôle électrique selon l'axe de la fibre nerveuse à la célérité V.
www.uel.education.fr/.../dipoles/titre6det.htm
Déviations ECG
Rappel: Le myocarde auriculaire est séparé du myocarde ventriculaire par un anneau fibreux permettant d’isoler ces deux myocardes électriquement
On observe donc 3 comportements, - soit les fibres sont complètement dépolarisés- soit les fibres sont complètement hyperpolarisés-- soit les fibres sont en voie d’activation ou de restauration. Elles constituent alors un front d’activation
-On a un dipôle cardiaque orienté de la zone dépolarisé vers la zone au repos
C’est à partir de là que l’on détermine l’ECG
Dérivation, Montage, définition:
Une dérivation suppose 2 électrodes qui permettent l’enregistrement de la différence de potentiel entre elles. Les dérivations ou montages peuvent être
- Bipolaires- Unipolaires
Les dérivations précordiales. Ce sont des enregistrements courtes distances auxquels on applique la théorie du feuillet.
Schéma P 132
Dérivation des membres:
Les électrodes sont placées sur les poignets droit (VR) et gauche (VL) et sur un membre inférieur (VF). Ce sont des enregistrements longue distance auquels on applique la théorie du dipôle
On obtient ainsi 3 dérivations bipolaires
D1= VL-VRD2= VF-VRD3= VF-VL
3 dérivations unipolairesVR, VL, VF en référence à VW (la terre par exemple)
Une dérivation suppose 2 électrodes qui permettent l’enregistrement de la différence de potentiel entre elles.
Les dérivations ou montages peuvent être- Bipolaires- Unipolaires
Théorie d’Einthoven (1913)
A partir des dérivations des membres
Hypothèse 1: A chaque instant le potentiel créé par le cœur en voie d’activation ou de restauration peut être assimilé à celui créé par un dipôle unique. Nécessite des enregistrements longue distance
C’est la variation du dipôle cardiaque ( ) au cours du cycle cardiaque
et donc,
Idem pou L et F
M
204
1
r
uMV pP
204
1
R
RR
r
uMV
Hypothèse 2: L’origine du vecteur moment peut être considéré comme fixe.Le cœur étant éloigné des électrodes, tous points du cœur peut être considéré comme d’égale distance avec l’électrode considérée.
ne varie donc qu’en amplitude, direction et sens.
On aboutit ainsi au vectocardiogramme
M
Troisième hypothèse: les points de recueil R, L, F des dérivations des membres s’assimilent aux trois sommets d’un triangle équilatéral dont le centre électrique du cœur occuperait le centre de gravité O
Ainsi 0rrrr FRL
204
1
R
RR
r
uMV
Comme idem pour VL, VF
On peut écrire idem pour VL, VF
On a donc si
Et donc
2004
1
r
uMV RR
2004
1
rK
FF
LL
RR
uMKV
uMKV
uMKV
)( FLRFLR uuuMKVVV
)( FLRFLR uuuMKVVV
Comme le triangle est équilatéral
Et donc
Ce qui permet de construire le potentiel de référence en associant les 3 dérivations et en ajoutant une résistance R égale pour les 3 dérivations. Cecui définit la borne de Wilson
0
FLR uuu
0 FLR VVV
Selon la loi des nœuds de Krirshoff
0)(3
1
0
FLRW
WFWLWR
VVVV
doncR
VV
R
VV
R
VV
Ce qui permet d’utiliser VW comme référence dans les montages unipolaires
Axe électrique du cœur
On peut représenter 4 des 6 dérivations et les résultats de l’eCG sur ces dérivations avec la projection frontale du vectocardiogramme p137
www.bmb.leeds.ac.uk/illingworth/myopath/heart.htm