Les phases du fonctionnement cardiaque (le cycle cardiaque)

La fréquence cardiaque au repos est de 70/min ; les quatre phases du fonctionnement se succèdent en moins d'une seconde ; ce sont la phase de mise en tension (I), la phase d'éjection systolique (II), la phase de relaxation (III) et la phase de remplissage diastolique (IV).

Les valvules cardiaques assurent l'écoulement unidirectionnel dans le cœur, c'est-à-dire des oreillettes vers les ventricules (phase IV) et des ventricules vers l'aorte ou l'artère pulmonaire selon le cas (phase II).

L'ouverture ou la fermeture des valvules dépend de la différence de pression de part et d'autre de celles-ci : par exemple, lorsque la pression dans le ventricule gauche devient supérieure à celle de l'aorte, les valvules aortiques s'ouvrent, et inversement si cette pression devient plus faible que la pression dans l'aorte, elles se ferment.

Les phases mécaniques du cycle cardiaque correspondent à des modifications électriques bien précises; celles-ci peuvent être recueillies pour donner un tracé ECG (les diverses phases du cœur gauche ne se superposent pas exactement aux phases correspondantes du cœur droit).

Le cycle cardiaque

Contraction de l'oreillette (phase IV c) :

Pendant la diastole ventriculaire, la dépolarisation du pacemaker cardiaque (= nœud sinusal) excite la musculature de l'oreillette (onde P sur l'ECG) qui se contracte (la pression auriculaire croît, phase IV c) ; le sang éjecté par cette contraction achève le remplissage ventriculaire. La diastole prend fin à ce moment ; le volume ventriculaire en fin de diastole est en principe de 125 ml environ mais peut atteindre 250 ml.

L'excitation électrique du cœur atteint alors les ventricules (complexe QRS de l'ECG) qui vont se contracter. Durant la phase de mise en tension (phase I), les quatre valvules sont fermées : le volume ventriculaire reste stable (contraction isovolumétrique) et la pression monte alors très rapidement. Quand la pression dans le ventricule gauche dépasse la pression aortique (10,7 kPa ou 80 mmHg), les sigmoïdes s'ouvrent. Cet événement marque le début de la phase d'éjection (phase II), durant laquelle la pression dans le ventricule gauche et dans l'aorte atteint un maximum de 16 kPa (120 mmHg). Les pressions systolique et diastolique dans l'artère pulmonaire sont respectivement de 3,3/1,1 kPa ou 25/8 mmHg). Après l'éjection totale du sang, les ventricules se relâchent (relaxation isovolumétrique, phase III) et leur pression tombe subitement en-dessous de celle de l'aorte et de l'artère pulmonaire respectivement. De ce fait, les valves sigmoïdes se ferment ce qui marque le commencement de la phase de remplissage, phase IV, première partie de la diastole.

Pendant ce temps, les oreillettes se sont à nouveau remplies sous l'effet prépondérant de l'aspiration réalisée par l'abaissement du plancher valvulaire (mitral ou tricuspidien) dû à la contraction ventriculaire. Tout est ainsi prêt, dès le début de la phase de remplissage (phase IV a), pour un nouveu remplissage énergique des ventricules. La contraction active des oreillettes (phase IV c) n'intervient que pour 15% du remplissage ventriculaire pour une fréquence cardiaque normale.

L'apport sanguin au muscle cardiaque se fait par les artères coronaires. Le débit coronaire n'a lieu que pendant la diastole, surtout au niveau du ventricule gauche, car ces vaisseaux sont comprimés par la contraction du muscle cardiaque durant la systole (pression transmurale < 0).

« L'expression acoustique » des phases cardiaques normales reflète les bruits du cœur : le premier, durant la phase de contraction isovolumétrique, le deuxième à la fermeture brutale des valvules sigmoïdes. Des bruits pathologiques du cœur se manifestent lorsque les valvules sont trop étroites ou lorsqu'elles occasionnent des fuites {sténose ou insuffisance}.

Les ondes des pulsations veineuses sont aussi le reflet du cycle cardiaque. C'est ainsi, par exemple, que l'onde « a » positive est provoquée par la contraction auriculaire. L'onde « x » négative par l'abaissement du plan valvulaire.

Le fonctionnement intermittent de la pompe cardiaque produit une onde pulsatile (effet « Windkessel »), qui s'étend à travers les vaisseaux artériels avec une certaine vitesse : vitesse pulsatile. Celle-ci est plus élevée que la vitesse sanguine, d'autant plus grande que les parois des vaisseaux sont épaisses et rigides (elle augmente dans l'hypertension et avec l'âge) et d'autant moins grande que le diamètre des vaisseaux est élevé (environ 6 m/s dans l'aorte et 10 m/s dans l'artère radiale).