Dterminants du Dbit Cardiaque

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Déterminants du Débit Cardiaque
Alain Combes Service de Réanimation Médicale
Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France
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Objectifs de la circulation

• Apporter O2 aux organes périphériques
• Système clos artério-veineux
• Débit retour veineux Débit éjection des 2
  ventricules
• Système en série
• VD, circulation pulmonaire, VG
• Systèmes en parallèle
• Circulations régionales

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Système cardio-circulatoire
VD Pulm VG En série
Circulations Régionales en Parallèle
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Définitions
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Loi de Poiseuille

• Pour un fluide parfait
• À faible viscosité
• Si lécoulement est laminaire

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DC FC x VES
7
(No Transcript)
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Déterminants du VES

• Pré-charge
• Fonction POMPE ventriculaire
• Performance diastolique
• Performance systolique
• Post-charge

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Définition de la précharge du cur

• Ensemble des facteurs qui contribuent à créer la
  contrainte (stress) qui sexerce sur la paroi
  ventriculaire en fin de diastole
• Juste avant la phase de contraction isovolumique

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Courbes P/V ventriculaires
A-B Systole C-D Diastole
Pré-Charge
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Tension, Pression, StressLa loi de Laplace

• Pour une sphère de rayon r, où règne la pression
  P, la contrainte (stress) qui sexerce par U de
  surface sur la paroi dépaisseur h
• s P x r / 2 h, dynes/cm²
• La tension qui sexerce sur un point discret de
  la paroi de la sphère est
• T s x h P x r / 2, dynes

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Pré-charge et Loi de Laplace

• Pré-charge contrainte s en fin de diastole
• s P x r /2h
• La précharge VG est donc
• Proportionnelle à la pression qui règne dans la
  cavité et au rayon du ventricule
• Inversement proportionnelle à lépaisseur de la
  paroi
• Donc pression et volume (ou diamètres)
  télé-diastoliques sont des approximations de la
  précharge

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Déterminants de la pré-charge

• Retour veineux, qui dépend
• Volume sanguin circulant
• Apports/pertes liquidiens, fonction rénale
• Résistance/compliance du réseau veineux capacitif
  (rôle du système nerveux autonome)
• Pressions intra-thoracique et intra-abdominale
• Débit cardiaque (circuit fermé)
• Compliance du ventricule et du péricarde
• Performance diastolique de la pompe cardiaque

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Effets dune modification de pré-charge sur le DC
Q, L/min
DC
Retour V
POD, mmHg
0
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Effets dune modification de pré-charge sur le DC
Q, L/min
DC
Débit Cardiaque
Retour V
POD, mmHg
0
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Effets dune modification de pré-charge sur le DC
Q, L/min
Retour V
Remplissage
POD, mmHg
0
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Effets dune modification de pré-charge sur le DC
Q, L/min
Retour V
DQ
POD, mmHg
0
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Effets dune modification de pré-charge sur le DC
Q, L/min
Retour V
DQ2
DQ1
POD, mmHg
0
19
Effets dune modification de pré-charge sur les
courbes P/V
http//mphywww.tamu.edu/davis/models/pvmodel.html
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Déterminants du VES

• Pré-charge
• Fonction POMPE ventriculaire
• Performance systolique
• Performance diastolique
• Post-charge

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Performance systolique

• Contractilité, état inotrope du myocarde
• Propriété inhérente du myocarde à se contracter
• Génération dune force augmentant vitesse et
  amplitude du raccourcissement des fibres
  myocardiques
• Indépendamment des conditions de charge (pré et
  post charge ventriculaire) et de la fréquence
  cardiaque
• Augmentée par leffort, les catécholamines
  endogènes ou pharmacologiques, les digitaliques
• Au niveau moléculaire, laugmentation de la
  contractilité résulte dune augmentation de
  linteraction du calcium avec les protéines
  contractiles
• Indices pour évaluer létat inotrope
• dP/dt, FE VG, Travail systolique VG
• Élastance en fin de systole

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Courbes P/V ventriculaires
A-B Systole C-D Diastole
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Élastance en fin de systole
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Effet inotrope et courbes P/V
Ees -
Ees
Effet inotrope négatif
Effet inotrope positif
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Effet inotrope sur les courbes P/V
http//mphywww.tamu.edu/davis/models/pvmodel.html
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Performance diastolique

• État lusitrope du myocarde
• Diastole cardiologique
• relaxation isovolumique remplissage ventricule
• Au niveau moléculaire, capacité à faire baisser
  la concentration de Ca intracellulaire
• Phosphorylation de protéines du SR, phospholamban
  en particulier, qui augmente la vitesse de
  réabsorption du Ca
• Varie le plus souvent parallèlement à létat
  inotrope du myocarde
• Un des déterminants de la pré-charge
  ventriculaire

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Effet lusitrope et courbes P/V
Effet lusitrope négatif
Effet lusitrope positif
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Loi de Franck-Starling

• Loi de Starling
• Plus le volume télédiastolique ventriculaire
  augmente, plus importante sera lénergie générée
  par la contraction du ventricule et plus
  important sera le volume de sang éjecté et la
  pression générée
• Loi de Franck
• Laugmentation du volume télédiastolique
  saccompagne dune augmentation de la vitesse de
  raccourcissement des fibres, dune force générée
  plus importante et dune accélération de la
  relaxation
• Donc description dun effet inotrope et lusitrope
  positif lorsque le volume télédiastolique
  ventriculaire augmente

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Loi de Franck-Starling
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Relation force-fréquence

•  Treppe , Positive Staircase , effet escalier
  , Bowditch effect
• Une augmentation de la fréquence cardiaque
  entraîne une augmentation de la force générée par
  le ventricule
• En cas de stimulation ventriculaire rapide, plus
  de Ca entre dans la cellule que ne peuvent en
  extruder les pompes cellulaires
• Cas particulier de la potentialisation
  post-extrasystolique
•  Negative Staircase , effet escalier -,
  Woodworth effect
• Une augmentation de la fréquence cardiaque
  entraîne une diminution de la force générée par
  le ventricule

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Positive Staircase 
32
Négative Staircase 
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Effet Anrep

• Une brutale augmentation de la post-charge VG
  entraîne un effet inotrope positif dans les
  minutes qui suivent

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Déterminants du VES

• Pré-charge
• Fonction POMPE ventriculaire
• Performance diastolique
• Performance systolique
• Post-charge

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Définition de la post-charge du cur

• Ensemble des facteurs qui contribuent à créer la
  contrainte (stress) qui sexerce sur la paroi
  ventriculaire pendant la phase de contraction
  (isovolumique éjection)

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Post-charge et Loi de Laplace

• Post-charge contrainte s VG en systole
• s P x r /2h
• La post-charge VG est donc dautant plus
  importante que
• La pression systolique nécessaire pour ouvrir la
  valve Ao et éjecter le sang vers laorte est plus
  importante
• Le volume ventriculaire systolique est plus
  important
• Donc à P identique, plus le VG est dilaté, plus
  la post-charge appliquée aux fibres myocardiques
  est élevée
• Inversement proportionnelle à lépaisseur de la
  paroi
• La contrainte ventriculaire en fin de systole est
  donc le reflet des composantes de la post-charge
• Maximum de pression généré en systole par le VG
• Résistances artérielles périphériques, Compliance
  aortique

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Déterminants de la post-charge

• Résistances vasculaires
• Régulation nerveuse
• Fibres vasoconstrictrices sympathiques
  vasculaires
• Centres bulbaires, ganglions S para-rachidiens
• Action de la noradrénaline sur les récepteurs a1
• Fibres vasodilatatrices
• Essentiellement musculaires, mises en jeu lors de
  leffort musculaire
• Médiateur acétylcholine
• Régulation humorale
• Catécholamines circulantes (médullosurrénale)
• Système rénine-angiotensine
• Endothéline
• Vasopressine
• Kinines et prostaglandines vasodilatatrices
• Élastance et compliance aortique intrinsèques
  (effet de lâge)

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Déterminants de la post-charge

• Pression générée par léjection ventriculaire
• État inotrope du cur
• Pré-charge, qui dépend du débit de retour
  veineux, donc du DC
• Donc le volume télédiastolique puis
  télésystolique
• Mécanisme de Franck-Starling
• Effet Escalier (fréquence),
• Effet Anrep (post-charge)

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Impédance artérielle à léjection

• Autre définition de la post-charge VG
• Par définition, impédance Ao
• Z PAo / QAo
• Varie donc à tout moment de léjection
• La décomposition du spectre dimpédance
  éjectionnel
• Magnitude et phase pour chaque fréquence
• Nécessite une transformation de Fourier et une
  mesure HiFi en continu de la pression et du débit
  au point considéré.
• Limpédance (et la post-charge) augmentent
  lorsque
• PAo augmente (HTA, baisse de la compliance Ao)
• QAo diminue (RAC, CMH)

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Effet de la post-charge et courbes P/V
http//mphywww.tamu.edu/davis/models/pvmodel.html
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Pré-charge, état inotrope, post-chargeInter-rela
tions des 3 composantes

• La pré-charge détermine en partie la force de
  contraction générée par le ventricule
• Une augmentation de létat inotrope augmente le
  débit et la pression aortique,
• Donc augmente la post-charge,
• Une augmentation du débit Ao va augmenter le
  retour veineux et donc la pré-charge

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DC FC x VES
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Déterminants de la fréquence cardiaque

• Contrôle nerveux
• Tonus sympathique accélérateur
• Tonus parasympathique modérateur, prédominant à
  létat basal
• Boucle de régulation
• Récepteurs (baro-, chemo-, métabo-récepteurs)
• Centres corticaux, sous-corticaux, bulbaires,
  médullaires
• Action sur centres nodaux cardiaques
• Contrôle humoral
• Catécholamines circulantes accélératrices

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Contrôle nerveux de la FC
45
Contrôle nerveux de la FC
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FC et DC, à inotropisme constant
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Effet de la FC et courbes P/V
http//mphywww.tamu.edu/davis/models/pvmodel.html
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Adaptation physiologique

• Réponse cardio-vasculaire à leffort
• Toutes les actions (contractions musculaires
  actions cardiovasculaires) sont mises en uvre
  par le cortex moteur (puis hypothalamus, centres
  bulbaires, S et paraS)
• Tachycardie par activation sympathique
  généralisée
• Hausse des catécholamines circulantes qui
  augmentent linotropisme et létat lusitrope du
  cur
• Activation sympathique vasculaire
• Musculaire, vasodilatatrice
• Autres territoires, vasoconstriction
• Forte augmentation du DC (gt25 L/min)
• Doù augmentation du retour veineux et
  augmentation de PA, inotropisme (Starling)

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Adaptation physiologique

• Réponse au passage en orthostatisme
• Baisse brutale PA dans partie sup du corps et
  séquestration de sang dans le secteur veineux
  capacitif des membres inf
• Activation des barorécepteurs, chute du tonus
  paraS et activation Sympathique intense
• Tachycardie
• Hausse des catécholamines circulantes
• Qui augmentent linotropisme et létat lusitrope
  du cur
• Qui entraînent une vasoconstriction artérielle et
  veineuse

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Choc septique

• Brusque baisse des résistances vasculaires
  systémiques
• Hypotension
• Mise en jeu des barorécepteurs artériels et
  cardiaques, des chémorécepteurs
• Tachycardie réflexe
• Hausse initiale du DC par
• Baisse de post-charge
• Tachycardie
• Malgré baisse constante et précoce de létat
  inotrope et lusitrope du myocarde
• Diminution secondaire du DC par
• Insuffisance de pré-charge
• Diminution de létat inotrope et lusitrope du
  myocarde

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Conclusion DC FC x VES