Dr Jean-Guillaume DILLINGER

Cardiologie – Physiologie – Explorations fonctionnelles – CREATIF – Hôpital Lariboisière – AP-HP

Débit cardiaque et

ses déterminants

L2 – UE13 Physiologie cardiovasculaire

Plan

1. Rappels

2. Le débit cardiaque

3. Le cœur et le cycle cardiaque

4. Les déterminants du débit cardiaque

5. Adaptation du débit en physiopathologie

6. Références1. Manuel de PHYSIOLOGIE CARDIO-VASCULAIRE intégrée, Michel Dauzat et al., Sauramps médical

2. ATLAS DE POCHE DE PHYSIOLOGIE, S. Silbernagl & A. Despopoulos, Médecine – Sciences

Flammarion

3. Comprendre la physiologie , Etienne-Paul d’Alché, Médecine – Sciences Flammarion

4. Fondamentaux de la pathologie cardiovasculaire, Ariel Cohen et al., Elsevier Masson

1. Rappels

Le coeur = la pompedu système cardiovasculaire

Veine cavesupérieure

Veine caveinférieure

Oreillettedroite

Aorte

Artère pulmonairegauche

Veines pulmonairesgauches

Ventricule droit

Oreillettegauche

Ventriculegauche

VGOGVP

CirculationSystémique

(hautespressions)

OD

VCSVCI

VDAP

Coeur Gauche

Coeur Droit

Ao

CirculationPulmonaire

(bassespressions)

RVSRVP

Artères

ArtèresVeines

Veines

PA syst

90 mmHg

PA pulmonaire

15 mmHg

Le système cardiovasculaire

2. Le débit cardiaque

Le Débit Cardiaque

1) Qc = VES x FC

2) Qc = PA / RV

3) Qc = VO2/DAVO2

(1ère définition)

Débit Cardiaque

Volume d'Ejection Systolique x Fréquence Cardiaque

70 mL x 70 /min

~ 5 ± 1 L/min

Télé-Diastole

Télé-Systole

Les volumes cardiaques

VES = VTD – VTS

Répartitiondu débit

cardiaqueau repos :

Environ5 000 mL/min

Myocarde: 250 mL/min (5%)

Muscles Squelettiques: 850 mL/min (16%)

Cerveau:750 mL/min (15%)

Peau: 450 mL/min (8%)

Rein:1200 mL/min (22%)

Circulation Hépato-Splanchnique:1500 mL/min (28%)

Reste: 350 mL/min (6%)

50%

Le Débit Cardiaque

1) Qc = VES x FC

2) Qc = PA / RV

3) Qc = VO2/DAVO2

(2ème définition)

Relation entre débit cardiaque, pression artérielle

et résistances vasculaires

U = R x I

ΔP = RV x Qc

Qc = ΔP / RV

Le débit est le même en tout point du circuit donc…

Qc = ΔPsyst / RVsyst = ΔPpulm / RVpulm (Equation de continuité)

(Loi d’Ohm)

VGOGVP

CirculationSystémique

(hautespressions)

OD

VCSVCI

VDAP

Coeur Gauche

Coeur Droit

Ao

CirculationPulmonaire

(bassespressions)

RVSRVP

Artères

ArtèresVeines

Veines

PA syst

90 mmHg

PA pulmonaire

15 mmHg

Le système cardiovasculaire

Relation entre débit cardiaque, pression artérielle

et résistances vasculaires

U = R x I

ΔP = RV x Qc

Qc = ΔP / RV

Le débit est le même en tout point du circuit donc…

Qc = ΔPsyst / RVsyst = ΔPpulm / RVpulm (Equation de continuité)

(Loi d’Ohm)

(Loi de Darcy)

PAsytémique = RVS x Qc

PApulm = RVP x Qc

Relation entre débit cardiaque, pression artérielle

et résistances vasculaires

Qc = ΔPsyst / RVsyst = ΔPpulm / RVpulm

Tête, Cou

Membres supérieurs

Bronches

Rate

Mésentère

TubulesGlomérules

Tronc, Pelvis

Membres inférieurs

Foie

Coronaires

Poumons

Michel Dauzat

Les résistances vasculaires :en série ou en parallèle ?

VG OG VP

Circulation Systémique

(hautes pressions)

OD

VCS VCI

VD AP

Coeur Gauche

Coeur Droit

Ao

Circulation Pulmonaire

(basses pressions)

RVS RVP

Artères

Artères Veines

Veines

PA syst

90 mmHg

PA pulmonaire

15 mmHg

Lesystèmecardiovasculaire

Les deux circulations sont en série

ΔP = ΔP1 +ΔP2+ ΔP3

ΔP = (R1xQc) +(R2xQc) + (R3xQc)

RxQc = (R1xQc) +(R2xQc) + (R3xQc)

R = R1 + R2 + R3….

RV totale = RV systémiques + RV pulmonaires

La boucle circulatoire

Pinitiale P1 P2 P3=Psortie

R1 R2 R3

PAo POGQc Qc

La circulation systémique

Pinitiale

P1

P3

PAo PODQc Qc

P2

R1

R2

R3

P1=P2=P3=Psortie

Les organes sont branchés en parallèle

Qc= Q1+Q2+Q3ΔP/R = ΔP1/R1 +ΔP2/R2+ ΔP3/R3

1/RV systémique = 1/RV1 + 1/RV2 +1/RV3

Le Débit Cardiaque

1) Qc = VES x FC

2) Qc = PA / RV

3) Qc = VO2/DAVO2(3ème définition)

Mesure du Débit Cardiaque(Méthode de Fick)

Cv02=16mL/100mL

= 160 mL/L

Ca02=20mL/100mL

= 200 mL/L

DAVO2= 4 mL/100mL= 40 ml/L

VO2=200mL/min

40 mL/L x Q (L/min) = 200 mL/minDAVO2 x Q (L/min) = VO2

Q = VO2/DAVO2 = 200/40 = 5 L/min

3. Le cycle cardiaque

Diastasis

Le Cycle

Cardiaque

Volume

Télédiastolique

Contraction Isovolumique

Volume

Télédiastolique

SystoleAuriculaire

VolumeTélésystolique

EjectionVentriculaire

VolumeTélésystolique

RelaxationIsovolumique

RemplissageRapide

REMPLISSAGEDES VENTRICULES

CONTRACTION

RELAXATION

4 phases:- Remplissage- Contraction isovoluminique- Ejection- Relaxation isovolumique

Diastasis=remplissage lent

Contraction Relaxation DistensionPhysiologie

VolumeVentriculaire

Aortique

Ventriculaire

Pressions

Bruits du Coeur B4

B1B2 B3

Systole DiastoleClinique

Diastasis

B4

B1

PTS

PTD

VTS VTD

Volume

Pression

Travaild'Ejection

Remplissage

Ejection

Relaxationiso-volum.

Contractioniso-volum.

LA BOUCLEPRESSION-VOLUME

Ouverture aorte

Ouverture mitrale

4. Les déterminants du débit cardiaque

La fréquence cardiaque

4. Les déterminants du débit cardiaque

Précharge / remplissage des ventricules

Contraction sans éjection : expérience de Frank

PTS

PTD

VTS VTD

Volume

Pression

Travaild'Ejection

Relaxationiso-volum.

Contractioniso-volum.

Travaild'Ejection

Plus la précharge est grande, plus le VES est grand (Loi de Starling)

VES

VES

Ejection du VES

Volume

PTDVG

Précharge / remplissage des ventricules

Remplissage ventriculaire

• Le remplissage des ventricules dépend de 4 facteurs :

1. Le retour veineux (quantité de sang qui revient au cœur droit par les veines caves)

2. La relaxation (activité de SERCA2a)

3. Les propriétés passives du ventricule (épaisseur & composition du myocarde)

4. La contraction atriale

• La fin du remplissage correspond à la préchargedu ventricule

1. Le retour veineux

POG

PVG

0

10

20

mmHg

2. RELAXATION

3. PROPRIETESPASSIVES DU VG 4. CONTRACTION

DES OREILLETTES

PressionTélé -Diastolique duVentriculeGauche= PTDVG

11

2. RELAXATION

Ca2+-ATPase du sarcolemme = PMCA

« Fuite calcique»

Calséquestrine

Ca2+-ATPase du RS (SERCA)+ Phospholamban (PL)

Canal calcique de type L

Canal calcique du RS= Récepteur de la Ryanodine

Échangeur Na+-Ca2+ = NCX

Cytosol

Tubule T

Membrane cellulaire du myocyte = Sarcolemme

RS Longitudinal

RS Jonctionnel

ZSarcomère Sarcomère

Ca2+

« Synapse »calcique

2 2

3

3

Pression

(mmHg)

Volume (ml)

10

30

DP

DV1 DV2

3. PROPRIÉTÉS PASSIVES DU VENTRICULE :

Compliance/Rigidité ventriculaire

Rigidité = DP / DV = 1 / CCompliance = Capacitance ; Rigidité=Elastance

PTS

PTD

VTS VTD

Volume

Pression

Remplissage

PTDVG

CONTRACTIONDES OREILLETTES

4. CONTRACTION DES OREILLETTES

4. Les déterminants du débit cardiaque

Contractilité / Effet Inotrope

Travaild'Ejection

PTS

PTD

VTS VTD

Volume

Pression

Travaild'Ejection

Remplissage

Relaxationiso-volum.

Contractioniso-volum.

AUGMENTATION DE LA CONTRACTILITE (INOTROPIE)

Ejection

4. Les déterminants du débit cardiaque

Postcharge / contraction des ventricules

PTS

PTD

VTS VTD

Volume

Pression

Travaild'Ejection

Relaxationiso-volum.

Contractioniso-volum.

Travaild'Ejection

Plus la postcharge est grande, plus le VES est petit

Ejection

Contraction des ventricules / postcharge

Contraction/Éjection

Ventriculaire

Ejection ventriculaire et postcharge

3) Résistancesvasculaires

Plus la postcharge est grande plus le VES est petit

Remplissage ventriculaire

1) Pression

2) Rigidité vasculaire

• Une boucle circulatoire

• Une pompe cardiaque

• Ajustement des débits locaux

• Régulation de la pression dans le système

Conclusion

La circulation systémique

Pinitiale

P1

P3

PAo PODQc Qc

P2

R1

R2

R3

P1=P2=P3=Psortie

Les organes sont branchés en parallèle

Qc= Q1+Q2+Q3

ΔP/R = ΔP1/R1 +ΔP2/R2+ ΔP3/R3

1/RV systémique = 1/RV1 + 1/RV2 +1/RV3

PTDVG

(mmHg)

VTDVG (ml)

10

30

DP

DV1 DV2

Compliance/Rigidité vasculaire

R = DP / DV = 1 / C

5. Adaptation du débit en

physiopathologie

Le choc cardiogéniqueContractilité (ex: IDM)

VES

Qc = VES x FC

FC

Qc (mais insuffisament)

Index cardiaque < 2,2L/min/m2

RV (vasoconstriction) mais insuffisant

PA = Qc x RV

PA

Le choc anaphylactique

Vasolidatation brutale avec RV

PA = Qc x RV

Qc = VES x FC

FC mais VTD donc VES

Qc mais insuffisament

PA

Le choc hypovolémique

Perte brutale volume sanguin (hémorragie)

Diminution de la pression

RV (malgré vasoconstriction reflexe)

FC mais VTD donc VES

Qc mais insuffisament

PA = Qc x RV

PA

• Définitions du débit cardiaque

• Les déterminants du débit cardiaque

• Fréquence cardiaque

• Remplissage VG

• Contractilité

• Post-charge

• Comprendre les situations physiopathologiques

Conclusion