Système cardiovasculaire 

Le système cardio-vasculaire est composé essentiellement du cœur et des vaisseaux sanguins (artères, veines, capillaires). Il permet la circulation du sang dans le corps et l’apport d’oxygène et nutriments à l’ensemble des cellules. L’organe moteur de ce système est le cœur.

Anatomie du cœur

Le cœur est un organe musculaire creux, qui constitue l’élément moteur central de la
circulation du sang. Il est situé dans la partie médiane et gauche du thorax, entre les deux poumons. Il assure la circulation sanguine dans le corps grâce à ses contractions régulières. Il se compose de quatre cavités contenues dans une enveloppe, le péricarde : deux oreillettes et deux ventricules, chaque oreillette étant séparée du ventricule sous-jacent par une valvule : à droite, la valvule tricuspide, constituée de trois feuillets ; à gauche, la valvule mitrale, constituée de deux feuillets. Les valves s’insèrent sur la paroi du ventricule correspondant par des cordages rattachés à des protubérances musculaires appelées piliers [3]. Il existe aussi des valves d’échappement qui assurent la communication entre le ventricule droit et l’artère pulmonaire (valve pulmonaire), ainsi qu’entre le ventricule gauche et l’aorte (valve aortique). Ces deux valves se trouvent à l’entrée de l’artère pulmonaire et de l’aorte respectivement [4].

Conduction électrique du cœur

La stimulation électrique d’une cellule musculaire détermine l’apparition d’une activité électrique et mécanique. Sous l’effet de la stimulation, la surface cellulaire se dépolarise rapidement, ce qui donne lieu à un courant électrique, qui entraine la contraction. Puis la phase de repolarisation survient, plus lente, ramenant la cellule dans son état électrique initial. Le courant électrique (quelques millivolts) naît en un point précis du cœur (de l’ordre de quelques millimètres de diamètre), appelé nœud sinusal, situé au sommet de l’oreillette droite ; c’est là où débute l’activation électrique rythmique du cœur. Il y a aussi le nœud auriculo ventriculaire (appelé nœud d’Aschoff-Tawara), situé à la jonction auriculo-ventriculaire. Il s’agit d’un tissu spécialisé permettant la transmission et le filtrage de l’activité électrique auriculaire (de l’oreillette) aux ventricules ; grâce à lui une stimulation auriculaire trop rapide n’est que partiellement transmise [5].

Le nœud auriculo ventriculaire est relié au faisceau de His (à la partie haute du septum inter ventriculaire) qui se divise en deux branches, allant vers les ventricules droit et gauche.

L’influx électrique prend naissance dans le nœud sinusal (ou sinus auriculaire, siégeant dans l’oreillette droite), puis envahit les deux oreillettes, atteint le nœud auriculo-ventriculaire (situé à la jonction entre oreillettes et ventricules). L’influx électrique est alors véhiculé par le faisceau de His, pour atteindre la totalité des ventricules jusqu’à la pointe du cœur   [5]. Les cellules cardiaques sont entourées d’une membrane qui permet le passage de différents ions, ce qui engendre des différences de concentration de part et d’autre de cette membrane cellulaire [6].

Le sodium (Na+) est 10 fois plus concentré à l’extérieur qu’à l’intérieur de la membrane, par contre la concentration intracellulaire de potassium (K+) est 30 fois supérieure qu’à l’extérieur de la cellule et enfin le calcium (Ca++) est très concentré à l’extérieur par rapport à l’intérieur. Les différences de concentration de ces particules chargées électriquement aboutissent à des différences de potentiel entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane cellulaire. Au repos, l’intérieur de la cellule est chargé négativement avec une différence de potentiel de -90mV ce qui est connu par le potentiel de repos . Lorsque la cellule est excitée par un stimulus électrique, mécanique ou chimique, des modifications transitoires de la membrane vont aboutir à une entrée brutale de sodium, suivie d’une entrée de calcium et d’une sortie de potassium. La différence de potentiel passe alors de -90mV à environ +20mV. C’est le potentiel d’action [6]. Lors de la contraction des cellules cardiaques, des échanges ioniques se déroulent et définissent ainsi le potentiel d’action , qui comprend 5 phases successives : La phase 0 ou dépolarisation rapide : après une excitation électrique au-dessus du seuil d’activation de la cellule, un flux rapide d’ions Na+ rentre dans la cellule et inverse rapidement la polarité de la cellule.

La phase 1 ou début de repolarisation : elle est caractérisée par une repolarisation rapide et de courte durée, due à l’inactivation des canaux Na+ et au flux sortant d’ions de potassium K+. La phase 2 ou plateau : elle correspond à la phase de repolarisation lente. Elle est due à l’entrée lente des ions Ca++ dans la cellule qui atténue l’influence des canaux K+ continuant à sortir, ralentissant ainsi la phase de repolarisation.

La phase 3 ou repolarisation : elle correspond à la phase de repolarisation finale, et se caractérise par la fermeture de canaux ioniques spécifiques qui ramène la cellule au potentiel de repos original. Durant cette phase, les ions K+ sont toujours sortants tandis que le potentiel de la cellule tend vers son seuil de repos. La phase 4 : elle correspond au potentiel de repos, où la cellule est plus facilement excitable.

Dans un second temps les mécanismes servant à rétablir les différences de concentration vont se réactiver et rétablir les différences de concentration de part et d’autre de la membrane : C’est la phase de repolarisation de la cellule au cours de laquelle la cellule ne peut pas réagir à une nouvelle stimulation. C’est la période réfractaire .

L’activité mécanique du cœur

C’est le cycle cardiaque qui est la succession des phases de contraction (systole) éjectant le sang hors du ventricule gauche et des phases de relaxation (diastole) permettant le remplissage de la cavité cardiaque [7].

Au cours de la systole auriculaire, les oreillettes se contractent et éjectent du sang vers les ventricules (remplissage actif). Une fois le sang expulsé des oreillettes, les valves auriculoventriculaires entre les oreillettes et les ventricules se ferment. Ceci évite un reflux du sang vers les oreillettes. La fermeture de ces valves produit le son du battement du cœur [7].

La systole ventriculaire implique la contraction des ventricules, expulsant le sang vers le système circulatoire. Une fois le sang expulsé, les deux valves sigmoïdes – la valve pulmonaire à droite et la valve aortique à gauche se ferment. Ainsi le sang ne reflue pas vers les ventricules. La fermeture des valvules sigmoïdes produit un deuxième bruit cardiaque plus aigu que le premier. Pendant cette systole les oreillettes maintenant relâchées, se remplissent de sang [7].

Enfin, la diastole est la relaxation de toutes les parties du cœur, permettant le remplissage (passif) des ventricules, par les oreillettes droites et gauches et depuis les veines caves et pulmonaires .

Le cœur passe un tiers (1/3) du temps en systole et deux tiers (2/3) en diastole. L’expulsion rythmique du sang provoque ainsi le pouls que l’on peut tâter .

Synchronisation des sons du PCG sur l’ECG

Naturellement, l’activité mécanique cardiaque est synchronisée sur l’activité électrique du cœur. Les sons enregistrés sur le phonocardiogramme sont alors synchronisés sur ceux de l’´électrocardiogramme . Ainsi le bruit B1 apparait à la fin du pic R et le bruit B2 à la fin du segment ST de l’ECG, quant aux bruits B3 et B4, ils prennent naissance respectivement à la fin de l’onde P et au milieu de la phase diastolique de l´électrocardiogramme (la phase du repos cardiaque). Par conséquent la localisation automatique de ces oscillations morphologiques du PCG peut se faire par fenêtrage à partir de la localisation des composantes PQRST de l’électrocardiogramme .