Contraction et mécanique du muscle cardiaque

La contraction et la mécanique du muscle cardiaque décrivent comment le signal électrique de chaque battement cardiaque est converti en force mécanique. Le calcium pénétrant dans le cardiomyocyte déclenche la libération d'une plus grande quantité de calcium des réserves internes, ce qui entraîne le glissement des filaments d'actine et de myosine et produit la contraction qui éjecte le sang. La relation entre le remplissage, la force et l'éjection régit la puissance de pompage du cœur.

Definition

La contraction et la mécanique du muscle cardiaque désignent les processus moléculaires et mécaniques — le couplage excitation-contraction, le cycle des ponts transversaux et le comportement pression-volume du cycle cardiaque — par lesquels le myocarde développe une force et éjecte le sang.

Scope

Ce sujet aborde le sarcomère et les protéines contractiles, le couplage excitation-contraction et la libération de calcium induite par le calcium, le rôle du réticulum sarcoplasmique, le cycle cardiaque avec ses relations pression-volume, ainsi que les déterminants de la performance contractile tels que la précharge, la postcharge et la contractilité. Il s'agit de physiologie descriptive et ne fournit pas de conseils de traitement.

Core questions

• Comment le potentiel d'action est-il traduit en contraction mécanique ?
• Quel rôle le calcium joue-t-il dans le déclenchement et la relaxation du battement cardiaque ?
• Comment la précharge, la postcharge et la contractilité influencent-elles la performance de pompage ?
• Comment les phases du cycle cardiaque sont-elles liées aux pressions et volumes des cavités ?

Key concepts

• Sarcomère et protéines contractiles (actine, myosine, troponine)
• Couplage excitation-contraction
• Libération de calcium induite par le calcium et le réticulum sarcoplasmique
• Cycle des ponts transversaux
• Précharge, postcharge et contractilité
• Relation de Frank-Starling et la boucle pression-volume

Mechanisms

La dépolarisation de la membrane ouvre les canaux calciques de type L ; le faible afflux de calcium déclenche une libération plus importante du réticulum sarcoplasmique via les récepteurs de la ryanodine — la libération de calcium induite par le calcium. Le calcium se lie à la troponine C, libérant l'actine pour interagir avec la myosine, et le cycle des ponts transversaux raccourcit le sarcomère. La relaxation s'ensuit lorsque le calcium est repompé dans le réticulum sarcoplasmique et expulsé de la cellule (Bers, 2002 ; Bers, 2014). Au niveau de l'organe, un remplissage diastolique plus important étire le myocarde et augmente la force de la contraction suivante (la relation de Frank-Starling), et le cycle cardiaque peut être représenté comme une boucle pression-volume dont la forme reflète la précharge, la postcharge et la contractilité.

Clinical relevance

Les mesures de la fonction contractile et le cadre pression-volume sont les concepts de référence pour l'évaluation de la performance systolique et diastolique. Ce sujet décrit la mécanique normale de la contraction et a un but éducatif ; il ne constitue pas une base pour un diagnostic ou une thérapie individuelle.

Evidence & guidelines

La physiologie contractile est fondée sur des revues fondamentales du couplage excitation-contraction (Bers, 2002 ; Bers, 2014) et des manuels de physiologie cardiaque standard (Katz, 2010 ; Opie, 2004). Ce sujet résume la mécanique normale et n'est pas une ligne directrice clinique.

History

Les théories du glissement des filaments et des ponts transversaux de la contraction musculaire, développées dans les années 1950 et 1960, ont été étendues au muscle cardiaque et liées à la gestion du calcium dans les décennies suivantes. La relation de Frank-Starling, décrite au tournant du XXe siècle, demeure la pierre angulaire au niveau de l'organe, reliant le remplissage à la force d'éjection.

Key figures

• Donald M. Bers
• Andrew F. Huxley
• Hugh Huxley
• Otto Frank
• Ernest Starling

Seminal works

• bers-2002
• bers-2014

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la libération de calcium induite par le calcium ?

Une petite quantité de calcium entrant dans la cellule pendant le potentiel d'action déclenche une libération beaucoup plus importante de calcium du réticulum sarcoplasmique, ce qui active réellement les protéines contractiles.

Qu'est-ce que la relation de Frank-Starling ?

Dans les limites physiologiques, un remplissage plus important du ventricule étire le muscle cardiaque et augmente la force de la contraction suivante, de sorte que le cœur éjecte ce qu'il reçoit.