Débit cardiaque, fréquence cardiaque et volume d'éjection systolique

Le débit cardiaque est le volume de sang pompé par le cœur par minute et correspond au produit de la fréquence cardiaque et du volume d'éjection systolique. Pendant l'exercice, il peut augmenter de plusieurs fois par rapport au repos, à mesure que la fréquence cardiaque s'élève et que le volume d'éjection systolique augmente, fournissant ainsi le moteur central qui achemine l'oxygène aux muscles en activité. La contribution respective de la fréquence cardiaque et du volume d'éjection systolique, ainsi que la manière dont ils atteignent leurs limites maximales, définit la contrainte centrale de la capacité d'exercice de l'ensemble du corps.

Definition

Le débit cardiaque est la quantité de sang éjectée par le cœur par minute, égale à la fréquence cardiaque multipliée par le volume d'éjection systolique ; le volume d'éjection systolique est le sang éjecté par battement, et la fréquence cardiaque est le nombre de battements par minute.

Scope

Ce sujet aborde la définition du débit cardiaque, le comportement distinct de la fréquence cardiaque et du volume d'éjection systolique du repos à l'exercice maximal, les mécanismes qui augmentent chacun d'eux, et la manière dont leur produit détermine l'apport en oxygène. Il les traite comme de la physiologie de référence et ne fournit pas de seuils de test ni de prescriptions d'entraînement.

Core questions

• Dans quelle mesure le débit cardiaque augmente-t-il du repos à l'exercice maximal, et qu'est-ce qui en détermine le plafond ?
• Comment la fréquence cardiaque et le volume d'éjection systolique évoluent-ils chacun à mesure que l'intensité de l'exercice augmente ?
• Quels mécanismes augmentent le volume d'éjection systolique pendant l'exercice dynamique ?
• Pourquoi le débit cardiaque central est-il considéré comme une limite principale à la consommation maximale d'oxygène ?

Key concepts

• Le débit cardiaque est égal à la fréquence cardiaque multipliée par le volume d'éjection systolique
• Mécanisme de Frank-Starling et retour veineux
• Fraction d'éjection et volume télédiastolique
• Fréquence cardiaque maximale
• Plateau du volume d'éjection systolique
• Principe de Fick reliant le débit à la consommation d'oxygène

Mechanisms

Au début de l'exercice, le retrait parasympathique suivi d'une augmentation de l'activité sympathique accroît la fréquence cardiaque, tandis que la pompe musculaire et la vasoconstriction veineuse améliorent le retour veineux ; un remplissage accru (mécanisme de Frank-Starling) associé à une contractilité augmentée élève le volume d'éjection systolique (Rowell, 1974). Le volume d'éjection systolique augmente fortement à des intensités faibles à modérées, puis tend à atteindre un plateau, de sorte que les augmentations supplémentaires du débit cardiaque à haute intensité dépendent largement de la fréquence cardiaque (Åstrand et al., 1964). Le débit cardiaque maximal est atteint lorsque la fréquence cardiaque maximale coïncide avec un volume d'éjection systolique quasi maximal, et cette capacité centrale de délivrance d'oxygène est un déterminant principal de la consommation maximale d'oxygène (Joyner & Casey, 2015).

Clinical relevance

Le comportement du débit cardiaque, de la fréquence cardiaque et du volume d'éjection systolique sous-tend l'interprétation des tests d'effort et aide à expliquer comment une fonction de pompe réduite peut limiter la tolérance à l'exercice. Cette entrée est une physiologie de référence descriptive et n'est pas destinée à guider le diagnostic, le pronostic ou le traitement individuel.

Evidence & guidelines

Les descriptions quantitatives proviennent d'études classiques de physiologie invasive et de revues de synthèse plutôt que de directives cliniques. Åstrand et ses collègues ont mesuré le débit cardiaque lors de travaux sous-maximaux et maximaux, et la revue de Rowell intègre ces données dans le tableau plus large du contrôle circulatoire.

History

La mesure directe du débit cardiaque pendant l'effort, utilisant la dilution de colorant et le principe de Fick, a établi au milieu du XXe siècle comment le débit cardiaque s'adapte à l'intensité de l'exercice. L'étude de 1964 d'Åstrand et de ses collègues est une description de référence du débit cardiaque pendant le travail sous-maximal et maximal, et des revues ultérieures ont situé ces découvertes dans le cadre du contrôle intégré de la circulation.

Debates

Le volume d'éjection systolique atteint-il réellement un plateau pendant l'exercice en position verticale ?

La question de savoir si le volume d'éjection systolique atteint un plateau à intensité modérée ou continue d'augmenter jusqu'à l'effort maximal a été débattue, la réponse dépendant de la posture, de la condition physique et de la méthode de mesure ; lors d'un exercice dynamique en position verticale, un plateau est généralement observé.

Key figures

• Per-Olof Åstrand
• Bengt Saltin
• Loring Rowell
• Michael Joyner

Seminal works

• astrand-1964
• rowell-1974
• joyner-casey-2015

Frequently asked questions

Comment le débit cardiaque est-il calculé ?

Le débit cardiaque est égal à la fréquence cardiaque multipliée par le volume d'éjection systolique, il reflète donc à la fois la vitesse à laquelle le cœur bat et la quantité de sang qu'il éjecte à chaque battement.

Est-ce la fréquence cardiaque ou le volume d'éjection systolique qui est le moteur de l'augmentation du débit cardiaque pendant l'exercice ?

Les deux y contribuent, mais le volume d'éjection systolique augmente principalement à des intensités plus faibles et tend à atteindre un plateau, de sorte que les augmentations du débit cardiaque à haute intensité dépendent largement de l'augmentation continue de la fréquence cardiaque.