Cardiogramme
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Relation pression – volume (P/V)

Boucle Pression / Volume

La définition physique du travail est le produit d’une force (F) par un déplacement (D) ou d’une pression (P) par un volume (V):

Travail = Force · Distance en : g · cm
Travail = Pression · Volume en: (g / cm2) · cm3 (= g · cm)

Un graphique comportant le volume ventriculaire en abscisse et la pression générée en ordonnée illustre un cycle cardiaque sous la forme d’un quadrilatère dont la surface est l’équivalent du travail éjectionnel et dont les côtés correspondent à la contraction isovolumétrique, à l’éjection systolique, à la relaxation isovolumétrique et au remplissage diastolique (Figure 5.48A).

En variant la précharge de l’individu observé, on obtient une famille de courbes isomorphes mais de surfaces différentes correspondant à des remplissages différents. Cependant, tous les points télésystoliques (points 3) apparaissent alignés sur une quasi-droite (Figure 5.48B). Cette courbe est l’élastance maximale (Emax) du ventricule, dont la pente est une expression de la contractilité du ventricule ; sa valeur normale est 4.0 - 5.5 mmHg/ml pour le VG [10,341]. Elle a été dénommée élastance par analogie à un élastique qui serait tendu en télédiastole et dont le retour à la dimension de base représenterait l’éjection systolique. Elle est indépendante de la précharge, mais faiblement sensible à la postcharge. Cette ligne ne rejoint pas l’abscisse (volume) au zéro de l’ordonnée (pression), mais à un point V0 non-nul, qui représente le volume ventriculaire résiduel; ce dernier varie selon le degré de dilatation du ventricule, et déplace l’ensemble de la boucle vers la droite lorsqu’il augmente [341].

Une augmentation de la précharge déplace le point télédiastolique (point 1) vers le haut et vers la droite en suivant la relation pression-volume diastolique qui n’est autre que la compliance ventriculaire. Cette dernière est curvilinéaire : très horizontale à bas volume de remplissage, elle se redresse progressivement lorsque le volume ventriculaire augmente (voir Figure 5.67). Si la contractilité reste inchangée, une diminution de postcharge augmente le volume éjecté alors qu’une augmentation le diminue; ce dernier phénomène est beaucoup plus marqué à basse contractilité, puisque la pente Emax est faible et que de petites variations de l’ordonnée (pression) se traduisent par de fortes variations de l’abscisse (volume) [188].

Le travail cardiaque externe (TCE) est défini par la surface de la boucle pression-volume (Travail = Pression · Volume) ; c’est le travail fourni lors de l’éjection. Le travail cardiaque interne (TCI) est représenté par la surface triangulaire comprise entre la compliance, l’élastance et la ligne de relaxation isovolumétrique (triangle compris entre les points 0 – 4 – 3) (Figure 5.49A). Il représente le travail nécessaire à la mise sous pression du système ventriculaire. D’un point de vue énergétique, le travail cardiaque externe nécessité par l’éjection consomme les 30-40% de la mVO2 totale. Le travail interne de pression consomme également 30-40% de la mVO2, et les flux ioniques intracellulaires le 20% restant. Seule la composante éjectionnelle fournit un travail externe. L’efficience du moteur ventriculaire est le rapport du travail fourni (éjection) par rapport à la mVO2 totale (TCE + TCI) ; elle est donc de 30-40%, ce qui est un bon rendement pour un moteur [290]. Une surcharge de pression déplace la boucle P/V éjectionnelle vers le haut et vers la droite (Figure 5.49B); pour conserver la même surface (travail éjectionnel identique), la boucle devient plus étroite. Le volume éjecté est alors plus petit. Par contre, le travail interne de pression a augmenté de manière considérable. L’efficience du ventricule a diminué. La surcharge de pression est énergétiquement plus coûteuse qu’une surcharge de volume, et la postcharge a une influence considérable sur l’efficience mécanique du myocarde et sur sa consommation d’O2. Les ventricules sont plus performants comme pompe-volume que comme pompe-pression. On comprend dès lors l’importance de baisser la postcharge lors d’insuffisance ventriculaire.

Lorsqu’on dispose d’un cathéter pulmonaire de Swan-Ganz, on peut calculer le travail ventriculaire par la formule : LVSW (left ventricular stroke work) = [1.36 · (PAM – PAPO) ·VS] / 100 (en g · m).

La relation pression-volume télésystolique est un excellent indice de l’état inotrope du ventricule: une intervention inotrope positive augmente la pente de la courbe Emax, donc augmente le travail fourni et la pression télésystolique (Pts) atteinte par le ventricule, alors qu’un effet inotrope négatif les abaisse. La pente de la courbe diastolique (compliance) peut être modifiée par la pathologie ou la thérapeutique; un effet lusitrope positif déplace la relation pression-volume diastolique vers le bas et vers la droite (compliance augmentée). Un effet lusitrope négatif déplace la courbe vers le haut et vers la gauche (compliance diminuée): les pressions de remplissage sont plus élevées. Lors d’insuffisance cardiaque, la pente Emax est abaissée et la courbe de compliance élevée (Figure 5.50). Le volume systolique est abaissé, et le travail éjectionnel fourni est minime. Dans un ventricule insuffisant, l’efficience devient très faible parce que le volume éjecté est petit mais les pressions de remplissage élevées ; le TCE est beaucoup plus petit que le TCI.

 

Valvulopathies

La boucle P/V est très utile pour illustrer les conditions hémodynamiques créées par les valvulopathies.

  • Sténose aortique (Figure 5.51) : surcharge de pression. L’augmentation du stress de paroi oblige le VG à travailler à très haute pression ; à travail externe identique, le volume éjecté est plus faible. Le travail interne de pression étant très augmenté, l’efficience du VG est diminuée bien que la pression générée soit élevée ; la compliance est diminuée à cause de l’hypertrophie concentrique.
  • Sténose mitrale (Figure 5.52) : précharge restrictive. Le remplissage du VG est défectueux, le volume éjecté est faible, le VG est petit ; le travail externe est faible.
  • Insuffisance mitrale (Figure 5.53) : surcharge de volume à basse pression. La précharge est élevée mais elle a lieu sous faible pression (pression moyenne de l’OG) ; la postcharge est très basse et la phase de contraction isovolumétrique est quasi-absente parce que l’IM laisse fuir le volume éjecté dès que la PVG dépasse la POG, largement avant l’ouverture de la valve aortique. Les conditions de travail du VG sont excellentes (postcharge basse, précharge élevée) et le volume éjecté est élevé (mais une partie retourne en arrière dans l’OG); la fraction de régurgitation est proportionnelle à la PA systémique: l’IM augmente si les RAS s’élèvent.
  • Insuffisance aortique (Figure 5.54) : surcharge de volume à pression aortique diastolique. La précharge est excessive à cause du remplissage diastolique par la fuite aortique qui a lieu sous une pression élevée (PA diast), ce qui déplace la courbe de compliance vers le haut. Le volume du VG est très augmenté (l’IA induit les plus volumineux VG); le stress de paroi est augmenté à cause de la dilatation ventriculaire. La postcharge, qui dépend des résistances artérielles, règle le volume éjecté. Si les RAS s'élèvent la régurgitation augmente.

Comme l’illustrent les boucles P-V, chaque valvulopathie présente des caractéristiques hémodynamiques particulières. En clinique, ceci implique de rechercher les conditions hémodynamiques qui sont favorables à l’équilibre circulatoire. Pour l’anesthésiste et le réanimateur, il est capital de comprendre ces contraintes afin d’assurer la meilleure stabilité dans la prise en charge des malades. D’une manière générale, il faut maintenir une précharge et postcharge élevées et une fréquence normale dans les sténoses (Figure 5.55), mais une postcharge basse et une fréquence élevée dans les insuffisances (Figure 5.56). Compte tenu des conditions de charge particulières, les dimensions du ventricule sont le meilleur critère pronostique du point de vue fonctionnel : diamètre télédiastolique dans les sténoses et diamètre télésystolique dans les insuffisances. Plus le VG est grand, plus le risque de dysfonction est élevé.

 

Relation Pression / Volume

La boucle P/V est une représentation graphique des conditions de travail ventriculaire au cours d’un cycle cardiaque. Le travail du VG est réparti en travail externe d’éjection (30-40% du travail total), travail interne de pression (40-50%) et en travail biochimique cellulaire (20%). La pente de la courbe d’élastance maximale (Emax) est un excellent indice de contractilité. La forme de la boucle et la répartition du travail externe/interne sont typiques de chaque cardiopathie (dysfonction ventriculaire, valvulopathies).

 

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