Coeur : Propriétés électriques des cellules cardiaques

Question 1

Quel est le chemin du sang pauvre en O2? Et celui du sang riche en O2?

Answer 1

Le sang pauvre en O2 amené par les veines caves
supérieure et inférieuse, arrive dans l’oreillette
(“atrium”) droite et il est propulsé par le ventricule droit vers le poumon.

Le sang riche en O2 revient dans l’oreillette
gauche et est propulsé par le ventricule gauche à
travers l’aorte vers la grande circulation.

Question 2

Quelles sont les étapes de la circulation sanguine (8 étapes)?

Answer 2

1. Le sang désoxygéné entre dans le coeur par
   les veines caves supérieure et inférieure et
   remplit l’oreillette droite.
2. Le sang passe au travers de la valve tricuspide (AV droite) dans le ventricule droit.
3. Le ventricule droit expulse le sang via la valve
   pulmonaire semi-lunaire dans le tronc
   pulmonaire puis dans les artères pulmonaires
   droite et gauche, où il va cheminer dans les
   poumons pour permettre les échanges gazeux
   avec les tissus pulmonaires.
4. Le sang réoxygéné est pris en charge par les
   veines pulmonaires qui se jettent dans l’oreillette
   gauche.
5. Le sang passe au travers de la valve bicuspide
   (AV gauche) dans le ventricule gauche.
6. Le ventricule gauche expulse le sang via la valve
   aortique semi-lunaire dans l’aorte.
7. L’aorte est à l’origine de tous les vaisseaux
   sanguins du corps, à l’exception de ceux de la
   circulation pulmonaire

Question 3

Qu’est-ce qui assure la séquence des cycles de contraction et de relaxation des cellules cardiaques?

Answer 3

La synchronisation des cycles de contraction (systole) et relaxation (diastole) des différentes cavités est assurée par l’activité électrique du coeur et de son système de conduction.

*Cette activité électrique peut être mesurée à l’aide d’un électrocardiogramme (ECG).

Question 4

Qu’est-ce que l’électrocardiogramme?

Answer 4

L’électrocardiogramme est une mesure externe non invasive et sommative des fluctuations de potentiels périodiques des cellules cardiaques.

L’ECG nous renseigne sur la périodicité de ces fluctuations qui s’enchaînent selon une séquence précise

Question 5

À quoi est liée l’activité électrique du cœur?

Answer 5

Cette activité électrique est liée aux variations de potentiel électrique des cellules spécialisées dans la contraction (cellules musculaires cardiaques = cardiomyocytes) et des cellules spécialisées dans l’automatisme et la conduction. Elle est recueillie par des électrodes à la surface de la peau.

Question 6

Il existe deux principaux types de cellules musculaires cardiaques ou cardiomyocytes, quels sont-ils?

Answer 6

• Cellules conductrices myocardiques (1% des cellules myocardiques)
• Cellules contractiles myocardiques (99% des cellules myocardiques)

Question 7

Quelles sont les caractéristiques des cellules conductrices myocardiques (4)?

Answer 7

—> Initient et propagent le potentiel d’action qui
parcourt le cœur et déclenche les contractions qui
propulsent le sang.

—> Intermédiaires entre du tissu nerveux et du tissu
contractile.

—> Généralement plus petites que les cellules
musculaires avec un diamètre moyen ≈ 8 µm et
longues de 20-30 µm.

—> Contiennent moins de mitochondries, moins de
myofibres, et un plus petit réticulum sarcoplasmique (donc moins contractiles).

Question 8

Pour quoi l’activité électrique du cœur est nécessaire?

Answer 8

L’activité électrique du cœur est nécessaire
pour la contraction (réponse mécanique) du cœur.
L’électrocardiogramme décrit le décours temporel d’un cycle complet.

Question 9

Que possèdent les cellules du noeud SA (sino-auriculaire)?

Answer 9

Les cellules du nœud SA (sino-auriculaire) possèdent une activité électrique automatique (60-100 battements par minute) qui se propage aux oreillettes (« atrial cells »)

Question 10

L’activité électrique du cœur se produit en deux temps, quels sont-ils?

Answer 10

1) L’excitation ou dépolarisation qui est associée à la contraction

2) La repolarisation qui est associée à la relaxation

Question 11

Quel est le type de mouvement qui initie la contraction synchronisée des cellules cardiaques?

Answer 11

Ce sont des mouvements ioniques qui initient la contraction synchronisée des cellules cardiaques

Question 12

Quelles sont les caractéristiques des cellules contractiles myocardiques (4)?

Answer 12

• Oreillettes et ventricules (99% des cellules).
• Cellules cylindriques (diamètre de 10-25 µm et
  longueur de 100 µm).
• Caractérisées par l’alternance de bandes A sombres (myosine) et de bandes I légères (actine) qui forment les sarcomères (unité de contraction) le long de la cellule.
• Les tubules T (transversaux) pénètrent de la
  membrane plasmique (le sarcolemme) vers l’intérieur de la cellule, permettant à l’impulsion électrique de se propager plus rapidement à l’intérieur de la cellule.

Question 13

Comment est le potentiel membranaire des cellules vivantes (3 points)?

Answer 13

1- Toutes les cellules vivantes se caractérisent par une différence de potentiel négative entre le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire.

2- Le potentiel des cellules excitables varie rapidement entre sa valeur négative au repos et une valeur positive atteinte pendant le potentiel d’action.

3- Le gradient chimique des cations K+ et Na+ joue un rôle déterminant dans la valeur du potentiel des cellules.

Question 14

Quelle est la valeur du potentiel membranaire au repos?

Answer 14

-80 mV

Question 15

Les cellules cardiaques sont ________ et peuvent _________ c’est-à-dire que le potentiel membranaire devient positif de façon transitoire: potentiel
d’action membranaire.

Answer 15

• excitables
• se dépolariser

Question 16

Que se passe t-il quand on injecte un courant, des charges positives dans une cellule excitable au repos ?

Answer 16

La cellule se dépolarise.

Question 17

S’il est suffisamment fort, ce changement local de polarité électrique peut générer un potentiel d’action membranaire. Comment réagit le potentiel d’action dans cette situation?

Answer 17

Le potentiel de la cellule passe alors soudainement de -90 mV à +20 mV.

Le potentiel d’action membranaire est un phénomène tout ou rien

Question 18

Quelles sont les 2 réponses cellulaires possibles à un stimulus électrique?

Answer 18

1- réponse passive où le voltage de la cellule est proportionnel au stimulus (plus faible que le potentiel seuil)

2- réponse active où le voltage de la cellule n’est pas une fonction linéaire du courant injecté : le potentiel d’action des cellules excitables est caractéristique du type de cellule et se déclenche à partir d’un stimulus seuil.

Question 19

En conditions physiologiques, le gradient chimique favorise l’entrée d’ions _______ ce qui _______ la cellule. La sortie d’ions _____ favorise la _________.

Answer 19

• Na+
• dépolarise
• K+
• repolarisation

Question 20

Que nécessite le passage des ions à travers la membrane?

Answer 20

Le passage des ions à travers la membrane
nécessite l’ouverture de protéines spécialisées
(canaux ioniques).

Question 21

La concentration de K+ est plus élevée à l’intérieur ou à l’extérieur de la cellule? Et pour Na+? Et pour Ca2+?

Answer 21

K+ = intérieur > extérieur

Na+ = intérieur < extérieur

Ca2+ = intérieur < extérieur

Question 22

Qu’est-ce que l’état polarisé d’une cellule vs hyperpolarisé vs dépolarisé?

Answer 22

Dans les cellules du ventricule, le potentiel de repos (la différence de potentiel entre le milieu extérieur et le milieu intérieur de la cellules) est ≈ -85 mV.
C’est l’état dit polarisé de la cellule.

Quand le potentiel de la cellule devient plus négatif que le potentiel de repos, la cellule est hyperpolarisée.

Quand le potentiel de la cellule devient plus positif que le potentiel de repos, la cellule est dépolarisée.

Question 23

Que représente l’onde P sur l’ECG? Et l’onde QRS?

Answer 23

L’onde P représente la contraction des oreillettes et les ondes QRS, celle des ventricules.

Question 24

Quel est le rôle du cœur? Qu’est-ce que cela requiert?

Answer 24

Son rôle est de pomper le sang oxygéné à travers le corps humain

—> Ceci requiert la contraction coordonnée des 4 grandes cavités (oreillettes et ventricules)

Question 25

L’intégrité de toutes les cellules vivantes eucaryotes est maintenue par quoi?

Answer 25

Par la membrane cellulaire, double couche de phospholipides imperméable à l’eau.

Question 26

Vrai ou faux : Les ions peuvent traverser les membranes bilipidiques même en absence de protéines membranaires de transport.

Answer 26

Faux : Les ions ne peuvent pas traverser les membranes bilipidiques en absence de protéines membranaires de transport (transport = protéines).

Question 27

La perméabilité des molécules à travers les membranes bilipidiques est proportionnelle à quoi?

Answer 27

La perméabilité des molécules à travers les membranes bilipidiques est proportionnelle à leur solubilité dans l’huile. Plus une molécule est hydrophobe et/ou non polaire, plus cette molécule sera soluble dans l’huile et plus elle traversera rapidement les membranes bilipidiques. La perméabilité relative d’un substrat organique ou inorganique se mesure par son coefficient de partition air/lipides.

Question 28

Quelles sont les molécules qui diffusent rapidement à travers les membranes lipidiques? Et pour une diffusion plus lente?

Answer 28

De petites molécules non-polaires telles que les gaz O2 et CO2, diffusent rapidement à travers les membranes lipidiques. La diffusion est toutefois beaucoup plus lente pour les petites molécules polaires, telles que l’eau ou l’urée et encore plus lente pour des molécules non chargées telles que le glucose.

Question 29

Vrai ou faux : Les membranes bilipidiques sont perméables aux molécules chargées telles que les ions, et ce quelque soit leur charge ou leur volume.

Answer 29

Faux : Les membranes bilipidiques pures sont environ 1010 fois plus perméables à l’eau (H20) qu’à de petits cations tels que le Na+ ou le K+. On considère donc qu’elles sont à toutes fins pratiques imperméables aux molécules chargées telles que les ions, et ce quelque soit leur charge ou leur volume.

Question 30

Que sépare la membrane cellulaire?

Answer 30

La membrane cellulaire (bicouche de phospholipides à longues chaînes) est imperméable aux ions et sépare les compartiments intra-et extra-cellulaire.

Question 31

Qu’Est-ce qui est nécessaire pour faciliter le passage des ions et des larges substrats?

Answer 31

Les protéines transmembranaires sont nécessaires pour faciliter le passage des ions et des larges substrats.

Question 32

Que sont les canaux ioniques, quel type de transport? Quels sont leurs rôles (2)?

Answer 32

Canaux ioniques : Protéines transmembranaires de transport passif a) Créent un passage hydrophile continu (cavité aqueuse) pour le passage des ions b) Adoptent des états conformationnels distincts (fermé ou ouvert)

Question 33

Avec quoi s’activent les canaux ioniques? Qu’est-ce qu’ils dominent?

Answer 33

Les canaux ioniques qui s’activent avec la dépolarisation dominent l’activité électronique des cellules musculaires cardiaques (cardiomyocytes). *Les canaux ioniques qui sont responsables de l’activité électrique du coeur sont contrôlés par le voltage. Les transitions de l’état fermé à l’état ouvert ne sont possibles que lorsque le potentiel est favorable.

Question 34

Qu’est-ce qui permet de moduler la valeur du potentiel des cellules?

Answer 34

Les gradients chimiques des cations Na+ et K + modulent la valeur du potentiel des cellules.

Question 35

Quand la cellule est-elle plus perméable au K+? Quand pour le Na+?

Answer 35

Les cellules sont alternativementplus perméables aux ions K+ au potentiel de repos de la cellule (canal K+ ouvert au repos) et plus perméables aux Na+ pendant le potentiel d’action (canal Na+ qui s’ouvre).

Question 36

Le gradient chimique favorise l’entrée d’ions ______ mais le canal est fermé pendant la ______ et s’ouvre seulement quand la ________ est forte.

Answer 36

Le gradient chimique favorise l’entrée d’ions Na+ mais le canal est fermé pendant la diastole et s’ouvre seulement quand la dépolarisation est forte (> potentiel seuil).

Question 37

La forme et la durée (1-200 ms) des potentiels d’action varient en fonction de quoi?

Answer 37

La forme et la durée (1-200 ms) des potentiels d’action varient en fonction du tissu dans lesquels ils sont mesurés. Chaque tissu possède un potentiel d’action qui lui est typique en raison des propriétés spécifiques des canaux ioniques qui s’y retrouvent

Question 38

Quel potentiel d’action est le plus long de tous les types de cellules excitables?

Answer 38

Le potentiel d’action des cardiomyocytes est le plus long de tous les types de cellules excitables

Question 39

L’électrocardiogramme est une mesure sommative de quoi?

Answer 39

L’électrocardiogramme est une mesure sommative des potentiels d’action qui sont propres à chacune des structures qui propagent le signal électrique dans le coeur.

Question 40

Qu’est-ce que le potentiel d’action (PA) intracellulaire?

Answer 40

Mesure du décours temporel des changements de potentiel membranaire par des électrodes intracellulaires dans un tissu isolé.

Question 41

Quel ventricule possède des parois plus épaisses? Pourquoi?

Answer 41

Les parois du ventricule gauche sont plus épaisses parce qu’il pompe le sang à travers tout le corps.

Question 42

Vrai ou faux : Chaque type cellulaire du cœur possède une activité électrique qui lui est propre et un profil de potentiel d’action particulier.

Answer 42

Vrai

Question 43

Avec quoi s’active la phase 4 (DD/If) du potentiel d’action?

Answer 43

Phase 4: Le courant « if » s’active avec l’hyperpolarisation (phase 4 du potentiel d’action du nœud sino-auriculaire, DD ou dépolarisation diastolique) ce qui amène la cellule au-delà de son potentiel seuil.

Question 44

En quoi résulta le courant If?

Answer 44

Le courant If résulte de l’activation du canal HCN.

Question 45

Qu’est-ce que le canal HCN?

Answer 45

HCN est un canal cationique qui fait entrer des ions Na+ quand la cellule est hyperpolarisée (potentiel de la cellule est plus négatif), mais dont l’activité est aussi augmentée lorsque l’AMPc se lie sur sa partie C-terminale.

Question 46

Vrai ou faux : Les cellules du noeud SA et du noeud AV ont un potentiel de repos stable.

Answer 46

Les cellules du noeud SA et du noeud AV n’ont pas de potentiel de repos stable. Ces cellules se dépolarisent constamment d’où leur rôle de pacemaker cardiaque.

Question 47

L’activité du canal HCN est sous quel type de contrôle?

Answer 47

L’activité du canal HCN est sous le double contrôle hormonal des catécholamines: noradrénaline (NE) et acétylcholine (Ach).

Question 48

Par quoi est activé le canal HCN?

Answer 48

Le canal HCN est activé par la liaison de l’ AMPc dans sa région intracellulaire.

Question 49

Quelle est la conséquence de l’activation du courant If par l’AMPc intracellulaire?

Answer 49

En raison de l’activation du courant « if » par l’AMPc intracellulaire, l’activité du nœud SA est stimulée par le système sympathique.

Question 50

Expliquer ce qui se passe quand HCN est activé? Et lorsque que HCN a une activation lente?

Answer 50

—> GPCR bêta1-adrénergique (Gas) = augmentation courant If = HCN activé = courant dépolarisant qui accélère le rythme cardiaque —> GPCR M2-muscarinique (Gai) = diminution courant If = HCN activation lente = courant dépolarisant moins rapide ce qui ralentit le rythme cardiaque

Question 51

Que stimule l’entrée d’ions Ca+?

Answer 51

L’entrée d’ions Ca2+ ( pas les ions Na+) stimule la dépolarisation et la sortie d’ions K+ repolarise les cellules.

Question 52

Comment est le flux ionique?

Answer 52

Passif et rapide

Question 53

Le __________ est l’élément qui fait le lien entre l‘excitation et la contraction des cellules musculaires

Answer 53

Calcium

Question 54

Par quoi est déclenché le potentiel d’action ventriculaire?

Answer 54

Le potentiel d’action ventriculaire est déclenchée par l’ouverture rapide de canaux sélectifs aux ions Na+. *Le courant entrant sodique est très grand.

Question 55

Pourquoi parle-t-on de couplage excitation-contraction?

Answer 55

On parle de couplage excitation-contraction parce que l’activité électrique déclenche la contration. Tous les muscles (lisses, squelettiques et cardiaques possèdent une activité électrique sans laquelle il n’y aurait pas de contraction.

Question 56

Quels sont les canaux qui s’activent rapidement pendant la phase 0 du potentiel d’action ventriculaire?

Answer 56

Canaux ioniques qui s’activent rapidement pendant la phase 0 du potentiel d’action ventriculaire : Canaux sodiques (NaV1.5)

Question 57

Les canaux cardiaques NaV1.5 s’activent rapidement (< 1 ms) et s’inactivent rapidement (< 10 ms). Pourquoi?

Answer 57

La cellule doit revenir à son potentiel de repos pour permettre au canal de revenir de l’état inactivé vers l’état fermé à partir duquel il pourra à nouveau s’ouvrir quand la cellule sera dépolarisée (retour de l’état inactivé).

Question 58

L’inactivation des canaux NaV1.5 détermine et contribue à quoi?

Answer 58

L’inactivation des canaux NaV1.5 détermine la période réfractaire et contribue à la propagation unidirectionnelle du potentiel d‘action

Question 59

Quels courants repolarisent les cardiomyocytes ventriculaires?

Answer 59

Les courants potassiques

Question 60

Vrai ou faux : Plusieurs types de canaux ioniques sélectifs aux ions K+ (protéines distinctes) sont activés pendant les phases 1, 2 et 3 du potentiel d’action cardiaque ventriculaire chez l’humain.

Answer 60

Vrai

Question 61

Quel canal s’active pendant la phase 2 du potentiel d’action cardiaque?

Answer 61

Canal calcique CaV1.2

Question 62

Que permet l’activité électrique de canaux calciques de type-L CaV1.2?

Answer 62

L’activité électrique de canaux calciques de type-L CaV1.2 permet d’initier la contraction du muscle ventriculaire chez l’humain.

Question 63

Vrai ou faux : Canal de type-L Cav1.2 est un complexe oligomérique.

Answer 63

Vrai

Question 64

Les canaux calciques de type-L CaV1.2 sont la cible pharmacologique de quoi?

Answer 64

Les canaux calciques de type-L CaV1.2 sont la cible pharmacologique des « calcium-channel blockers » utilisés en clinique pour traiter l’hypertension sévère.

Question 65

La contraction s’enclenche pendant quelle phase du potentiel d’action?

Answer 65

La contraction s’enclenche pendant la phase 2 du potentiel d’action.

Question 66

Que permet la stimulation des récepteurs b-adrénergique?

Answer 66

La stimulation des récepteurs β-adrénergiques permet la phosphorylation par la PKA des protéines responsables de la contraction dans les myocytes ventriculaires.

Question 67

Expliquer la stimulation physiologique par le système sympathique du cœur à travers les récepteurs b1-adrénergique.

Answer 67

Stimulation physiologique par le système sympathique du cœur à travers les récepteurs β1- adrénergiques développe les contractions cardiaques (inotropie) et accélère la relaxation (lusitropie) et le retour du [Ca2+]i à sa valeur de base. Le récepteur adrénergique β1 active une protéine Gs qui produit de l’AMPc qui à son tour active la PKA. La phosphorylation des canaux calciques situés à la membrane sarcolemmale et du récepteur à la ryanodine (RyR2) dans le réticulum sarcoplasmique stimule l’activité de ces deux protéines et se traduit par une plus forte contraction (effet inotrope positif).

Question 68

Expliquer l’effet inotrope.

Answer 68

L’effet inotrope de la PKA est médiée par une activité accrue de Cav1.2 et une augmentation du Ca2+ dans le SR. La PKA phosphoryle de nombreuses protéines (phospholamban, canaux L-type Cav1.2, canaux RyR2, troponine I et la protéine qui lie la myosine C (« myosin binding protein C »).

Question 69

Expliquer l’effet lusitropique.

Answer 69

L’effet lusitropique est médié par la phosphorylation du phospholamban et de la troponine I, ce qui accélère la ré-entrée de Ca2+ dans le SR et favorise la dissociation de Ca2+ des myofilaments dans une moindre mesure.

Question 70

Quand se produit la contraction du muscle cardiaque?

Answer 70

La contraction du muscle cardiaque se produit lorsque les filaments épais de myosine glissent sous les filaments fins d’actine ce qui réduit la longueur des sarcomères.

Question 71

Quand augmente le Ca2+ cytoplasmique? Quand diminu-t-il?

Answer 71

Le Ca2+ cytoplasmique augmente pendant la systole (contraction) et diminue au repos (diastole) dans les cardiomyocytes.

Question 72

Qui est responsable du potentiel de repos (phase 4 du potentiel d’action cardiaque)?

Answer 72

Canaux K+ (non activés par le voltage) responsables du potentiel de repos : Courants IK1 = Canaux Kir

Question 73

Dans quelles cellules les canaux K+ à rectification entrante (IK1) sont-ils absents?

Answer 73

Les canaux K+ à rectification entrante (IK1) sont absents des cellules qui possèdent une activité électrique automatique (nœud SA et nœud AV).

Question 74

Que représentent les ondes QRS et QT sur l’ECG?

Answer 74

Les ondes QRS sur l’ECG traduisent la dépolarisation des ventricules et l’intervalle QT leur repolarisation.

Question 75

Dans quelles cellules le potentiel d’Action est symétrique vs asymétrique?

Answer 75

Les cellules du nœud sino-auriculaire (SA) battent automatiquement (« pacemaker »). Le potentiel d’action est symétrique et il n’y a pas de potentiel de repos stable Cellules musculaires oreillettes et ventricules: le potentiel d’action est asymétrique (phase plateau et potentiel de repos stable)

Question 76

Vrai ou faux : L’entrée de Ca2+ par les canaux CaV1.2 est nécessaire et suffisante pour la contraction.

Answer 76

Faux : L’entrée de Ca2+ par les canaux CaV1.2 est nécessaire mais pas suffisante pour la contraction.

Question 77

Les ions Ca2+ doivent être libérés de quoi pour initier le glissement à contre-sens des filaments d’actine et de myosine?

Answer 77

Les ions Ca2+ doivent être libérés du RS pour initier le glissement à contre-sens des filaments d’actine et de myosine

Question 78

Quel est l’effet du système sympathique sur le Ca2+?

Answer 78

Le système sympathique augmente la force de contraction en stimulant l’entrée et la libération intracellulaire de Ca2+.

Question 79

Quand se produit la recapture des ions Ca2+?

Answer 79

Le recapture des ions Ca2+ se produit pendant la diastole grâce à la pompe Ca2+ - ATPase (SERCA) (transport actif, hydrolyse ATP) ce qui permet de garder Cai < 0.1 μM au repos.

Question 80

Vrai ou faux : Les mécanismes cellulaires et les canaux ioniques sont similaires mais pas identiques entre les oreillettes et les ventricules.

Answer 80

Vrai

Question 81

Quel type de canal K+ est responsable du potentiel de repos -80 mV?

Answer 81

Un canal Kir non modulé par le voltage est ouvert au repos et est responsable du potentiel de repos de -80 mV

Question 82

Quels courants sont dépolarisants vs repolarisants?

Answer 82

Les courants Na +entrants sont dépolarisants. Les courants entrants Ca 2+sont dépolarisants et l’entrée d’ions Ca2+ est essentielle pour la contraction des cardiomyocytes. Les courants sortants K + sont repolarisants.