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Le cœur est un organe vital, qui assure la circulation du sang. Entouré par les poumonspoumons, il peut mesurer entre 14 et 16 cm, pour environ 300 g. Chaque jour, le cœur effectue quelque 100 000 battements.
AristoteAristote, selon qui la différence entre le vivant et le minéralminéral se trouvait dans le mouvement, avait déjà constaté que le cœur est le premier organe à se développer et à fonctionner durant l'embryogénèse. Le cœur est donc l'organe qui fait la vie ; logiquement, il en faisait donc le réceptacle de l’âme.
Le cœur humain, organe de vie et de sentiments
Platon ne disait pas tout à fait autre chose quand il le posait en principe de l'âme et des sensations. De fait, dans la pensée classique, le cœur est l'organe symbolique par excellence, il est celui qui conduit le sang et, par là, il anime le corps et porteporte la vie. Cette vision a durablement imprimé notre perception. Organe de vie et de sentiments donc, il a imprégné notre imaginaire et notre langage. « Être au cœur des choses » est être au centre des choses, comme le cœur est au centre de la vie. « Avoir quelque chose à cœur » exprime le sentiment le plus profond. Dans notre inconscient collectif, le cœur n'est définitivement pas un organe comme les autres.
Plus modestement, nous vous présentons ici le cœur dans sa simple réalité biologique. Notre but ne sera pas d'être exhaustif mais simplement d'offrir une présentation, nous regarderons ensuite comment cet organe se forme. Enfin, nous nous intéresserons au fonctionnement de cet organe et nous vous expliquerons à quoi correspondent les battements du cœur ainsi que les pics de l'électrocardiogrammeélectrocardiogramme (nouveau symbole de la ligne de vie, que l'on retrouve dans nombre de productions cinématographiques et télévisuelles). Nous espérons que ce que vous trouverez dans ce dossier vous intéressera, vous surprendra et éveillera votre curiosité.
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Cœur : où se trouve-t-il dans le corps humain ?
Avant toute chose, il faut bien situer le cœur dans le corps humain. Tout le monde sait plus ou moins intuitivement où il se place, mais voyons ici précisément où se trouve cet organe.
Le cœur humain se situe dans le thoraxthorax, plus précisément, dans le médiastinmédiastin antéro-inférieur. Une fois que nous avons dit cela, nous ne sommes guère plus avancés ; c'est pourquoi je vous propose de repartir de la toute base pour nous permettre de mieux situer cet organe.
Position du cœur humain
Le tronc est subdivisé en deux grands espaces par le diaphragmediaphragme : un espace sous-diaphragmatique (abdomenabdomen et petit bassin) et un espace sus-diaphragmatique qui contient le thorax. Cet espace est donc limité en bas par le diaphragme (qui remonte haut, jusqu'au 4e espace intercostal. C'est-à-dire, pour donner un repère plus appréhendable, jusqu'au mamelon chez un homme) sur les côtés par les côtes, en arrière par la colonne vertébralecolonne vertébrale et s'ouvre en haut sur le cou. À l'intérieur du thorax nous allons trouver les deux poumons, droit et gauche, qui délimitent entre eux un espace, le médiastin. Y chemine, entre autres, la trachéetrachée qui descend du cou pour bifurquer et former les deux bronchesbronches souches droite et gauche, une pour chacun des deux poumons. Cette trachée sert de point de repère pour subdiviser le médiastin en quatre sous-régions. Au-dessus de la bifurcationbifurcation trachéale, ce sera le médiastin supérieur, en dessous, le médiastin inférieur. En avant du plan de la trachée, on trouve le médiastin antérieur, en dessous le médiastin inférieur.
Le cœur sous le poumon gauche
Le cœur est l'organe musculaire permettant la circulation sanguine. Il se ménage un espace sous le poumon gauche, il a grossièrement la taille d'un poing et pèse environ 300 g. D'un point de vue fonctionnel, le cœur se décompose sous la forme de deux pompes juxtaposées reliées entre elles. On décrit un « cœur droit » qui va permettre l'oxygénation du sang en le dirigeant vers les poumons et un « cœur gauche » qui redistribue le sang dans l'organisme. Chaque « cœur » se décompose en deux cavités, les oreillettesoreillettes (ou atrium), qui reçoivent le sang, le communique aux ventriculesventricules qui l'éjectent. Concrètement, le sang veineux des parties supérieures et inférieures du corps est ramené à l'oreillette droite du cœur par les veines caves supérieures et inférieures. Il passe dans le ventricule droit qui l'éjecte dans le tronc pulmonaire, celui-ci va l'apporter aux poumons. Il revient ensuite vers l'oreillette gauche du cœur par les veines pulmonaires, passe dans le ventricule gauche qui l'éjecte dans l'aorte d'où il sera distribué à l'ensemble des tissus. À ce niveau, la circulation artérielle rejoint la circulation veineuse et le cycle peut reprendre (Figure 1).
Anatomie du cœur : ventricules, oreillettes, aorte, artères coronaires, valves…
Le cœur est un organe creux ; un peu comme une maison (à 4 pièces), il se visite. Découvrons l'anatomieanatomie du cœur humain, en commençant par sa morphologiemorphologie externe puis nous aborderons sa morphologie interne.
Morphologie externe du cœur humain : oreillettes, ventricules et sillons
De l'extérieur, le cœur se décompose en deux grandes régions :
- en arrière, les oreillettes reçoivent les veines, leurs parties supérieures communiquent avec ces poches accessoires, les auriculesauricules, qui, comme leur nom l'indique, constituent des sortes d'oreilles ondulées à leur surface ;
- en avant, les ventricules s'étendent vers la gauche et convergent vers la pointe du cœur.
Toujours en surface, les différentes cavités du cœur sont séparées par des sillons :
- les sillons interventriculaires antérieur et postérieur ;
- les sillons coronaires droit et gauche séparent d'abord les auricules des ventricules puis les oreillettes des ventricules ;
- enfin, il existe encore un sillon interauriculaire postérieur.
Aorte et artères coronaires
Tous ces sillons se réunissent à la face postérieure du cœur (la base du cœur) sous l'oreillette gauche, au niveau de la croix des sillons. Chacun d'entre eux abrite des vaisseaux, veines et artères, vascularisant le muscle cardiaquemuscle cardiaque.
Les artèresartères trouvent leur source dans les artères coronaires droite et gauche qui émergentémergent de l'origine de l'aorte et vont cheminer dans les sillons coronaires en abandonnant des rameaux pour l'ensemble du cœur. Les veines vont venir fusionner au niveau de la croix des sillons pour constituer le sinus veineux qui, nous le verrons, s'abouchera dans l'oreillette droite.
Enfin, et évidemment, le cœur est marqué par la présence de gros vaisseaux. Le plus en avant, l'aorte et le tronc pulmonaire émergent des parties supérieures des ventricules. Ainsi, le tronc pulmonaire prolonge vers l'arrière et la gauche, le ventricule droit. Court, il se couche sur le cœur avant de se diviser en artères pulmonairesartères pulmonaires droite et gauche. Bien qu'issue du ventricule gauche, l'aorte apparaît à droite et en arrière du tronc pulmonaire ; elle constitue une crosse oblique elle aussi vers l'arrière et la gauche qui s'enroule autour de l'artère pulmonaire droite naissante avant de redescendre vers la cavité abdominalecavité abdominale. Plus en arrière et plus à droite, les veines caves supérieure et inférieure rejoignent le cœur au niveau de l'oreillette droite. À la jonction entre l'abouchement de la veine cave supérieure et l'oreillette droite se place à un amas de cellules cardiaques modifiées qui constitue le nœud sinusal dont nous reparlerons plus loin.
Morphologie interne du cœur : valves…
Cette fois-ci, nous entrons. En nous mettant en quelque sorte dans la peau d'un globule rouge, nous visiterons successivement toutes les cavités du cœur, en commençant par l'oreillette droite, ou entre le sang veineux, jusqu'au ventricule gauche d'où sort le sang oxygéné.
De l'oreillette droite à l'oreillette gauche
On entre dans le cœur par l'oreillette droite (Figure 3A). D'aspect assez tourmentée, on la décrit selon six faces (inférieure, supérieure, droite [externe], gauche [septale], postérieure, et antérieure). À droite, se présente un ensemble de colonnes musculaires charnues, les muscles pectinés. En regard, la face septale est principalement marquée par un renfoncement à sa surface, la fenêtrefenêtre ovale dont la présence trouve son origine dans le développement embryonnaire du cœur. Sa partie supérieure est marquée par un épaississement qui se prolonge sur la face inférieure en un voile constituant la valve du sinus veineux situé en avant de ce dernier. Enfin, la face septale porte plusieurs petits orifices où s'abouchent de petites veines cardiaques des parois interauriculaires et interventriculaires. La face inférieure, outre l'orifice du sinus veineux, porte plus à droite l'orifice de la veine cave inférieure, elle aussi masquée par une valve. La face supérieure est marquée par la présence de l'orifice de la veine cave supérieure et à sa droite, l'entrée de l'auricule droite. Enfin, nous voici arrivés au niveau de la paroi antérieure, percée du volumineux orifice atrioventriculaire droit, ou tricuspide, charpenté de son anneau fibreux et cloisonné par trois valvules plongeant dans le ventricule droit, où nous nous rendons.
Le ventricule droit (Figure 3C) est une cavité pyramidale prenant pour base la face atrioventriculaire. De la pointe du ventricule tout en avant vers le haut de la face septale s'étant une arche, bandelette musculaire qui sépare la cavité ventriculaire en deux parties, une partie inférieure et externe qui constitue la chambre de remplissage, et une partie septale, au-dessus de l'arche qui constitue la chambre d'éjection où vient se connecter l'orifice du tronc pulmonaire fermé de trois cuspides. Un pilier musculaire s'enracine au pied de l'arche et amarre les cordages émis par les valvules de la tricuspidevalvules de la tricuspide, il est accompagné par un pilier inférieur ainsi que par un pilier septal. La face externe, comme celle de l'oreillette droite, est très tourmentée, marquée par la présence de colonnes musculaires. Le sang est donc éjecté du cœur une première fois et va voyager vers les poumons où il sera réoxygéné. Il retournera bientôt vers le cœur par les veines pulmonaires, nous ramenant dans le cœur gauche via l'oreillette gauche.
La paroi postérieure de l'oreillette gauche (Figure 3B) est marquée par la présence des orifices des veines pulmonaires droites et gauches, sa face inférieure ne présente pas de relief particulier tandis que sa face supérieure s'ouvre sur l'auricule gauche. Sa face septale, droite, est marquée par un relief, dit semilunaire, qui répond à la fenêtre ovale de l'oreillette droite. Sa face gauche ne présente pas de reliefs particuliers. La face antérieure porte l'orifice atrioventriculaire, mitral (la mitre est le nom donné au chapeau des évêques qui rappellent la forme de cette valve), lui aussi renforcé d'un anneau fibreux où s'enchâssent deux imposantes valvules verticales qui s'enfoncent dans le ventricule gauche (Figure 3D). Ce ventricule à la paroi encore plus épaisse que celle du ventricule droit, ne possède que deux parois où s'enchâssent en avant (un en haut, un en bas) deux piliers où se fixent les cordages des deux valvules. La chambre d'éjection qui conduit à l'orifice aortique se cache entre la valve droite et la paroi septale, c'est par là que nous quittons le cœur.
Embryologie : formation du cœur
Bien qu'étant le premier organe fonctionnel de l'organisme, le cœur humain n'apparaît pas du néant. Il se forme progressivement durant la vie embryonnaire à partir de la troisième semaine du développement et chacune des étapes de ce phénomène offrira son lot de surprises.
Le cœur humain apparaît tôt au cours du développement embryonnaire : ses premières ébauches se forment dès le 20e jour de développement et ses battements seront fonctionnels au 23e jour.
Revenons au début de l'histoire ; à ce stade du développement, l'embryon humain se présente sous la forme d'un disque constitué de trois couches. Le cœur se forme dans la couche intermédiairecouche intermédiaire appelée le mésodermemésoderme (la couche la plus superficielle prend le nom d'ectodermeectoderme tandis que la plus profonde est appelée endodermeendoderme). De manière parfaitement contre-instinctive, les premières ébauches du cœur apparaissent dans la partie la plus antérieure de l'embryonembryon, en avant même de la région où se développera le cerveau (Figure 4A). Si l'on veut se représenter cette région sur un corps humain, le cœur serait au-dessus de notre tête !
Formation du tube cardiaque
Le cœur est un organe unique, cependant son développement commence par la formation de deux ébauches cardiaques primordiales, droite et gauche. Le développement du corps va faire que (1) le milieu du disque embryonnairedisque embryonnaire va se soulever par rapport aux régions latérales qui vont passer en dessous et se rapprocher l'une de l'autre (Figure 4B). Ce mouvement aboutira à la fermeture de la paroi ventrale de l'embryon et entraînera la fusion des deux ébauches cardiaques qui vont alors constituer ce que l'on appelle le tube cardiaque, un cylindre rectiligne et creux ; (2) la croissance du cerveau va le faire passer au-dessus des régions situées en avant de lui. Ainsi le cœur passe d'une position antérieure à une position postérieure et ventrale par rapport à la tête. Nous sommes au 22e jour de développement embryonnaire, l’embryon fait moins de 5 millimètres.
Formation des cavités cardiaques primitives
Le cœur rejoint donc sa position anatomique et a pris la forme d'un tube creux où va pouvoir circuler le sang. En direction de la tête, il se prolonge par deux vaisseaux, les aortes dorsales primitives. À l'opposé, on trouve deux veines, les veines cardinales communes (Figure 5A). Nous sommes toujours au 22e jour de développement embryonnaire et apparaissent déjà des sillons qui délimitent superficiellement quatre cavités, ou chambres. Les veines cardinales communes s'abouchent dans le sinus veineux qui se poursuit par l'oreillette primitive, puis c'est le ventricule primitif et enfin une dernière cavité au nom barbare, le conotruncus qui relie le cœur aux aortes.
La vitesse de croissance du cœur n'étant pas égale dans toutes ses régions, ceci va entraîner des mouvements des différentes cavités les unes par rapport aux autres. Le premier mois de développement embryonnaire vient de se terminer. Un peu plus tard, un mouvement de rotation va conduire les oreillettes derrière les ventricules, donnant au cœur sa configuration définitive (Figure 5B). Pour autant, le développement du cœur n'est pas encore achevé. Nous nous souvenons que le cœur fonctionnel est formé de deux oreillettes et deux ventricules alors que pour le moment le nôtre ne dispose que d'une oreillette primitive et un ventricule primitif. Il reste donc à cloisonner le cœur.
Cloisonnement cardiaque du cœur humain
Le cloisonnement du cœur commence par les oreillettes aux environs du 30e jour de développement. Une cloison fine se développe en direction de la région de communication atrioventriculaire (en anatomie, les oreillettes sont appelées atrium). Elle y contactera la cloison atrioventriculaire qui se constituera de deux bourrelets délimitant deux orifices indépendants où se développeront les futures valves atrioventiculaires droites et gauches (tricuspides et mitrales). Il est important de noter que le cloisonnement interatrial n'est pas complet et que la cloison qui s'est développée reste percée d'un orifice. Cette cloison va être renforcée par une seconde, musculaire cette fois-ci, qui terminera de former la paroi interauriculaire. Cependant, cette cloison restera elle aussi incomplète puisque percée d'un orifice. Il persiste donc durant la vie embryonnaire une communication entre les deux oreillettes, qui se fermera à la naissance.
La fermeture des ventricules va faire intervenir deux étapes de cloisonnement :
- la fermeture de la paroi interventriculaire ;
- la fermeture du conotruncus qui isole le tronc pulmonaire émergeant du ventricule droit et l'aorte ascendante qui émerge du ventricule gauche.
La fermeture interventriculaire se fait simplement par l'apparition d'une cloison musculaire qui va progresser et fusionner avec la cloison atrioventriculaire puis avec la cloison du conotruncus. La fermeture de ce dernier se fait par l'apparition de deux cloisons qui vont se rejoindre pour séparer en deux espaces sa cavité. Les torsions exercées sur le cœur, dont nous avons déjà parlé, entraînent avec elles le conotruncus, ce mouvement confère à la cloison interne une forme spiralée et fait que le tronc pulmonaire et l'aorte s'enroulent l'un autour de l'autre à leur origine, donnant l'impression que l’aorte émerge du ventricule droit tandis que le tronc pulmonaire semble sortir du ventricule gauche. Le cloisonnement est terminé aux environs du 50e jour de développement embryonnaire.
Le cœur est formé, mais il reste encore beaucoup à faire. Si vous vous souvenez bien, nous avons parlé de deux aortes, pourtant l'Homme n'en a qu'une. Nous avons aussi parlé de deux veines cardinales communes, qui n'existent plus chez l'adulte. Il reste une communication interauriculaire qui doit bien servir à quelque chose. Les vaisseaux fœtaux vont subir un grand nombre de remaniements au cours du développement embryonnaire. De la même façon, la circulation sanguine fœtale est adaptée à la vie in utero. Elle devra être totalement réorganisée au moment de la naissance et du passage à la vie « aérienne ». Mais ceci est une autre histoire...
Le cœur, son fonctionnement et ses cellules
Le cœur est un muscle automatique qui se contracte de façon cyclique, selon une séquence immuable, tout au long de notre vie. Qu'est-ce qui permet ces contractions ? Comment s'organise leur cycle ? C'est ce que nous allons voir à présent.
Le rôle du cœur humain est de servir de pompe afin d'entraîner le sang dans les veines et les artères et permettre sa circulation. Ainsi, avant toute chose, le cœur est un muscle. C'est-à-dire que la principale chose qu'il sache faire est de se contracter, et ce faisant les volumesvolumes des cavités et les pressionspressions à l'intérieur des cavités vont varier, chassant puis aspirant le sang.
Au repos, la fréquencefréquence des battements cardiaques est d'environ 70 battements par minute. Ces battements sont automatiques, la fréquence de contraction va dépendre de facteurs intrinsèques et de facteurs extrinsèques. Nous ne nous intéressons qu'aux premiers.
Organisation du tissu cardiaque : les cellules du cœur humain
Le cœur est un muscle qui n'est pas absolument uniforme et il est possible de distinguer deux types de cellules musculaires cardiaques (cardiomyocytescardiomyocytes) en son sein (Figure 6A). La grande majorité des cardiomyocytes est constituée par des cellules contractiles qui assurent le travail mécanique du cœur.
Comme les cellules musculairescellules musculaires squelettiques (cellules des muscles « classiques ») les cellules musculaires cardiaques se distinguent par la présence de striations observables au microscopemicroscope et qui traduisent leur richesse en fibres contractiles. Remarque intéressante : l'infarctus du myocarde consiste en la mort des cellules cardiaques. Leur contenu est alors libéré et se retrouve en partie dans le sang. On comprend pourquoi il est classique de rechercher la présence d'éléments composant les fibres contractiles (la troponine) lorsque l'on suspecte la survenue d'un tel événement. Cependant, les cellules cardiaques se différencient des cellules « squelettiques » par la présence d'un unique noyau central (les cellules musculaires squelettiques possèdent de multiples noyaux périphériques) et le fait qu'elles se connectent (s'anastomosent) les unes aux autres, constituant une masse musculaire cohérente au niveau des oreillettes et des ventricules (ventricules et oreillettes sont séparés par la charpentecharpente fibreusefibreuse du cœur). La contraction de quelques fibres pourra ainsi se propager dans l'ensemble des cellules cardiaques interconnectées. Les cellules musculaires ne se contractent pas spontanément, pour ce faire elles doivent soit être entraînées par une cellule voisine, soit subir une dépolarisation (une activation ; notre propos ici n'est pas d'entrer dans tous les détails) d'intensité suffisante pour induire la contraction de ses fibres.
Ceci nous conduit au second type de cellules cardiaques, les cardiomyocytes automatiques qui ont pour propriété de s'activer spontanément. Ces cellules, peu nombreuses, ont une distribution systématisée dans le cœur (Figure 6B). Elles se trouvent au niveau de l'abouchement de la veine cave supérieure dans l'oreillette droite (nœud sinusal ou sinus-atrial) ainsi que dans la paroi séparant les oreillettes (nœud atrioventriculaire). Les deux nœuds sont interconnectés et le dernier se prolonge en deux faisceaux de fibres, droit et gauche, qui vont cheminer ensemble dans la paroi séparant les ventricules avant de se répandre à la base du cœur. On comprend alors bien comment cela fonctionne. Les contractions automatiques du nœud sinusal entraînent la contraction des oreillettes. Ceci va finir par activer le nœud atrioventriculaire (sa fréquence d'activation étant plus basse que celle du nœud sinusal, ce dernier s'impose sur lui) et avec lui, c'est tout un réseau de conduction qui s'active et qui va entraîner la contraction des fibres ventriculaires.
Battements de cœur, fréquence cardiaque et électrocardiogramme
Le cœur est un muscle bien présent ! Muscle automatique, nous pouvons le ressentir et l'entendre (via le stéthoscopestéthoscope) avec ses deux battements caractéristiques. Il génère une activité électrique que nous pouvons mesurer grâce à l'électrocardiogramme. Cette dernière partie de notre dossier vous propose de mieux comprendre à quoi correspondent exactement ces symboles.
Activité électrique du cœur humain
Ainsi la contraction du cœur au repos suit une séquence immuable que l'on peut monitorer de manière satisfaisante grâce à l'électrocardiographie. Tout le monde connaît le résultat que l'on peut voir et revoir dans les séquences hospitalières dramatiques de nombreux films : une petite onde positive qui précède un bloc avec une forte onde positive et enfin une petite onde positive avant que le cycle ne reprenne. Voyons ici en détail à quoi cela correspond.
La première petite onde désigne à la contraction des oreillettes (onde P) ; le segment entre l'onde P et le gros bloc central correspond à l'intervalle de temps entre la dépolarisation des oreillettes et la dépolarisation des ventricules (intervalle PR), c'est-à-dire le temps de propagation du signal électrique entre le nœud sinusal et les cardiomyocytes ventriculaires ; le gros bloc central (onde QRS) matérialise la contraction des ventricules ; la dernière onde (onde TT) concerne la relaxation des ventricules. Enfin, on peut définir : un segment ST qui correspond à la duréedurée de la contraction des ventricules, un segment QT qui correspond à la durée (électrique) de la contraction (systolesystole) ventriculaire. On comprend mieux à présent l'importance de ce diagramme très riche en informations sur le fonctionnement du cœur (fréquence cardiaque, troubles du rythme cardiaque, séquence, intensité et durée des événements de contraction et de relaxation).
Activité mécanique du cœur humain
Cette séquence de flux de signal électrique entraîne une séquence de contraction proprement dite. Dans un premier temps, les oreillettes sont remplies de sang, la pression y est supérieure à la pression ventriculaire et ceci force les valves atrioventriculaires à s'ouvrir : le sang passe passivement des oreillettes vers les ventricules. Puis, les oreillettes se contractent (onde P) et forcent le passage du sang (passage actif) vers les ventricules. Après l'intervalle de temps PR, les ventricules commencent à se contracter, leur pression augmente et dépasse la pression auriculaire, les valves atrioventriculaires se referment. Cependant, la pression n'est pas encore suffisante pour ouvrir les valves de l'aorte et du tronc pulmonaire, le volume des cavités ventriculaires ne change pas, on parle de contraction isovolumique. Finalement, la pression ventriculaire dépasse celle de la circulation sanguine et les valves s'ouvrent, le sang est éjecté dans les vaisseaux à mesure que le volume des ventricules se réduit. Cette phase de contraction est ce qu'on appelle la systole ventriculaire (segment QT).
Les ventricules commencent à se relâcher, la pression chute et les valves se referment. Durant un temps, toutes les valves sont donc fermées et la relaxation est isovolumique. Finalement, la pression chute en dessous de celle des oreillettes qui se sont remplies à nouveau de sang, les valves atrioventriculaires s'ouvrent et le cycle reprend. L'ensemble de la phase de relaxation s'appelle diastolediastole ventriculaire.
Durant le cycle les valves s'ouvrent et se referment. Ce sont les deux bruits que l'on entend à l’auscultation. Le premier bruit (B1), qui correspond à la fin du bloc QRS provient de l'ouverture de la valve mitrale, il marque la fin de la diastole et le début de la systole. Le second bruit (B2) qui correspond à l'onde T provient de la fermeture des valves aortiques et pulmonaires, il marque la fin de la systole et le début de la diastole.
par Hugues Jacobs
