Travaux pratiques ECG- respiratoire

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Sommaire

1. Introduction                                                p1

1. Matériels et méthodes                                        p1

1. Résultats et discussion                                        p4

1. Conclusion                                                        p35        

ANNEXES

1. Introduction

Ce TP a pour objet l’étude du fonctionnement du système cardiovasculaire chez le rat, et plus particulièrement l’effet de différentes drogues sur ce système. Les drogues, dont les cibles sont connues, vont in fine nous apporter des informations sur les récepteurs et mécanismes de régulation impliqués dans le fonctionnement du système cardiovasculaire.

On rappelle que le cœur est régulé par deux systèmes : le système nerveux sympathique et le système nerveux parasympathique. Nous allons réaliser nos expériences sur des rats normaux d’une part et sur des rats démédullés (« pithed rats ») d’autre part. Ces derniers sont dépourvus de connexion entre le système cardiovasculaire et les fibres nerveuses afférentes et efférentes du Système Nerveux Central (SNC). Ainsi, on s’affranchit des régulations nerveuses engendrées par les barorécepteurs : le baroréflexe est inhibé. Nous observerons alors directement les effets des drogues sur les organes ciblés (cœur et vaisseaux).

Les paramètres étudiés seront la fréquence cardiaque (chronotropisme), la contractilité myocardique (inotropisme) et la pression artérielle.

1. Matériels et méthodes

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Schéma de l’expérience réalisée sur le système cardiovasculaire du rat (Source : Logiciel RatCVS)

On choisit le modèle du rat pour nos expériences. Le logiciel RatCVS permet de simuler l’injection de drogues et d’observer les effets potentiels sur cinq paramètres différents du système cardio vasculaire :

• Pression artérielle (Pa = Arterial Blood Pressure = ABP)
• Pression ventriculaire gauche (Left Ventricular Pressure = LVP)
• Pression veineuse (Central Venous Pressure)
• Force de contraction du cœur (Heart Contractile Force = HF)
• Fréquence cardiaque (Fc = Heart rate = HR)

On s’intéresse particulièrement aux mesures de la Fc, la force de contraction du cœur et la Pa. Pour faire ces mesures, l’animal doit être anesthésié et ventilé artificiellement, tandis qu’une canule est placée au niveau du système artériel pour obtenir la Pa. Cela permet d’obtenir également la Fc (en BPM = battements par minutes), car :

• Pa = Qc x R
• et Qc = Fc x VES
• donc Fc = Qc/VES = (Pa/R) / VES.

Avec :

• Pa : pression artérielle, exprimée en unité de pression (mmHg). Nos mesures nous amènerons à calculer la Pamoyenne : PaM = (PaSystolique + 2PaDiastolique) / 3
• Qc = Fc x VES, c’est le débit cardiaque exprimé en volume.temps-1, qui est fonction de la Fréquence cardiaque (Fc) et du Volume d’Ejection Systolique (VES)
• R = (8ηl)/(πr4), c’est la résistance périphérique, fonction de la viscosité (η), de la longueur du vaisseau (l), et du rayon du vaisseau (r)

Une deuxième canule est posée au niveau du système veineux pour injecter les différentes drogues, et avoir accès à la pression veineuse. Une dernière canule est placée au niveau du ventricule gauche du cœur, permettant de mesurer la pression ventriculaire gauche et d’obtenir la valeur de la contraction cardiaque (HF en grammes) grâce à un capteur de force.

Il y a deux types de synapses : chimiques ou électriques. On s’intéresse dans nos expériences aux synapses chimiques, qui se trouvent à la frontière entre le système nerveux et le cœur, car on y trouve des récepteurs susceptibles d’être activés ou inhibés par les drogues injectées.

Schéma récapitulatif du fonctionnement d’une synapse nerveuse connectée à une cellule cardiaque

Terminaison neuronale pré-synaptique

• Propagation de la dépolarisation
• Ouverture des canaux calciques, entrée de calcium
• Migration des vésicules contenant les neurotransmetteurs
• Exocytose

Fente synaptique

• Libération des neurotransmetteurs
• Fixation des neurotransmetteurs sur les récepteurs post-synaptiques

Cellule cardiaque post-synaptique

• Dépolarisation ou hyperpolarisation de la membrane
• Contraction ou relâchement de la cellule cardiaque

Dans un premier temps, nous décrivons expérimentalement les paramètres d’étude.

Puis dans un deuxième temps, nous étudions les effets et mécanismes des systèmes nerveux sympathiques et parasympathiques sur le système cardiovasculaire. Pour cela, nous disposons d’informations précises quant aux cibles des différentes drogues. L’injection d’une drogue, parfois couplée à une stimulation  d’un des systèmes nerveux, nous renseignera sur les mécanismes de communication entre le système nerveux et le cœur : on identifiera les effets des drogues, les types de neurotransmetteurs et les récepteurs mis en jeu.

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