Physiologie des systèmes intégrés, les principes et fonctions

La précharge et la loi de Frank Starling

La loi de Frank-Starling est l'illustration de la relation existant entre le degré d'étirement des cellules musculaires et la force contractile de ces cellules[1]. Pour le muscle cardiaque comme pour le muscle strié squelettique, jusqu'à une certaine limite, la force de contraction est d'autant plus importante que les cellules sont étirées.

Graphe de la courbe de Frank-Starling qui représente le volume d'éjection systolique (en mL) en fonction du volume télédiastolique (en mL)
Courbe de Frank-Starling
Graphe de comparaison des courbes pression-volume lors d'une augmentation du volume télédiastolique
Effet d'une augmentation de la précharge sur la courbe pression-volume Selon la loi de Frank-Starling, une augmentation de la précharge par augmentation du volume télédiastolique entraîne une augmentation du volume d'éjection systolique

Au niveau du cœur, le degré d'étirement des cellules ventriculaires est lié au remplissage des ventricules avant leur contraction (volume télédiastolique) qui, lui-même, découle de l'importance du retour sanguin par les veines. Le volume télédiastolique est donc représentatif de l'étirement du ventricule et d'un paramètre appelé précharge.

Donc, toute augmentation du retour veineux provoque une augmentation de l'étirement des cellules, donc une augmentation de la force de contraction de ces mêmes cellules et ainsi, une augmentation du volume d'éjection systolique.

On comprend ainsi que, dans les limites physiologiques, le cœur pompe autant de sang qu'il en reçoit .

Le retour veineux, qui détermine le volume télédiastolique, peut varier selon 3 facteurs (voir schéma ci-contre) :

  • Facteur « pompe musculaire » : ce mécanisme correspond à l'écrasement des veines lors de la contraction des muscles striés squelettiques favorisant le flux sanguin veineux en direction du cœur grâce à la présence dans ces veines de valvules.

  • Facteur « pompe respiratoire » : lors de l'inspiration, la pression dans la cage thoracique diminue alors que celle de la cavité abdominale augmente. Cela provoque une augmentation de flux sanguin dans la veine cave inférieure, favorisant ainsi le retour veineux

  • Facteur veinoconstriction : la contraction des muscles lisses entourant les veines suite à l'activation du système sympathique diminue leur volume, chassant le sang en direction du cœur et augmentant en conséquence le retour veineux.

Représentation schématique du mécanisme de pompe musculaire
Le facteur pompe musculaire. Lors de la contraction des muscles, la valvule veineuse la plus éloigné du cœur se ferme sous l'action de la compression de la veine, favorisant le flux sang en direction du cœur
  1. Relation entre le degré d'étirement des cellules musculaires et la force contractile de ces cellules.

    L'origine moléculaire de la relation entre force et longueur est détaillée dans Physiologie des systèmes intégrés, les grands principes : les effecteurs musculaires.

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