Difficile de croire qu’un organe aussi essentiel et universel que le coeur ait encore des secrets pour les chercheurs. Certes, le pompage a du sens, mais jamais personne n’avait été en mesure d’expliquer complètement comment le cœur se remplit de sang. Une étude a finalement révélé la réponse dans une des lois de la physique.
Comment fonctionne le coeur humain ?
Pour rappel, nos cœurs font grossièrement la taille d’un grand poing humain, et ils sont composés de quatre chambres. Les deux supérieures sont les oreillettes (atrium) et les deux inférieures les ventricules.
Le sang désoxygéné quitte le ventricule droit du cœur et se dirige vers les poumons, puis revient sous forme de sang oxygéné via l’oreillette gauche. Ce sang oxygéné est ensuite pompé hors du ventricule gauche pour fournir de l’oxygène au reste du corps, avant de rentrer dans l’oreillette droite du cœur.
Jusqu’ici tout va bien. Mais bien que les scientifiques soient très familiers avec ce processus, il restait à comprendre comment et pourquoi cela se produit. Quel processus physique provoque la saturation de ces ventricules?
Comment les chercheurs sont-ils allés plus loin ?
Les chercheurs menés par le KTH Royal Institute of Technology en Suède ont utilisé l’imagerie par résonance magnétique (IRM) cardiovasculaire pour suivre la taille des chambres du cœur quand il bat, et ont montré que le processus dépend en partie des forces hydrauliques, le même phénomène que les freins et les chariots élévateurs. Une découverte qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles options de traitement pour l’insuffisance cardiaque et la maladie.
« Cela pourrait sembler simple et évident, mais l’impact de la force hydraulique sur le remplissage du cœur a été négligé », a déclaré le chercheur principal Martin Ugander.
» Notre observation est passionnante car elle peut conduire à de nouveaux types de thérapies pour l’insuffisance cardiaque dans la réduction de la taille de l’oreillette. »
Pourquoi cette découverte n’a pas été faite auparavant ?
Les biologistes n’avaient qu’une partie du puzzle. Ils savent qu’une protéine appelée titine dans les cellules du muscle cardiaque agit comme un ressort qui libère l’énergie élastique, encourageant les ventricules à se remplir de sang. Mais cette action ne pouvait pas expliquer à elle seule la quantité de remplissage rapide observée par les scientifiques.
Dans la dernière étude, l’équipe s’est plutôt tournée vers la physique. Ils ont utilisé l’imagerie par résonance magnétique cardiovasculaire pour mesurer la taille des deux chambres pendant la diastole (la phase pendant laquelle les ventricules se remplissent de sang) dans les cœurs en bonne santé.
Cela a permis de créer des modèles physiques des chambres du cœur, et d’expliquer ce qui se passait selon les lois de la physique.
Qu’ont-ils constaté ?
Ils ont constaté que 10 à 60 % de la force motrice maximale remplissant le ventricule gauche pendant la diastole n’était pas liée à la détente du muscle cardiaque mais plutôt à la force hydraulique, la pression qu’un liquide exerce sur une zone et qui fonctionne selon le principe de Pascal.
Dans le cœur, le sang est conduit par la taille des chambres en relation les unes avec les autres. L’oreillette est inférieure au ventricule tout au long de la diastole, et l’équipe a montré que lorsque la valve entre les deux chambres s’ouvre, le sang va se précipiter dans le ventricule pour égaliser la pression.
« La géométrie du cœur détermine ainsi l’ampleur de la force, explique une déclaration de l’université. Les forces hydrauliques qui aident les chambres du cœur à se remplir de sang surgissent comme une conséquence naturelle du fait que l’oreillette est plus petite que le ventricule. »
Ceci explique cela
Lorsqu’il s’agit d’insuffisance cardiaque, de nombreux patients ont des problèmes avec cette phase de diastole ou de remplissage. L’équipe explique que cela est souvent lié à un atrium élargi.
Grâce à cette nouvelle recherche, il est maintenant clair que si l’atrium devient plus grand proportionnellement du ventricule, alors il réduit la force hydraulique et donc la capacité du cœur à être rempli de sang.
« Nous pensons que cela peut être une partie importante du diagnostic et du traitement que de mesurer à la fois l’oreillette et le ventricule pour connaître leurs dimensions relatives », a déclaré Elira Maksuti, membre de l’équipe.
D’autres observations doivent être faites avant que nous puissions changer la façon dont nous voyons la fonction cardiaque et son dysfonctionnement. Mais il est impressionnant de savoir qu’il y a encore des mystères à résoudre sur certains des processus les plus fondamentaux de notre corps.
Ces recherches ont été publiées dans Scientific Reports.
