Chapitre 3 — Électrocardiogramme (ECG) · Topic 1 : Bases anatomiques et électriques du cœur · Leçon 1.3
L’ECG enregistre les variations de potentiel électrique à la surface du corps. Pour comprendre ce qu’il mesure, il faut relier les événements ioniques de la membrane d’une fibre cardiaque au champ électrique macroscopique qu’elle génère. Cette leçon aborde le potentiel d’action des cellules myocardiques et nodales, puis le concept de dipôle membranaire et son application au signe de la ddp enregistrée.
🎯 Objectifs pédagogiques
- Décrire les 5 phases du potentiel d’action myocardique (0 à 4) et les courants ioniques associés ;
- Expliquer pourquoi le nœud sinusal présente un automatisme spontané (dépolarisation diastolique) ;
- Définir le dipôle électrique membranaire (moment M) dans les 4 états d’une fibre cardiaque ;
- Déterminer le signe de la ddp enregistrée selon la position de l’électrode par rapport au front de dépolarisation ou de repolarisation.
🧭 Plan de la leçon
- Potentiel d’action des différentes cellules cardiaques
- Membrane d’une fibre cardiaque : dipôle électrique (moment M)
- Signe de la ddp selon la position de l’électrode
1. Potentiel d’action des différentes cellules cardiaques
1.1 Cellules myocardiques
Le potentiel de repos des cellules myocardiques est de −90 mV (polarisation importante). Il est stable : ces cellules n’ont pas d’automatisme spontané.
- Phase 0 — Dépolarisation très rapide : ouverture des canaux sodiques rapides → entrée massive de Na⁺ → dépolarisation brutale (de −90 mV à +30 mV).
- Phase 1 — Repolarisation rapide initiale : fermeture des canaux Na⁺, légère sortie de K⁺.
- Phase 2 — Plateau du potentiel d’action : entrée cellulaire de Ca²⁺ par les canaux calciques lents → déclenchement de la contraction myocardique (couplage excitation-contraction).
- Phase 3 — Repolarisation lente : augmentation de la perméabilité au K⁺ → courant sortant de K⁺ → retour au potentiel de repos.
- Phase 4 — Potentiel de repos stable maintenu par la pompe Na⁺/K⁺-ATPase (transport actif) : expulsion de 3 Na⁺ et entrée de 2 K⁺ par ATP hydrolysé.
Le plateau (phase 2) est une spécificité du cardiomyocyte. L’entrée prolongée de Ca²⁺ déclenche la libération de Ca²⁺ du réticulum sarcoplasmique (calcium-induced calcium release), provoquant la contraction. La durée du plateau (200–300 ms) est en fait la durée de la période réfractaire : un nouveau potentiel d’action ne peut pas être déclenché pendant cette phase, ce qui protège le cœur contre les tétanisations.
1.2 Cellules du nœud sinusal
Le potentiel de repos du nœud sinusal est moins négatif (~−60 mV). Ce potentiel est instable : il ne reste pas stable en phase 4 mais remonte spontanément vers le seuil — c’est la dépolarisation diastolique spontanée.
Mécanisme : à la fin de la repolarisation, une entrée lente de Na⁺ (courant If, ou « funny current ») et une entrée progressive de Ca²⁺ élèvent le potentiel jusqu’au seuil (~−40 mV), déclenchant un nouveau potentiel d’action sans stimulus externe.
Conséquence : le nœud sinusal atteint le seuil plus rapidement que les autres pacemakers → il impose son rythme (60–100/min).
1.3 Faisceau de His et réseau de Purkinje
Le potentiel de repos de ces cellules est intermédiaire (entre −90 mV et −60 mV). La dépolarisation diastolique spontanée est plus lente que dans le nœud sinusal — d’où leur fréquence d’automatisme plus basse (30–40/min). Ils n’expriment leur automatisme qu’en l’absence de stimulation sinusale.
Le nœud auriculo-ventriculaire présente un potentiel de repos de l’ordre de −20 mV, encore moins négatif que celui du nœud sinusal. Sa pente de dépolarisation diastolique est intermédiaire, d’où une fréquence d’automatisme de 40–50/min.
2. Membrane d’une fibre cardiaque : dipôle électrique (moment M)
Pour comprendre l’ECG, il faut modéliser le champ électrique généré par une fibre cardiaque lors de la propagation du front d’excitation. On distingue quatre états :
| État de la membrane | Potentiel (Vint − Vext) | Dipôle M (moment dipolaire) |
|---|---|---|
| Au repos (entière) | Vint − Vext < 0 (uniforme) | Moment nul — pas de ddp enregistrée à distance |
| Totalement dépolarisée | Vint − Vext > 0 (uniforme) | Moment nul — pas de ddp enregistrée à distance |
| En cours de dépolarisation | Zone repos : Vint−Vext < 0 / Zone dépolarisée : Vint−Vext > 0 | M ≠ 0, parallèle à l’axe de la fibre, ⊥ au front, orienté de la zone dépolarisée vers la zone au repos (du − vers le + côté extérieur) |
| En cours de repolarisation | Zone repolarisée : Vint−Vext < 0 / Zone dépolarisée : Vint−Vext > 0 | M ≠ 0, sens opposé au front de repolarisation |
Dans le myocarde ventriculaire, les fibres sont orientées de façon quasi parallèle. Les moments dipolaires individuels s’additionnent lors de la dépolarisation synchronisée, créant un champ électrique macroscopique mesurable à la surface du corps.
- Dépolarisation : de l’endocarde (paroi interne) vers l’épicarde (paroi externe). Le vecteur M est orienté de l’endocarde vers l’épicarde.
- Repolarisation : de l’épicarde vers l’endocarde (sens inverse de la dépolarisation). Le vecteur M est donc orienté de l’épicarde vers l’endocarde.
Conséquence ECG : la repolarisation ventriculaire produit une déflexion de même sens que la dépolarisation (les deux vecteurs M sont dans le même sens dans le référentiel d’une électrode frontale standard), ce qui explique que l’onde T est de même signe que le complexe QRS dans les dérivations habituelles.
3. Signe de la ddp selon la position de l’électrode
Le signe de la différence de potentiel (ddp) enregistrée par une électrode dépend de la direction du front par rapport à l’électrode :
| Situation | Front de dépolarisation | Front de repolarisation |
|---|---|---|
| Le front se rapproche de l’électrode d’enregistrement | ddp > 0 → déflexion positive ↑ | ddp < 0 → déflexion négative ↓ |
| Le front s’éloigne de l’électrode d’enregistrement | ddp < 0 → déflexion négative ↓ | ddp > 0 → déflexion positive ↑ |
Cette règle s’applique identiquement aux dérivations précordiales (V1–V6, plan horizontal) et aux dérivations frontales (D1–D3, aVR, aVL, aVF, plan frontal). La morphologie d’un complexe QRS sur une dérivation donnée dépend directement de l’angle entre l’axe de la dérivation et la direction du vecteur de dépolarisation ventriculaire (AQRS).
La dépolarisation ventriculaire progresse de l’endocarde vers l’épicarde (vecteur M : endocarde → épicarde). La repolarisation progresse en sens inverse, de l’épicarde vers l’endocarde. Or, la règle est : pour la repolarisation, si le front s’éloigne de l’électrode → ddp > 0. En pratique, pour une électrode regardant l’apex (ex. V5, DII), le front de repolarisation (épicarde → endocarde) s’éloigne → onde T positive. Et le front de dépolarisation (endocarde → épicarde) se rapproche → QRS positif. Les deux déflexions sont donc dans le même sens, malgré les directions opposées des deux fronts.
🧠 À retenir absolument
- PA myocardique — VR = −90 mV ; phase 0 (Na⁺ rapide), phase 2 (plateau Ca²⁺ → contraction), phase 3 (sortie K⁺), phase 4 (pompe Na⁺/K⁺-ATPase).
- PA nodal sinusal — VR ≈ −60 mV, instable → dépolarisation diastolique spontanée (pacemaker) ; VR du NAV ≈ −20 mV.
- Moment dipolaire M nul si fibre entièrement au repos ou entièrement dépolarisée ; M ≠ 0 uniquement pendant le passage du front.
- Pendant la dépolarisation : M orienté de la zone dépolarisée vers la zone au repos (du − vers le + côté extérieur).
- Dépolarisation ventriculaire : endocarde → épicarde ; repolarisation : épicarde → endocarde.
- Front de dépolarisation se rapproche → ddp > 0 (déflexion +) ; s’éloigne → ddp < 0 (déflexion −). Règle inverse pour la repolarisation.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi le plateau (phase 2) est-il absent dans le nœud sinusal ?
Les cellules du nœud sinusal sont dépourvues de canaux sodiques rapides (Nav1.5). Leur dépolarisation (phase 0) est lente et médiée par les canaux calciques lents (Cav1.3). Il n’y a donc pas de phase 0 rapide ni de plateau prolongé. Le potentiel d’action nodal est de moindre amplitude et de forme arrondie, très différent du PA myocardique en « plateau ».
Qu’est-ce que le « funny current » (If) ?
Le courant If est un courant entrant de Na⁺ (et K⁺) qui s’active lors de l’hyperpolarisation des cellules nodales, à la fin de la repolarisation. Il est dit « funny » car il s’active dans le sens opposé aux canaux habituels. C’est lui qui initie la pente de dépolarisation diastolique. Les médicaments bradycardisants (ivabradine) agissent en bloquant ce courant, réduisant ainsi la fréquence sinusale.
Pourquoi le moment dipolaire est-il nul quand la fibre est entièrement au repos ?
Quand toute la membrane est dans le même état électrique (toute au repos ou toute dépolarisée), la distribution de charges extracellulaires est uniforme : il n’y a pas de gradient de potentiel le long de la fibre. Un dipôle n’existe que lorsque deux zones de potentiels différents coexistent (une zone + et une zone −) le long de la même fibre — c’est le cas uniquement pendant le passage du front de dépolarisation ou de repolarisation.
Que se passe-t-il si l’électrode est perpendiculaire au front de dépolarisation ?
Si l’axe de la dérivation est perpendiculaire au vecteur M (c’est-à-dire perpendiculaire à la direction du front), la projection de M sur cet axe est nulle : la ddp enregistrée est nulle ou très faible. Sur l’ECG, on observe un complexe QRS dit « isoélectrique » ou « nul » dans cette dérivation. C’est le principe qui permet de déterminer l’axe électrique (AQRS) du cœur.
Pourquoi la repolarisation ventriculaire va-t-elle de l’épicarde vers l’endocarde (et non l’inverse comme la dépolarisation) ?
La dépolarisation suit le trajet anatomique du tissu nodal (endocarde → épicarde). La repolarisation, elle, commence là où la dépolarisation a duré le moins longtemps, c’est-à-dire à l’épicarde (plus récemment activé, moins de temps en phase 2). De plus, la pression intraventriculaire comprime l’endocarde, ce qui prolonge son plateau (phase 2). La repolarisation se fait donc de l’extérieur vers l’intérieur, créant un front inverse mais un vecteur M dans le même sens que lors de la dépolarisation — d’où l’onde T positive dans les mêmes dérivations que le QRS.
🚀 Pour aller plus loin
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.