Le travail de votre cœur consiste à maintenir votre pouls stable pour pomper le sang dans tout votre corps. Parfois, votre fréquence cardiaque est plus lente lorsque vous vous détendez, et parfois elle est plus rapide lorsque vous faites de l’exercice ou que vous êtes stressé. Si la capacité de votre cœur à maintenir le rythme commence à se détériorer, électrophysiologistes cardiaques comme moi recherchez une aide extérieure à partir d’un dispositif implantable.
Il existe deux dispositifs implantables courants pour le cœur : stimulateurs cardiaques artificiels et défibrillateurs. Les stimulateurs cardiaques artificiels maintiennent la circulation du sang et de l’oxygène pendant les périodes de stress. Les défibrillateurs sont des appareils qui détectent des fréquences cardiaques dangereusement rapides et délivrent des chocs comme ceux utilisés lors de la réanimation cardio-pulmonaire, également connue sous le nom de RCP, pour redémarrer le cœur.
Comprendre le fonctionnement de ces appareils nécessite d’apprécier le fonctionnement du système électrique du cœur et les maillons faibles à l’origine des dysfonctionnements.
Le système de stimulateur cardiaque naturel du cœur
Des fréquences cardiaques anormalement lentes résultent de pannes dans deux zones principales du cœur.
Premièrement la nœud sino-auriculaire, ou SA définit votre fréquence cardiaque « au repos », généralement entre 60 et 100 battements par minute. Il s’agit de l’effort de base nécessaire pour faire circuler suffisamment de sang pour maintenir une fonction corporelle normale. Des niveaux élevés de certaines hormones circulant dans le corps, comme l’adrénaline et la sérotonine, peuvent augmenter la fréquence cardiaque au-dessus des niveaux de repos.
Les athlètes entraînés ont souvent une fréquence cardiaque au repos plus faible en raison d’un conditionnement physique supplémentaire. Comme tout autre muscle, le cœur devient plus fort avec l’entraînement. Parce que leur cœur fonctionne plus efficacement, les athlètes nécessitent globalement moins de battements de coeur faire circuler le sang.
(Rob Kreuger, illustrateur médical/Wikimedia Commons, CC BY-SA) Les pannes des nœuds sino-auriculaires et auriculo-ventriculaires peuvent provoquer des problèmes de fréquence cardiaque.
Le nœud auriculo-ventriculaire ou AV est la deuxième zone clé du câblage électrique du cœur. Le nœud auriculo-ventriculaire prend des informations sur la vitesse à laquelle le cœur bat depuis le nœud sino-auriculaire et les transmet aux ventricules, les parties musculaires du cœur qui lui permettent de pomper le sang vers le reste du corps.
Lorsque le nœud auriculo-ventriculaire tombe en panne, les ventricules ne reçoivent pas le signal électrique du nœud sino-auriculaire leur demandant de « pomper » ou de créer un battement de cœur. Cela ralentit dangereusement la fréquence cardiaque.
Quand la fréquence cardiaque est trop lente
Si la fréquence cardiaque au repos est anormalement basse ou ne parvient pas à augmenter avec les changements hormonaux, les stimulateurs cardiaques peuvent aider à maintenir la circulation du sang et de l’oxygène à un rythme sain.
Le nœud SA et le nœud AV naturellement lent avec l’âge, mais cela se produit parfois à un rythme accéléré et entraîne un rythme cardiaque anormalement lent. Un rythme cardiaque lent peut également être causé par d’autres maladies, notamment problèmes de thyroïde et maladie de Lyme. Dans ces cas, les rythmes lents peuvent être traités sans stimulateur cardiaque.
Un commun système de stimulateur cardiaque possède une batterie et deux fils qui peuvent envoyer et recevoir des signaux électriques. Un fil repose près du nœud sino-auriculaire et le second dans l’un des ventricules du cœur.
Si le fil situé près du nœud sino-auriculaire ne détecte aucune activité électrique pendant un temps défini, la batterie du stimulateur cardiaque enverra une impulsion au ventricule pour déclencher un signal électrique. En quelques fractions de seconde, le fil dans le ventricule devrait détecter cette activité électrique. Si une impulsion est détectée, cela signifie que le nœud AV a correctement transmis le signal au reste du cœur et que le stimulateur cardiaque ne s’active pas. Si le fil ne reçoit pas ce signal, la batterie délivre une impulsion via le fil directement au ventricule, provoquant la contraction du muscle et le déclenchement d’un battement cardiaque.
Le muscle cardiaque ne se contractera en réponse à une impulsion du stimulateur cardiaque que s’il est par ailleurs sain. Stimulateurs cardiaques ne gardez pas les patients en vie si le cœur s’arrête, par exemple lors d’une infection massive, d’un caillot sanguin ou d’une insuffisance rénale. Les stimulateurs cardiaques maintiennent simplement la fréquence cardiaque dans une plage confortable si le principal problème cardiaque est électrique.
(Crédit : National Heart, Lung, and Blood Institute) Les électrodes du stimulateur cardiaque sont implantées directement dans le cœur.
Les médecins programment le logiciel d’un stimulateur cardiaque pour que le pouls au repos ne descende pas en dessous d’un certain rythme, généralement 50 à 60 battements par minute. Si la fréquence de repos est réglée à 60 battements par minute, le stimulateur attendra exactement une seconde avant de lancer une impulsion électrique. La fréquence du pouls du cœur peut être supérieure à ce nombre si le nœud sino-auriculaire déclenche naturellement un battement de cœur. Si le stimulateur cardiaque détecte une activité du nœud sino-auriculaire, il réinitialise son chronomètre pendant une seconde complète supplémentaire.
Les stimulateurs cardiaques modernes contiennent également des capteurs permettant de prédire si le cœur peut bénéficier d’une fréquence cardiaque plus rapide dans certaines circonstances. Par exemple, les piles des stimulateurs cardiaques contenir des accéléromètres comme ceux utilisés dans les podomètres pour détecter si une personne est en mouvement. Si ces capteurs s’activent, le stimulateur cardiaque peut augmenter sa fréquence minimale, comme le ferait normalement le cœur à l’exercice. Les capteurs peuvent également détecter si une personne commence à respirer plus rapidement ou si le cœur commence à se contracter plus puissamment, tous signes normalement associés à une augmentation de la fréquence cardiaque.
Quand la fréquence cardiaque est trop rapide
Comme les stimulateurs cardiaques, un défibrillateur cardiaque est livré avec une batterie et des fils qui enregistrent la fréquence cardiaque. Mais au lieu de traiter des fréquences cardiaques lentes, les défibrillateurs sont programmés pour détecter des fréquences cardiaques rapides, généralement de l’ordre de 200 battements par minute. Les fréquences cardiaques dans cette plage sont souvent causées par Tachycardie ventriculaire ou fibrillation ventriculairequi sont des rythmes cardiaques potentiellement mortels résultant de battements trop rapides ou de tremblements de la chambre inférieure du cœur.
Certaines personnes présentent un risque élevé de développer ce type de troubles du rythme. Beaucoup cas de « mort subite » chez les athlètes et autres jeunes sont suspectés ou avérés être liés à la fibrillation ventriculaire.
Les défibrillateurs délivrent une charge électrique pour redémarrer le cœur.
Les défibrillateurs délivrent des chocs internes au cœur lorsque leurs capteurs détectent une tachycardie ventriculaire ou une fibrillation ventriculaire. Ces chocs arrêtent le cœur pendant une fraction de seconde pour donner au nœud sino-auriculaire une chance de reprendre son activité normale. Ces chocs peut être douloureuxles médecins prescrivent donc généralement également des médicaments ou d’autres procédures pour éviter d’avoir besoin de chocs en premier lieu.
Un défibrillateur est comme une ceinture de sécurité : il est rassurant de l’avoir, mais idéalement, il n’est jamais nécessaire de le déployer.
Au-delà de la chirurgie
Les stimulateurs cardiaques et les défibrillateurs nécessitent un certain entretien. Certains paramètres, tels que le niveau auquel le stimulateur cardiaque permettra au pouls de descendre, peut être ajusté au fil du temps. Les médecins disposent d’ordinateurs capables de communiquer avec les appareils et de modifier leur programmation. Certains appareils utilisent la technologie Bluetooth.
La batterie ne peut pas être rechargée et doit être remplacée, généralement au bout de six à dix ans. Vie de la batterie dépend de la fréquence à laquelle le cœur demande au stimulateur cardiaque d’initier des battements cardiaques. Fils de stimulateur cardiaque il faut parfois les remplacer s’ils se cassent ou si l’isolation s’use après des années de flexion à chaque battement de cœur. En de rares occasions, des pièces de stimulateurs cardiaques sont rappelées. Habituellement, ces pièces ne nécessitent pas de remplacement, mais peut nécessiter une attention particulière. Des contrôles plus fréquents de la « santé » électrique des appareils sont généralement prescrits pour détecter précocement tout problème de durée de vie de la batterie ou de panne de fil.
Les stimulateurs cardiaques et les défibrillateurs évoluent constamment, en partie pour suivre l’évolution des technologies médicales et non médicales.
Avec des systèmes de gestion basés sur le cloud qui mettent les informations médicales à disposition des médecins en temps réel, la sécurité est devenue une préoccupation majeure d’un logiciel de stimulateur cardiaque moderne. D’autres technologies médicales, telles que les IRM, peuvent modifier le fonctionnement des stimulateurs cardiaques et des défibrillateurs s’ils ne sont pas manipulés avec précaution. Les IRM créent des impulsions électromagnétiques que les appareils cardiaques peut être interprété à tort comme des battements de coeur. Les appareils modernes sont conçus en tenant compte de ces facteurs, mais nécessitent néanmoins une programmation minutieuse pour ces circonstances particulières.
Lorsqu’ils sont utilisés correctement, les stimulateurs cardiaques et les défibrillateurs améliorent à la fois la qualité et l’espérance de vie. Tandis que les équipes d’ingénieurs conçoivent ces petites machines, elles s’appuient sur les médecins qui savent qui bénéficiera de cette technologie et comment programmer le logiciel pour mieux servir chaque patient et chaque scénario.
Virginia Singla est professeure adjointe de clinique de cardiologie à l’Université de Pittsburgh. son article est republié à partir de La conversation sous un Licence Creative Commons. Lis le article original.
