Principes de l’excitabilité du myocarde
Le myocarde est excitable non seulement par les potentiels d’action provenant du nœud sinusal, mais aussi par des stimuli électriques externes qui amènent les cellules au seuil. Tout stimulus amenant le potentiel membranaire au seuil évoquera un potentiel d’action, qui se propagera ensuite aux cellules voisines et finira par dépolariser tout le myocarde connecté. C’est le principe de base des stimulateurs cardiaques artificiels : appliquer un courant électrique externe qui dépolarise les cellules en contact avec l’extrémité de la sonde et générer ainsi un potentiel d’action qui se propagera dans le myocarde.
Composants d’un stimulateur cardiaque artificiel
Les stimulateurs cardiaques se composent d’un générateur d’impulsions implantable (GPI), qui contient l’électronique, une batterie et une ou deux sondes. Le générateur d’impulsions génère le courant électrique nécessaire pour stimuler le myocarde. Le courant est délivré au myocarde par les sondes, qui sont guidées vers le myocarde auriculaire et ventriculaire droits par une veine (figure 1).
Le stimulateur cardiaque est généralement implanté sous la clavicule, entre la peau et le grand pectoral. Le générateur d’impulsions a une coque en titane qui est bien tolérée par les tissus environnants. Les sondes sont introduites dans l’une des plus grosses veines (généralement la veine sous-clavière) et guidées jusqu’au cœur où elles entrent en contact avec l’endocarde.
Batterie du stimulateur cardiaque
La pile est utilisée pour délivrer les impulsions de stimulation, détecter (analyser l’activité électrique du cœur) et stocker les électrocardiogrammes. Le stimulateur cardiaque est alimenté par une pile au lithium d’une durée de vie de 5 à 10 ans. Une durée de vie plus courte peut être attendue si le besoin de stimulation est important ou si le seuil de stimulation (discuté ci-dessous) est élevé. Lorsque la pile est épuisée, l’ensemble du système doit être remplacé.
Conduites et électrodes du stimulateur cardiaque
Les sondes de stimulateur cardiaque contiennent des conducteurs enveloppés d’un isolant (figure 2). La plupart des stimulateurs cardiaques utilisent la stimulation bipolaire (voir ci-dessous), dans laquelle l’extrémité de la sonde est équipée de deux électrodes : une électrode positive (anode) et une électrode négative (cathode). Le générateur d’impulsions applique une différence de tension entre l’anode et la cathode, ce qui entraîne un flux d’électrons de l’anode vers la cathode. Ces électrons dépolarisent le myocarde et déclenchent ainsi un potentiel d’action qui se propage dans le myocarde.
Les électrodes sont également utilisées pour enregistrer l’activité électrique. Cette fonction du stimulateur cardiaque est appelée détection.
La plupart des stimulateurs cardiaques utilisent deux sondes, l’une dans l’oreillette droite et l’autre dans le ventricule droit. Si nécessaire, les deux sondes peuvent être utilisées pour la stimulation et la détection.
La fixation de la sonde au myocarde peut être active, c’est-à-dire que la cathode est constituée d’une vis insérée dans le myocarde, ou passive, c’est-à-dire que la cathode n’est pas insérée dans le myocarde mais que la sonde est ancrée au myocarde par des dents (figure 1).
Stimulation unipolaire vs bipolaire
Les pacemakers peuvent utiliser soit un mode de stimulation unipolaire, soit un mode bipolaire (Figure 3). Dans la stimulation bipolaire, la différence de tension est établie à l’extrémité de la sonde, entre l’anode et la cathode. Dans le cas de la stimulation unipolaire, la différence de tension est établie entre l’extrémité de la sonde et le générateur d’impulsions, de sorte que les électrons circulent entre le générateur d’impulsions et l’extrémité de la sonde.
Les électrons parcourent une plus grande distance dans la stimulation unipolaire, qui nécessite donc un peu plus d’énergie pour réussir à dépolariser le myocarde. En outre, les courants circulant entre le générateur d’impulsions et l’extrémité de la sonde peuvent stimuler les tissus excitables situés entre la canule et l’extrémité de la sonde. Par conséquent, les stimulateurs unipolaires produisent des artefacts de stimulation plus importants sur l’ECG (figure 4). Dans la stimulation bipolaire, l’anode et la cathode sont toutes deux situées à l’intérieur du cœur et l’artefact de stimulation résultant devient très discret, voire invisible.
Lorsque la stimulation a lieu dans le myocarde ventriculaire, l’impulsion se propage principalement en dehors du système de conduction, ce qui se traduit par un complexe QRS large (durée du QRS > 0,12 seconde). Étant donné que la stimulation a lieu dans le ventricule droit, l’activation commencera à cet endroit et se propagera progressivement vers le ventricule gauche. Par conséquent, le complexe QRS dans la stimulation du ventricule droit rappellera la configuration du QRS dans le bloc de branche gauche (dans lequel l’activation du ventricule gauche dépend également d’impulsions provenant du ventricule droit).