Compte-rendu de la réunion SOSSO-MACS du 10 mars 2000

Étaient présents :

• Pour SOSSO : Julie Bestel, Jean Clairambault, Claire Médigue, Michel Sorine, ainsi que Daniel Claude (Université Paris-Sud)
• Pour MACS : Dominique Chapelle, Marina Vidrascu, Jean Frédéric Gerbeau,..., ainsi que Michel Delfour (Université de Montréal)

L'objet de cette réunion était de mettre en commun, sous forme d'un rapide tour d'horizon, les connaissances de base utilisées dans le projet SOSSO en matière de physiologie cardio-vasculaire et de modélisation de la dynamique cardiaque.

Jean Clairambault a présenté un panorama du système cardio-vasculaire (SCV) et des phénomènes électriques et mécaniques intervenant dans la contraction musculaire cardiaque :

• Mission du SCV, facteurs de la pression artérielle (PA) et sa régulation ;
• Le système nerveux autonome, principal régulateur de la PA : capteurs, voies nerveuses et centres, organes effecteurs ;
• Les deux circulations : systémique et pulmonaire ; système à haute pression et système à basse pression ;
• Le cycle mécanique cardiaque ; hémodynamique cardiaque ; loi de Frank et Starling ;
• Électrophysiologie cardiaque microscopique : le potentiel d'action de la cellule du tissu nodal et de la cellule musculaire cardiaque ; canaux ioniques et d.d.p. transmembranaire ;
• Électrophysiologie cardiaque macroscopique : propagation de l'onde de dépolarisation de la membrane cellulaire, du pace-maker du noeud sinusal jusqu'aux cellules contractiles du myocarde ventriculaire, et sa résultante à la surface du thorax : l'électrocardiogramme (dérivations classiques) ;
• Le vectocardiogramme, représentation 3D du vecteur de dépolarisation cardiaque ; dérivations classiques et dérivations orthogonales de Frank ;
• Des modèles mathématiques classiques du potentiel d'action et de sa propagation : Hodgkin-Huxley, Noma-Irisawa, Luo-Rudy, Fitz-Hugh-Nagumo ;
• Un modèle de la contraction musculaire cardiaque (thèse de doctorat en cours de Julie Bestel) ; le couplage excitation-contraction.

Au cours de cet exposé informel, des questions en rapport avec le programme de l'ARC icema ont été soulevées, pour lesquelles un approfondissement des connaissances est souhaitable : 1/ orientation des fibres musculaires cardiaques (anatomie, histologie) afin de définir un maillage physiologiquement raisonnable ; 2/ quelle vectocardiographie utiliser ? (dérivations classiques, combien, lesquelles, ou dérivations de Frank ?) ; 3/ quel modèle de la contraction musculaire utiliser ? Michel Sorine a fait à ce propos état de travaux récents en physique statistique proposant une explication du "moteur moléculaire" fonctionnant à l'ATP.

Une bibliographie succincte :

• Silbernagl S., Despopoulos A. : Atlas de poche de physiologie. Médecine-Sciences, Flammarion, Paris. 2^e édition française, 1992.
• Pour approfondir le sujet : Katz A.M. : Physiology of the Heart. Raven Press, New-York (2^e édition), 1992.
• À propos de la modélisation de la contraction musculaire, le rapport de recherche INRIA (à paraître) de Julie Bestel et Michel Sorine : Modèle différentiel de la contraction musculaire. Application à la simulation du système cardio-vasculaire.
• On pourra consulter aussi, sur certains des aspects mentionnés dans l'exposé :
  Claude D., Clairambault J. : Systèmes dynamiques et biologie : quelques exemples. (télécharger au format ps.gz ou pdf )
  Bestel J., Clairambault J., Médigue C., Monti A., Sorine M. Le système cardio-vasculaire et sa régulation par le système nerveux autonome : modélisation et mesures. Exposé présenté à la journée thématique CNRS de l'action Automatique et biologie, Paris, Mai 1999. (télécharger au format ps.gz ou pdf )