Reference : Modèle unidimensionnel instationnaire de l'activité pacemaker cardiaque induite par le f...
Scientific journals : Article
Engineering, computing & technology : Mechanical engineering
Life sciences : Multidisciplinary, general & others
http://hdl.handle.net/2268/118721
Modèle unidimensionnel instationnaire de l'activité pacemaker cardiaque induite par le feedback mécano-électrique dans un environnement thermo-électro-mécanique
French
[en] One-dimensional time-dependent model of the cardiac pacemaker activity induced by the mechano-electric feedback in a thermo-electro-mechanical background
Collet, Arnaud mailto [Université de Liège - ULg > Département d'astrophys., géophysique et océanographie (AGO) > Thermodynamique des phénomènes irréversibles >]
Desaive, Thomas mailto [Université de Liège - ULg > Département d'astrophys., géophysique et océanographie (AGO) > Thermodynamique des phénomènes irréversibles >]
Dauby, Pierre mailto [Université de Liège - ULg > Département d'astrophys., géophysique et océanographie (AGO) > Thermodynamique des phénomènes irréversibles >]
2012
Annales de Cardiologie et d'Angeiologie
Elsevier
Yes (verified by ORBi)
International
0003-3928
Paris
France
[fr] biomécanique ; électrophysiologie ; feedback mécano-électrique ; couplage excitation-contraction ; couplage thermoélectrique ; arythmies cardiaques ; simulation numérique ; activité électrique autonome
[en] biomechanics ; electrophysiology ; mechano-electric feedback ; excitation-contraction coupling ; thermoelectric coupling ; cardiac arrhythmias ; numerical simulation ; autonomous electrical activity
[fr] But de l’étude : Dans un cœur sain, le mécanisme de feedback mécano-électrique (FME) agit comme un régulateur intrinsèque du myocarde, en atténuant les perturbations mécaniques, permettant une contraction cardiaque normale et une situation électromécanique saine. Cependant, dans certaines circonstances, le FME peut être un générateur d’arythmies cardiaques importantes en induisant localement des dépolarisations électriques dues à des déformations anormales du tissu myocardique, via des canaux mécano-sensibles activés par l’étirement des fibres musculaires cardiaques. Ces perturbations peuvent ensuite se propager à l’ensemble du cœur et mener à un dysfonctionnement global du myocarde. Dans cette étude, nous examinons qualitativement l’influence de la température sur l’activité électrique autonome induite par le FME.
Méthode : Nous présentons un modèle unidimensionnel instationnaire contenant tous les éléments majeurs permettant de prendre en compte le couplage excitation-contraction, le FME et le couplage thermoélectrique.
Résultats : Nos simulations numériques montrent qu’une activité électrique autonome peut être induite par les déformations mécaniques cardiaques mais seulement pour un intervalle donné de température. Par ailleurs, dans certains cas, l’activité électrique autonome est périodique tel un pacemaker. De plus, nous montrons que certaines propriétés des potentiels d’action, générés par le FME, sont significativement influencées par la température. En outre, lorsque l’activité électrique prend la forme d’un pacemaker, nous mettons en évidence que la période est fortement dépendante de la température.
Conclusions : Notre modèle qualitatif montre que la température est un facteur influençant fortement le comportement électromécanique du cœur et plus particulièrement, l’activité électrique autonome induite par les déformations du tissu myocardique.
[en] Aim of the study: In a healthy heart, the mechano-electric feedback (MEF) process acts as an intrinsic regulatory mechanism of the myocardium which allows the normal cardiac contraction by damping mechanical perturbations in order to generate a new healthy electromechanical situation. However, under certain conditions, the MEF can be a generator of dramatic arrhythmias by inducing local electrical depolarizations as a result of abnormal cardiac tissue deformations, via stretch-activated channels (SACs). Then, these perturbations can propagate in the whole heart and lead to global cardiac dysfunctions. In the present study, we qualitatively investigate the influence of temperature on autonomous electrical activity generated by the MEF.
Method: We introduce a one-dimensional time-dependent model containing all the key ingredients that allow accounting for the excitation-contraction coupling, the MEF and the thermoelectric coupling.
Results: Our simulations show that an autonomous electrical activity can be induced by cardiac deformations, but only inside a certain temperature interval. In addition, in some cases, the autonomous electrical activity takes place in a periodic way like a pacemaker. We also highlight that some properties of action potentials, generated by the mechano-electric feedback, are significantly influenced by temperature. Moreover, in the situation where a pacemaker activity occurs, we also show that the period is heavily temperature-dependent.
Conclusions: Our qualitative model shows that the temperature is a significant factor with regards to the electromechanical behavior of the heart and more specifically, with regards to the autonomous electrical activity induced by the cardiac tissue deformations.
Thermodynamique des Phénomènes Irréversibles ; Cardiovascular Research Center
Fonds pour la formation à la Recherche dans l'Industrie et dans l'Agriculture (Communauté française de Belgique) - FRIA ; Communauté française de Belgique - CfB (Actions de Recherches Concertées—Académie Wallonie-Europe)
Researchers ; Professionals
http://hdl.handle.net/2268/118721
10.1016/j.ancard.2012.04.019

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