Abstract
Introduction. Le système de Purkinje et les faux tendons (FT) sont liés à l’arythmie ventriculaire, mais l’association entre les fibres de Purkinje et les FT n’est pas claire. Cette étude a examiné les associations des caractéristiques anatomiques et électrophysiologiques entre les fibres de Purkinje et les FT. Méthodes et résultats. Nous avons optimisé le protocole de coloration des fibres de Purkinje à l’iode de Lugol pour étudier la structure anatomique et nous avons mis au point une nouvelle méthode de cartographie électrophysiologique, appelée cartographie visuelle directe (MVD), pour étudier les caractéristiques électrophysiologiques. En utilisant les innovations susmentionnées chez 12 chiens, nous avons constaté ce qui suit. (1) Aucune fibre de Purkinje n’a été trouvée à 0,5 cm-1,0 cm sous l’anneau valvulaire ou sur les feuillets ou les cordons tendineux de la valve mitrale ou à proximité du tiers supérieur du muscle papillaire. (2) Les fibres de Purkinje existaient dans tous les FT, y compris les FT plus petits et minuscules. (3) Les fibres de Purkinje contenues dans les FT s’étendaient de l’extrémité proximale à l’extrémité distale, et leurs caractéristiques électrophysiologiques étaient similaires à celles des fibres de l’endocarde, notamment la conduction et l’automaticité antérograde, rétrograde et décrémentielle. Conclusions. Les fibres de Purkinje sont couramment trouvées dans les FT. Les caractéristiques électrophysiologiques des fibres de Purkinje contenues dans les FT sont similaires à celles des fibres de l’endocarde. Les FT pourraient avoir une base anatomique et électrophysiologique pour l’arythmie ventriculaire.
1. Introduction
Le réseau de Purkinje est un système de conduction spécialisé au sein du cœur, responsable de la conduction électrique des ventricules, et il est également impliqué dans le mécanisme de certaines tachyarythmies ventriculaires (nommées arythmies liées à Purkinje), notamment la tachycardie ventriculaire (TV) monomorphe, la TV polymorphe et la fibrillation ventriculaire (FV) . Le faux tendon (FT) est une variation anatomique intraventriculaire courante. Il s’agit d’une structure fibroïde ou fibromusculaire qui existe dans le ventricule en plus de la connexion normale du muscle papillaire et de la valve mitrale ou tricuspide. De nombreuses études cliniques ont montré que les FT sont étroitement liées aux arythmies ventriculaires . La tachycardie ventriculaire gauche idiopathique (TAVI) est une arythmie ventriculaire réentrante courante provenant du ventricule gauche. Il a été signalé que son substrat anatomique est étroitement lié à la TS. Les TS sont également liés à l’apparition de battements ventriculaires prématurés. Les TS ont-ils la base anatomique et électrophysiologique de l’arythmie ventriculaire ? Dans certaines études antérieures, des cellules de Purkinje ont été trouvées dans les CE. Cependant, l’existence de fibres de Purkinje dans les FT est-elle une coïncidence ou un phénomène commun ? La question de savoir si ces fibres de Purkinje ont des propriétés de conduction électrique et quels rôles ces fibres de Purkinje jouent dans les arythmies ventriculaires n’a pas été bien étudiée.
2. Matériaux et méthodes
2.1. Isolation et préparation du cœur
Tous les protocoles d’expérimentation animale de cette recherche ont été approuvés par le comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’hôpital général du commandement du théâtre du Nord. Toutes les procédures des expériences sur les animaux étaient en totale conformité avec les recommandations sur les études animales selon la Déclaration d’Helsinki de l’Association médicale mondiale et les directives européennes (2010/63/UE) pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire.
Douze chiens bâtards (21,5 ± 2,5 kg) ont été utilisés dans cette recherche. Ces chiens ont été anesthésiés avec du midazolam (0,5 mg/kg IM), puis mis à mort par injection d’air (100-150 ml) dans leur veine fémorale. Les cœurs ont été prélevés par une sternotomie médiane immédiatement après la mort. Selon les différents objectifs expérimentaux, les cœurs ont été préparés et traités dès que possible. L’endocarde de six cœurs a été coloré par la solution de Lugol pour observer la structure anatomique des fibres de Purkinje. Six autres cœurs ont été utilisés pour observer les caractéristiques électrophysiologiques du système de Purkinje par une méthode de cartographie visuelle. La méthode de préparation des cœurs pour la coloration avec la solution de Lugol et la cartographie visuelle était la suivante. Tout d’abord, le cœur in vitro a été incisé de l’anneau de la valve mitrale à l’apex le long du ventricule gauche à paroi libre, et l’anneau aortique a été incisé pour exposer complètement les muscles papillaires antérieurs et postérieurs du ventricule gauche. Ensuite, l’endocarde a été relativement aplati, et le sang résiduel sur l’endocarde a été nettoyé à l’aide d’un coton-tige.
2.2. Coloration à la solution de Lugol
La solution de Lugol a été préparée à l’avance (moins d’une semaine) en dissolvant I2 (4%, ) et KI (4%, ) dans de l’eau désionisée dans des conditions douces, et elle a été protégée de la lumière. La solution de Lugol a été pulvérisée uniformément sur l’endocarde d’un cœur préparé et laissée à tremper pendant 0,5 à 2 minutes pour colorer les fibres de Purkinje. Le processus de coloration a été répété si la couleur s’est estompée ou a disparu. Un microscope stéréoscopique (lentille anatomique) a été utilisé pour révéler les structures anatomiques petites ou complexes.
2.3. Coloration histologique
Les cœurs ont été fixés dans du formol à 10%, noyés dans de la paraffine et sectionnés en tranches de 5 μm. Les coupes de tissus ont été colorées par coloration à l’hématoxyline-éosine (HE), coloration de Masson, coloration au Schiff acide périodique (PAS) et coloration immunohistochimique de la connexine 40.
2.4. Méthode de cartographie visuelle directe
Le cœur préparé a été immergé dans une solution de Ringer lactée réchauffée (37°C). Deux cathéters haute densité de 20 électrodes (électrode de 1 mm ; espacement de 1 mm) ont été placés étroitement sur la région d’intérêt sous vision directe, comme la branche des fibres de Purkinje, les muscles papillaires antérieurs ou postérieurs, et les FT. Ensuite, l’étude électrophysiologique et la cartographie, y compris la stimulation programmée, la cartographie d’activation et la cartographie de rythme, ont été réalisées in vitro. Le cœur a été immergé dans une solution de Ringer lactée froide (<10°C) pendant cinq secondes, si l’arythmie soutenue (telle que VT ou VF) ne pouvait pas être interrompue par le pace ou si l’activité électrique automatique devait être arrêtée. Cette méthode de cartographie endocardique est appelée méthode de cartographie visuelle directe (MVD).
3. Résultats
3.1. Les caractéristiques anatomiques des fibres de Purkinje
Le système His-Purkinje gauche a pris naissance sous la frontière entre le sinus non coronaire et le sinus coronaire droit. Il donnait naissance à une branche de faisceau gauche et à une branche de faisceau droite. Aucune branche de fibre de Purkinje n’a été trouvée à 0,5 cm-1,0 cm sous l’anneau valvulaire, y compris la valve aortique et la valve mitrale, à l’exception du faisceau de His gauche entre le sinus non coronaire et le sinus coronaire droit. Il n’y avait pas de branche de la fibre de Purkinje sur les feuillets ou les cordons tendineux de la valve mitrale. Les branches principales des branches antérieures ou postérieures gauches s’étendaient aux FT qui se connectaient aux parois latérales des muscles papillaires. Cependant, aucune branche de fibre de Purkinje n’a été trouvée adjacente au 1/3 supérieur du muscle papillaire (figure 1).
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3.2. Les caractéristiques anatomiques des FT
Les FT étaient présents sur l’endocarde chez les 12 chiens et leur longueur variait. En tout, 19 FT avaient une longueur supérieure à 1 cm (2,4 ± 1,03 cm en moyenne ; un à trois FT chez chacun des 12 chiens). En outre, il y avait 66 FT plus petites, d’une longueur de 0,5 à 1 cm (deux à huit FT chez chacun des 12 chiens), et les FT minuscules (moins de 0,5 cm) étaient plus fréquentes chez chaque chien. Parmi les 19 FT les plus longs, cinq étaient connectés aux muscles papillaires antérieurs, 12 aux muscles papillaires postérieurs et les deux autres n’étaient connectés à aucun muscle papillaire. Tous les FT contiennent des fibres de Purkinje, y compris les FT plus petits et minuscules. Les fibres de Purkinje contenues dans les FT s’étendent de l’extrémité proximale à l’extrémité distale et connectent les fibres de Purkinje endocardiques aux muscles papillaires ou aux fibres de Purkinje endocardiques adjacentes (Figure 2). Il est intéressant de noter qu’il existait un myocarde de travail typique et des vasa vasorum dans les plus grands FT (Figure 3). Au contraire, il n’y avait aucune fibre de Purkinje ou myocarde contenu dans les chordae tendineae (véritables tendons), qui reliaient les muscles papillaires au feuillet de la valve mitrale (Figure 2).
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3.3. Caractéristiques électrophysiologiques des fibres de Purkinje sur les FT
En utilisant la méthode DVM, l’activité électrique des fibres de Purkinje a été enregistrée sur l’endocarde ventriculaire des cœurs récoltés en stimulant le ventricule gauche ou en enregistrant l’activité électrique automatique. L’activation électrique du cœur récolté a pu être enregistrée en 38 min∼80 min (56,5 ± 15,1 min).
Les caractéristiques électrophysiologiques des fibres de Purkinje sur les FT étaient similaires aux fibres sur l’endocarde, notamment la conduction bidirectionnelle et l’automaticité (figure 4). Une conduction décroissante a également été constatée dans les fibres de Purkinje sur les FT (figure 4), notamment lors d’une lésion mécanique par une légère traction. De multiples rangées de potentiels de Purkinje ont été enregistrées dans la zone de chevauchement des FT (figure 5).
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4. Discussion
4.1. Principaux résultats
Les fibres de Purkinje sont largement distribuées dans les FT, qui ont connecté les fibres de Purkinje endocardiques aux fibres de Purkinje des muscles papillaires ou de l’endocarde adjacent. Les caractéristiques électrophysiologiques des fibres de Purkinje contenues dans les FT étaient similaires aux fibres de Purkinje de l’endocarde.
4.2. La distribution anatomique du système de Purkinje dans l’endocarde du ventricule gauche
La distribution des fibres de Purkinje dans l’endocarde présente certaines caractéristiques. Dans cette étude, bien que les fibres de Purkinje soient largement distribuées dans l’endocarde, il n’y a pas de branche de fibres de Purkinje sous la valve mitrale et le 1/3 supérieur du muscle papillaire. Il n’y a pas de branche de fibres de Purkinje dans la voie de sortie du ventricule gauche sous la valve aortique, à l’exception du faisceau de His gauche entre le sinus non coronaire et le sinus coronaire droit (Figure 1). Ces caractéristiques sont très importantes pour analyser les mécanismes des arythmies ventriculaires. Par exemple, lors de la cartographie des complexes ventriculaires prématurés (PVC) provenant de la zone du RCC, des potentiels de haute fréquence sont couramment enregistrés près du RCC, devant les ondes QRS des PVC. Ces potentiels ne doivent pas être considérés comme des potentiels de la fibre de Purkinje .
4.3. Les caractéristiques anatomiques et électrophysiologiques des FT
Les FT sont des structures uniques ou multiples, minces, fibreuses ou fibromusculaires qui traversent la cavité du ventricule gauche et n’ont aucune connexion avec les cuspides valvulaires. Les FT sont très fréquents dans l’endocarde canin. Il a été signalé que les FT contiennent des tissus fibreux, des fibres myocardiques, des fibres de Purkinje et des vaisseaux sanguins. Les cellules de Purkinje n’ont pas été observées dans les spécimens étudiés .
Nous avons constaté que les fibres de Purkinje étaient couramment présentes dans les FT, y compris les FT plus petits et minuscules. Les fibres de Purkinje contenues dans les FT s’étendent de l’extrémité proximale à l’extrémité distale (figure 2). Les caractéristiques électrophysiologiques des fibres de Purkinje contenues dans les FT sont similaires à celles des fibres de l’endocarde, notamment la conduction bidirectionnelle, la conduction décrémentale et l’automaticité (Figures 4 et 5). Les différents composants des FT ne sont pas les mêmes : certains contiennent des fibres de collagène et des fibres de Purkinje, et d’autres contiennent également des fibres myocardiques et des vaisseaux nutritifs (figure 3).
Nous spéculons que la corrélation entre les FT et le système de fibres de Purkinje pourrait fournir une base anatomique et électrophysiologique pour les FT participant à l’arythmie ventriculaire. Lorsque le système de fibres de Purkinje (y compris les FT) est affecté par une traction mécanique, une ischémie, une hypoxie ou d’autres facteurs, ses caractéristiques électrophysiologiques pourraient changer en conséquence, entraînant des arythmies ventriculaires.
4.4. Implication clinique
La prévalence rapportée des FT chez les patients référés pour une échocardiographie a largement varié entre 0,8 % et 61 % chez les enfants et entre 0,3 et 71 % chez les adultes . Certaines études ont rapporté que les FT pourraient jouer un rôle important dans les arythmies ventriculaires, telles que la VT fasciculaire idiopathique ou la VT dans les cardiopathies structurelles, en particulier chez certains patients atteints de cardiopathie ischémique . Suwa et al. ont rapporté que la TVI n’était plus induite après la résection chirurgicale des FT . Cependant, les caractéristiques anatomiques et électrophysiologiques des FT liées aux arythmies ventriculaires n’ont pas été bien clarifiées.
En raison de la corrélation entre les fibres de Purkinje et les FT, les FT peuvent être impliqués dans une variété d’arythmies ventriculaires. Par exemple, le mécanisme sous-jacent de la tachycardie ventriculaire fasciculaire postérieure gauche (LPF-VT) a été démontré comme étant une réentrée impliquant le système de conduction ventriculaire gauche . Cependant, le circuit réentrant exact, en particulier le substrat de la zone de conduction lente, reste quelque peu obscur. Dans quelques cas de TV-FPL, un FT reliant la partie septale du FPL et les muscles papillaires a été identifié comme étant une partie du circuit réentrant. Cependant, dans la plupart des cas de tachycardie pulmonaire, des FT considérables n’ont pas pu être détectés. Dans la présente étude, de minuscules FT ont été trouvés connectant le réseau de Purkinje adjacent sur l’endocarde. Nous avons émis l’hypothèse que les petits FT pourraient jouer un rôle important dans le circuit réentrant du LPF-VT. Le virage serré ou la conduction anisotrope entre le FT et le réseau de Purkinje adjacent pourrait être le substrat de la zone de conduction lente (figure 6).
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4.5. Limites
Il y avait plusieurs limites dans la présente étude. Premièrement, il s’agissait d’une étude animale in vitro, et les propriétés électrophysiologiques pourraient être différentes dans une certaine mesure de celles d’un modèle cardiaque in vivo ou sous perfusion de Langendorff. Deuxièmement, la durée disponible pour la cartographie visuelle des caractéristiques électrophysiologiques des fibres de Purkinje en détail était limitée. Troisièmement, les caractéristiques des FT plus petites et minuscules et leur réponse au vérapamil ou à la catécholamine n’ont pas été bien clarifiées dans cette étude. Des recherches supplémentaires devraient être menées sur les caractéristiques histologiques et électrophysiologiques des FT plus petites et minuscules.
5. Conclusions
Les fibres de Purkinje sont largement distribuées dans les FT canins, y compris les FT plus petits et minuscules. Les fibres de Purkinje contenues dans les FT s’étendent de l’extrémité proximale à l’extrémité distale, reliant anatomiquement et électrophysiologiquement le système de fibres de Purkinje endocardique, qui pourrait être le substrat important pour les arythmies ventriculaires.
Données disponibles
Les données statistiques et d’image utilisées pour soutenir les résultats de cette étude sont incluses dans l’article.
Conflits d’intérêts
Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflits d’intérêts concernant la publication de cet article.
Remerciements
Les auteurs remercient le Dr Hongyue Wang pour son assistance technique sur la coloration histologique et le Dr Shehata pour la révision de la langue. Ce travail a été soutenu par le National Key Project of Research and Development (contrats n° 2016YFC0900900, 2017YFC1307800 et 2016YFC1301300).
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