Tonus vagal - Vagal tone

Le tonus vagal est l'activité du nerf vague , le 10e nerf crânien et une composante fondamentale de la branche parasympathique du système nerveux autonome . Cette branche du système nerveux n'est pas sous contrôle conscient et est en grande partie responsable de la régulation de plusieurs compartiments du corps au repos. L'activité vagale entraîne divers effets, notamment : réduction de la fréquence cardiaque , vasodilatation/constriction des vaisseaux , activité glandulaire dans le cœur , les poumons et le tube digestif , le foie, la régulation du système immunitaire ainsi que le contrôle de la sensibilité gastro-intestinale, de la motilité et de l'inflammation.

Dans ce contexte, le tonus fait spécifiquement référence à la nature continue de l'action parasympathique de base exercée par le nerf vague. Alors que l'entrée vagale de base est constante, le degré de stimulation qu'elle exerce est régulé par un équilibre des entrées des divisions sympathique et parasympathique du système nerveux autonome, l'activité parasympathique étant généralement dominante. Le tonus vagal est fréquemment utilisé pour évaluer la fonction cardiaque et est également utile pour évaluer la régulation émotionnelle et d'autres processus qui modifient ou sont modifiés par des modifications de l'activité parasympathique.

Les mesures du tonus vagal peuvent être effectuées au moyen de procédures invasives ou non invasives. Les procédures invasives sont minoritaires et comprennent la stimulation du nerf vague par des techniques manuelles, respiratoires ou électriques spécifiques. Les techniques non invasives reposent principalement sur l'étude de la fréquence cardiaque et de sa variabilité .

Quantification non invasive du tonus vagal

Dans la plupart des cas, le tonus vagal n'est pas mesuré directement. Au lieu de cela, les processus affectés par le nerf vague - en particulier la fréquence cardiaque et la variabilité de la fréquence cardiaque - sont mesurés et utilisés comme substitut du tonus vagal. L'augmentation du tonus vagal (et donc l'action vagale) est généralement associée à une fréquence cardiaque plus faible et à une variabilité accrue de la fréquence cardiaque. Cependant, lors d' une inclinaison orthostatique graduelle , le retrait du tonus vagal est un indicateur indirect de la forme cardiovasculaire.

Innervation vagale du coeur

La fréquence cardiaque est largement contrôlée par l'activité interne du stimulateur cardiaque. Dans un cœur sain, le stimulateur cardiaque principal est un ensemble de cellules à la frontière des oreillettes et de la veine cave appelée nœud sino - auriculaire . Les cellules cardiaques présentent l'automaticité, la capacité de générer une activité électrique indépendante de la stimulation externe. L'activité électrique générée spontanément par le nœud sino-auriculaire donne le rythme au reste du cœur.

En l'absence de stimuli externes, la stimulation sino-auriculaire, en général, pendant l'éveil, maintient la fréquence cardiaque dans la plage de 60 à 100 battements par minute (bpm). Les deux branches du système nerveux autonome travaillent ensemble pour augmenter ou ralentir la fréquence cardiaque. Le nerf vague agit sur le nœud sino-auriculaire, ralentissant sa conduction et modulant le tonus vagal, via le neurotransmetteur acétylcholine et les modifications en aval des courants ioniques et du calcium des cellules cardiaques. En raison de son effet sur la fréquence cardiaque et la santé cardiovasculaire, le tonus vagal peut être mesuré et compris en examinant sa corrélation avec la modulation de la fréquence cardiaque et la variabilité de la fréquence cardiaque .

Arythmie sinusale respiratoire

L'arythmie sinusale respiratoire (ASR) est généralement une variation bénigne et normale de la fréquence cardiaque qui se produit au cours de chaque cycle respiratoire : la fréquence cardiaque augmente lors de l'inspiration et diminue lors de l'expiration. La RSA a été reconnue pour la première fois par Carl Ludwig en 1847 mais est encore imparfaitement comprise. Il a été observé chez l'homme dès les premiers stades de la vie jusqu'à l'âge adulte, et se trouve dans plusieurs espèces différentes.

Lors de l' inspiration , la pression intra-thoracique diminue en raison de la contraction et du mouvement vers le bas du diaphragme et de l'expansion de la cavité thoracique. En conséquence, la pression auriculaire est également abaissée, provoquant une augmentation du flux sanguin vers le cœur, ce qui à son tour diminue la réponse de déclenchement des barorécepteurs, ce qui diminue le tonus vagal. Cela provoque une augmentation de la fréquence cardiaque.

Pendant l' expiration , le diaphragme se détend, se déplace vers le haut et diminue la taille de la cavité thoracique, provoquant une augmentation de la pression intrathoracique. Cette augmentation de la pression inhibe le retour veineux vers le cœur, entraînant à la fois une expansion auriculaire réduite et une activation accrue des barorécepteurs. Cela soulage la suppression du tonus vagal et conduit à une diminution de la fréquence cardiaque.

Fréquence cardiaque (FC) (première rangée), volume courant (Vt) (deuxième rangée), Vt et FC superposée (troisième rangée). On voit clairement la modulation FC : la FC augmente avec l'inspiration et diminue avec l'expiration.
Fréquence cardiaque (FC) (première rangée), signal ECG (ECG) (deuxième rangée) et respiration (troisième rangée) pour un sujet nouveau-né dans un enregistrement de 15 secondes. HR exprime des oscillations synchrones par rapport à la respiration.
Estimation de l'amplitude RSA basée sur une approche multivariée basée sur une analyse conjointe de l'ECG et de la respiration. La ligne verte montre les variations de fréquence cardiaque moyennées sur plusieurs cycles respiratoires. Il s'agit d'une tendance clairement visible à l'augmentation et à la diminution de la fréquence cardiaque qui est typique de la RSA.

RSA comme estimateur du tonus vagal

L'arythmie sinusale respiratoire est fréquemment utilisée comme méthode non invasive pour étudier le tonus vagal, dans des études physiologiques, comportementales et plusieurs études cliniques. Cela peut être fait en utilisant l' enregistrement électrocardiographique (ECG), bien que d'autres méthodes soient également en cours de développement qui tirent parti des interactions entre l'ECG et la respiration . Cependant, l'interprétation des mesures du RSA doit être effectuée avec prudence, car plusieurs facteurs, y compris les différences entre les individus, peuvent modifier la relation entre le RSA et le tonus vagal.

Évolution et physiologie

Il a été suggéré que la RSA aurait pu évoluer pour économiser de l'énergie pour les systèmes cardiaque et respiratoire en réduisant la fréquence cardiaque et en supprimant une ventilation inefficace pendant le reflux de la perfusion (transfert du sang des artères aux capillaires pour l'oxygénation et la nutrition).

Il a été constaté que le RSA augmente chez les sujets au repos et diminue dans les états de stress ou de tension. Elle est augmentée en décubitus dorsal et diminuée en décubitus ventral, et est en moyenne plus élevée et plus prononcée le jour que la nuit. La RSA a également été largement utilisée pour quantifier le retrait du tonus vagal dans l'inclinaison orthostatique graduée .

Typiquement, l'expression de RSA diminue avec l'âge. Cependant, les adultes en excellente santé cardiovasculaire, tels que les coureurs d'endurance, les nageurs et les cyclistes, sont susceptibles d'avoir un RSA plus prononcé. Les athlètes professionnels maintiennent en moyenne un tonus vagal très élevé et par conséquent des niveaux de RSA plus élevés. Le RSA est moins important chez les personnes atteintes de diabète et de maladies cardiovasculaires.

Regards sur la psychologie et la maladie

La recherche sur le tonus vagal a le potentiel de donner un aperçu du comportement social, des interactions sociales et de la psychologie humaine. Une grande partie de ce travail a été axée sur les nouveau - nés et les enfants . Ton de base vagal peut être utilisé soit comme un facteur prédictif potentiel de comportement ou un signal de la santé mentale ( en particulier la régulation des émotions , l' anxiété et l' intériorisation et troubles extériorisés ).

La théorie polyvagale de Porges est un modèle influent de la façon dont les voies vagales répondent à la nouveauté et aux stimuli externes stressants. La théorie propose qu'il existe deux systèmes vagaux, un qui est partagé avec les reptiles et les amphibiens et un second, plus récent, système unique aux mammifères . Les deux voies se comportent différemment et peuvent fonctionner l'une contre l'autre. Cette théorie peut rendre compte de plusieurs phénomènes psychophysiologiques et maladies psychosomatiques . Cependant, des études récentes indiquent que le « système » vagal décrit par Porges comme étant unique aux mammifères existait bien avant l'évolution des mammifères.

Le RSA et le tonus vagal sont utilisés comme marqueurs pour aider à déterminer la gravité des troubles neurodéveloppementaux tels que les troubles du spectre autistique . Les enfants ayant des attachements plus sûrs avec leur mère présentaient une plus grande réactivité empathique, moins d'inhibition sociale et un tonus vagal plus élevé.

Autres estimations du tonus vagal

Il existe plusieurs méthodes d'estimation du tonus vagal autres que la mesure du RSA, notamment :

Voir également

Les références