Anomalies électrocardiographiques à la phase aiguë de l'infarctus cérébral

ARTICLE

Les anomalies électrocardiographiques (ECG) observées au cours de la phase aiguë de l'infarctus cérébral s'intègrent de façon plus générale dans l'étude des interactions entre le cerveau et le cœur. De nombreuses affections cérébrales peuvent s'accompagner de complications cardiaques ou d'anomalies ECG, en dehors de toute pathologie cardiaque préexistante [1-3]. L'existence d'une influence de lésions corticales sur le comportement cardiaque pose le problème de la recherche de centres cardiorégulateurs haut situés, mais aussi de la valeur pronostique de ces phénomènes. L'infarctus cérébral aigu est de ce point de vue une affection particulièrement intéressante, avec les progrès de l'imagerie cérébrale et le monitoring cardiovasculaire dont bénéficient les patients hospitalisés dans des unités spécialisées. Devant des anomalies cardiaques dans un tel contexte il est toutefois fondamental de considérer la probabilité d'une cardiopathie préexistante, partageant les mêmes facteurs de risque ou directement à l'origine de l'infarctus. Le risque de décès lié à une anomalie rythmique d'origine cérébrale est inconnu ; une étude prospective a fait état de 6 % de morts subites inexpliquées à 30 jours dans une cohorte d'infarctus cérébraux, chez des patients en phase de rééducation [4].

Régulation cardiovasculaire : rappel anatomique schématique

Le cœur - et l'appareil cardiovasculaire en général - est soumis à l'innervation réciproque et antagoniste des deux systèmes neurovégétatifs sympathique et parasympathique. On situe le premier neurone sympathique au niveau médullaire (colonne intermédio-latérale T1-T5), son axone suit la racine antérieure pour faire synapse dans les chaînes ganglionnaires sympathiques paravertébrales cervicales qui forment en T1 le ganglion stellaire. Des ganglions cervicaux part le deuxième neurone qui se distribue au myocarde.

Les centres parasympathiques sont situés à l'étage bulbaire, le corps cellulaire du protoneurone est situé dans le noyau dorsal (moteur) du vague et envoie son axone par le nerf X jusqu'au plexus cardiaque où se situe la synapse avec le deutoneurone, à proximité immédiate du cœur [2, 3, 5].

Les voies efférentes cardiaques partent des baro- et chémo-récepteurs cardiaques, aortiques et carotidiens, remontent par la moelle, le IX (sinus carotidien) ou le X pour aboutir au noyau du faisceau solitaire et au noyau dorsal du X qui renvoie par le noyau ambigu directement au cœur un retour vagal, mais également des efférences orthosympathiques via la moelle épinière (figure). Une partie des efférences du faisceau solitaire monte vers l'hypothalamus et projette sur les noyaux paraventriculaires et dorsomédians [3]. L'hypothalamus est un centre intégrateur fondamental du système nerveux végétatif. Il existe une spécialisation parasympathique des régions rostrales et médiales alors que la stimulation des régions postérolatérales engendre une réponse vasopressive et cardioaccélératrice. L'hypothalamus est surtout un carrefour d'informations sensorielles et émotionnelles par ses projections réciproques avec le cortex orbitofrontal, cingulaire et le système limbique. Il intègre aussi quantités d'afférences viscérales et hormonales. Toutes ces informations modulent la réponse hypothalamique descendante vers les centres végétatifs du tronc cérébral et la sécrétion neuroendocrine.

Si la présence de centres d'intégration neurovégétatifs néocorticaux est une hypothèse, il est toutefois bien démontré que l'hypothalamus est soumis aux influences corticales car l'interruption des connections hypothalamo-corticales produit de sévères dérèglements sympathiques [2, 5]. L'insula semble jouer un rôle central dans cette régulation, ce point sera détaillé plus loin.

Les projections descendantes hypothalamiques se distribuent au noyau dorsal du vague, pour les efférences parasympathiques, à différents noyaux catécholaminergiques du tronc cérébral pour le sympathique, dont le locus cœruleus et les noyaux du raphé qui à leur tour projettent vers la colonne intermédio-latérale de la moelle. Les voies descendantes ne décussent pas.

Il existe chez l'homme une latéralisation anatomique et fonctionnelle du système nerveux végétatif. Le contrôle de la fréquence cardiaque semble sous la prédominance des voies droites de l'hémisphère pour le système sympathique autant que pour le vague. En revanche, il existe une prédominance gauche dans le niveau du seuil d'arythmogénèse. Cette latéralisation est sous-tendue par la distribution préférentielle vers le nœud sinusal des fibres nerveuses végétatives droites et vers le nœud auriculoventriculaire et les ventricules pour les gauches [2, 5, 7].

Anomalies ECG

L'anomalie la plus fréquemment décrite après un accident cérébral ischémique est l'allongement du segment QT [10, 11]. Initialement décrite et redoutée dans les hémorragies sous-arachnoïdiennes, elle est considérée comme un indicateur d'instabilité électrique myocardique. Un à quarante pour cent des patients selon les études présentent cette perturbation à la phase aiguë d'accidents vasculaires, toutes étiologies confondues. Dans le cadre plus restreint de l'infarctus cérébral, la fréquence est moindre [10, 12]. L'étude du bras placebo du protocole Lubeluzole (353 patients) estime à 8,2 % des cas la présence d'un QT long [13]. Cet allongement est transitoire, le pic survient à la 6^e heure de l'infarctus pour retrouver une valeur normale au 5^e jour. Le pronostic d'un allongement de QT est péjoratif dans les hémorragies sous arachnoïdiennes. Dans le cadre de l'infarctus cérébral ce n'est pas démontré. Chez le rat l'occlusion expérimentale de l'artère cérébrale moyenne gauche peut s'accompagner d'un élargissement du complexe QRS et d'un allongement de l'espace QT, associés à une augmentation de la mortalité par trouble du rythme ventriculaire [6].

Une dépression du segment ST (> 1 mm, > 60 ms) a été relevée chez 19 à 21 % des patients selon les études [9-11]. Au moins deux cas prouvés à l'autopsie associaient infarctus cérébral et anomalies électrocardiographiques évocatrices d'infarctus du myocarde sur cœur sain. Une étude des monitoring ECG à la phase aiguë estime cette fréquence à 29 % [14]. Il est difficile d'attribuer à un sous-décalage de ST une origine cérébrale. Les études publiées sont contradictoire sur ce sujet. En faveur d'une origine neurologique, Goldstein et al. [9] ne trouvent que 42 % d'antécédent coronaire chez ces patients, ni de corrélation avec une élévation des CPK ; McDermott et al. [14] en ont étudié les facteurs prédictifs : les antécédents et les facteurs de risque d'athérosclérose ne ressortent pas statistiquement, contrairement à la latéralité (gauche) de l'AVC. Néanmoins il a été montré par scintigraphie myocardique systématique chez 50 patients que 58 % présentaient une atteinte coronaire, dont 28 % parfaitement asymptomatique, contre 7 % dans un groupe contrôle. Le risque de décès attribuable aux anomalies du segment ST cliniquement muettes est inconnu, en revanche si elles s'expriment cliniquement, elles sont clairement péjoratives, avec un risque relatif à 2,01 [16]. L'élévation des enzymes cardiaques (troponine et CK/MB), en dehors de toute atteinte clinique, est également un marqueur indépendant de mauvais pronostic [17].

D'autres anomalies du segment ST sont citées, amis n'ont pas fait l'objet d'études particulières. Sur 150 patients Goldstein et al. [9] trouvent une inversion de l'onde T dans 29 % des cas et l'apparition d'onde U dans 28 %.

Plusieurs travaux suggèrent que la fibrillation auriculaire, facteur de risque majeur d'AVC ischémique, pourrait être aussi une conséquence d'une lésion cérébrale arythmogène. Vingerhoets et al. [16] ont étudié un registre de 1 661 AVC. Quarante et un (2,5 %) patients présentaient une fibrillation auriculaire récente au moment de l'admission. Dix-sept patients l'avaient développée après l'admission. L'échographie cardiaque a mis en évidence une cardiopathie emboligène chez seulement 11 % de ces patients contre 46 % chez ceux dont l'arythmie était connue avant l'accident. De plus, chez ces patients dont l'arythmie est récente, la distribution topographique des accidents est significativement différente (p < 0,05) des patients avec une cause cardioembolique bien documentée. Il y avait une surreprésentation des branches de division inférieure de l'artère cérébrale moyenne (cortex pariétoinsulaire) et du territoire vétébro-basilaire. Par comparaison avec d'anciens tracés, Goldstein et al. [11] ont observé que la FA était apparue à l'occasion de l'AVC dans 31 % des cas. Les auteurs suggèrent la possibilité de FA induites par l'accident. Le cas publié par Vuilleumier et al. [18] l'illustre bien : il s'agit d'un patient connu pour avoir une FA paroxystique qui a présenté un accident ischémique cérébral au cours d'un enregistrement holter. Son tracé était sinusal au début de l'enregistrement et durant les cinq premières heures, la première bouffée de FA n'est survenue que soixante-quinze minutes après le début de l'infarctus cérébral. À l'inverse, dans l'étude Framingham, parmi tous les patients chez qui une FA a été découverte à l'occasion ou dans les suites immédiates d'un AVC, seulement 8 % des patients ont présenté une arythmie brève et non récurrente, ce qui suggère que la fibrillation auriculaire est d'origine cardiaque et non cérébrale dans la très grande majorité des cas [19]. Les FA supposées induites par l'accident cérébral sont estimées entre 1 % et 1,6 % dans deux synthèses sur les affections cardiaques liées aux accidents vasculaires cérébraux [1, 11].

D'autres troubles du rythme surviennent à une fréquence élevée à la phase aiguë [9, 20-22]. Il peut s'agir d'anomalies banales (extrasystoles isolées) mais aussi de salves de tachycardie ventriculaires ou de troubles de conduction graves. Ces anomalies sont été souvent découvertes en l'absence d'antécédent connu de trouble du rythme et ignorés par le tracé ECG d'admission, ce qui souligne l'intérêt du monitoring ECG à la phase aiguë des AVC pour leur dépistage. Myers et al. [8] ont comparé les enregistrements holter de 100 patients à ceux de témoins appariés pour l'âge et le sexe et ont trouvé globalement plus d'anomalies rythmiques de toute nature chez les cas, ainsi qu'un excès d'arythmies dites sérieuses ¹ même après ajustement sur la présence de cardiopathie. Dans cette étude les deux principaux facteurs associés à la présence de trouble du rythme sont l'âge et la localisation sus-tentorielle de l'accident. Cette localisation préférentielle hémisphérique est aussi notée dans l'étude cas-témoins de Norris et al. [20] qui a porté sur 312 patients et dans celle de Mikolich et al. [21] qui confirment en outre une incidence très supérieure de trouble du rythme chez les cas comparativement aux témoins (57 % vs 20 % p < 0,001 et 50 % vs 15 % pour l'extrasystolie ventriculaire sévère ; 20 % vs 0 % p < 0,005 pour les troubles de rythme ou de conduction malins : TV, bloc AV de troisième degré, asystole). Sander et al. [23] trouvent aussi un excès significatif d'arythmie chez ces cas avec une forte corrélation avec la taille de l'infarctus et le territoire de l'artère cérébrale moyenne. La valeur pronostique de ces troubles du rythme n'est pas connue. Les études sur l'hémorragie méningée montrent qu'ils sont associés à une surmortalité [1].

La question de la responsabilité relative du cœur et du cerveau dans la genèse des perturbations du tracé ECG a fait l'objet de travaux histologiques. Plusieurs résultats viennent à l'appui de l'hypothèse cérébrale. Huit des patients de l'étude de Goldstein et al., décédés avaient une élévation des CPK plasmatiques, dont trois un ECG compatible avec une ischémie myocardique, aucun n'avait d'anomalies similaires à l'autopsie [9]. On trouve parfois des foyers microscopiques de nécrose, des infiltrats hémorragiques ou mononucléés, regroupés sous le terme de myocytolyse. Ces lésions ne sont pas spécifiques des accidents vasculaires, et sont décrites dans le cadre de pathologies cérébrales diverses s'accompagnant d'hypertension intracrânienne aiguë [24, 25]. Leur délai d'apparition serait d'environ 9 h. Au-delà de deux semaines de survie aucun patient n'en présentait. Elles sont centrées par des terminaisons nerveuses intracardiaques et non des capillaires, ce qui suggère une action cytolytique directe du système nerveux autonome. Elles peuvent du reste se voir au décours de grands désordres du SNV comme le choc septique ou le phéochromcytome.

Autres perturbations

L'arrivée de techniques plus modernes d'analyse des tracés de monitoring a permis de préciser l'existence de perturbations de la régulation du rythme cardiaque et de la pression artérielle. L'analyse temporelle et spectrale montre des altérations majeures de la variabilité sinusale physiologique. C'est un paramètre de mauvais pronostic, associé à la survenue d'arythmie au décours d'un infarctus du myocarde. La perte de la variabilité sinusale semble corrélée à l'importance du déficit neurologique [26]. Le pic de hautes fréquences est plus particulièrement altéré, ce qui suggère une hypoactivité du système para-sympathique. La plus forte proportion de décès au sein du groupe atteint de telles anomalies suggère un risque de mortalité spécifique [27].

D'autres variations physiologiques sont également altérées. La variabilité systolique à court terme (beat-to-beat) est augmentée. La variabilité circadienne est également altérée. Physiologiquement, il existe une décroissance nocturne de 10 % du chiffre de pression artérielle moyenne. Ce cycle est aboli chez une grande majorité de patients (89 %), et même inversé dans 40 % des cas [11]. Enfin, les réponses réflexes aux manœuvres de Valasalva, de respiration ample et profonde sont altérées contrairement au réponses au Tilt-test. Ces troubles de la régulation du système nerveux autonome traduiraient un déséquilibre entre ses deux pôles, avec une hyperactivité sympathique. Cette hypothèse est renforcée par la constatation de taux plasmatiques de cathécolamines circulants élevés de façon significative à la phase aiguë [28].

Ces constations cliniques sont en partie reproduites expérimentalement chez le rat. L'occlusion de l'artère cérébrale moyenne reproduit une augmentation de la pression artérielle moyenne, une hyperactivité électrique des nerfs sympathiques rénaux une élévation des taux de norépinephrine plasmatique. Dans le groupe de rats les plus âgés, elle s'accompagne d'un allongement de QT et de l'apparition de troubles du rythme fatals [6].

Rôle de l'insula

Parmi les régions cérébrales possibles (cortex médiofrontal, insula, système limbique), l'insula est une de celle qui a été le mieux étudiée. Elle est un centre intégrateur d'afférences viscérosensitives. Elle est en interrelation étroite avec le système limbique et projette directement sur l'hypothalamus [11]. Son rôle dans l'apparition de phénomènes cardiaques est déjà bien étayé par plusieurs travaux expérimentaux. Les expériences de microstimulation chez l'animal ont pu reproduire des troubles de la repolarisation, un allongement du segment QT, des troubles de conduction intraventriculaires, des assytolies [30]. Des résultats similaires ont été obtenus après infarctus expérimental [6]. Des lésions de myocytolyse superposable à celle des humains ont également observées après atteinte insulaire chez le rat et chez le chat. Une organisation chronotropique du cortex insulaire a été mise en évidence par des techniques de stimulation asservies à l'onde P, avec un effet tachycardisant de la stimulation de la partie rostrale et bradycardisant de la région caudale de l'insula [28]. Le phénomène semblait là aussi médié par le système sympathique puisque la tachycardie comme la bradycardie pouvaient être annulées par l'injection d'aténolol alors que l'atropine n'avait pas d'effet. Comme la latence de l'effet bradycardisant est plus longue que celle de la tachycardie il était suggéré que le cortex caudal exerce une action inhibitrice sur le cortex rostral par des interneurones adrénergiques.

Chez l'homme, la stimulation de l'insula produit des réponses tensionelles et des modifications du rythme cardiaque, avec des réponses différentes suivant la latéralité [9]. Dans le cadre des accidents vasculaires cérébraux, l'atteinte du cortex pariéto-insulaire est plus fortement associée à une fibrillation auriculaire. Sanders et al. ont montré que les anomalies de régulation tensionelles intéressaient préférentiellement les infarctus incluant l'insula (100 % contre 23 % dans les autres localisations). La fréquence des arythmies, le taux de norépinephrine plasmatique, l'allongement de QT sont toutes des variables statistiquement associées à l'atteinte de l'insula [31]. L'altération de la variabilité sinusale est apparue maximale en cas d'atteinte insulaire. Parmi les 62 patients de cette études, les sept décès concernaient uniquement des infarctus insulaires. Actuellement il n'est pas montré de façon prospective et sur de plus larges effectifs que l'atteinte de l'insula est un facteur de risque de complications cardiaques ou de décès indépendant.

Influence de la latéralité

Il existe de forts arguments en faveur d'une latéralisation de la représentation hémisphérique du système nerveux autonome et de son dérèglement au cours des lésions cérébrales. Cette latéralisation du SNV périphérique est connue. Les afférences sympathiques du myocarde sont latéralisées et la stimulation des fibres sympathiques gauches qui se distribuent en majorité au myocarde ventriculaire génèrent des arythmies ventriculaires tandis qu'à droite on obtient des troubles du rythme supraventriculaire. Le bloc à la lidocaïne du ganglion stellaire gauche était une thérapeutique préventive efficace des troubles du rythme ventriculaire dans le syndrome du QT long [2]. Lane et al. [32] ont comparé 19 AIC hémisphériques droit à 19 gauche comparables. Il existait un excès significatif de tachycardie supraventriculaire dans les AIC droit ce qui était cohérent avec un tonus sympathique excessif dans les voies descendantes ipsilatérales. Les petits effectifs de cette étude et les différences entre les groupes concernant le traitement et l'existence de lésions controlatérales en limitent l'interprétation. Les résultats de Sander et al. [31] sont plus convaincants. Dans leur étude de la variabilité circadienne de la PA, ils ont pu montrer que les patients atteints à droite avait une diminution plus marquée de la variabilité circadienne que ceux qui avaient une atteinte gauche. Ils avaient aussi une plus grande fréquence d'élévation tensionelle nocturne. La localisation droite de l'AIC s'associait également à un taux plus élevé de catécholamines circulants, une fréquence plus élevée d'allongement de QT, et surtout une plus grande fréquence d'arythmies. Seuls deux patients de la série ont développé un infarctus du myocarde. Dans ces deux cas il s'agissait d'accidents droits. Barron et al. [33] ont observé une réduction de la variabilité sinusale plus marquée dans les lésions ischémiques droite que dans les lésions gauche. Tokgözoglou et al. [29] l'ont confirmé sur de plus larges effectifs et ont montré que la différence observée était liée aux accidents dans le territoire de la sylvienne incluant l'insula droite. En revanche toutes les composantes spectrales de la variabilité sinusale étaient affectées de façon homogène sans que l'on puisse incriminer le dysfonctionnement particulier d'un des deux pôles du SNV. Dans une étude rétrospective, Stober et al. [34] ont également trouvé une asymétrie des anomalies ECG chez 89 patients hospitalisés pour hémorragie méningée. Une inversion de l'onde T et un allongement de QT étaient significativement plus fréquents en cas de spasme artériel du côté gauche. En l'absence de groupe témoin et sans mention des éventuelles lésions cérébrales associées il est difficile de tirer des conclusions de ce travail.

Les données expérimentales chez l'homme comme chez l'animal renforcent les résultats cliniques. Oppenheimer et al. [35] ont pratiqué 70 stimulations du cortex insulaire chez cinq patients avant chirurgie pour épilepsie réfractaire (trois à droite et deux à gauche). Cinquante pour cent ont produit une réponse sur fréquence cardiaque et/ou sur la pression artérielle, 23 % sur la pression artérielle seule et 27 % n'ont produit aucune réponse. Tachycardie et hypertension étaient significativement plus fréquente après stimulation de l'insula droite comparativement à la stimulation gauche et après stimulation de la partie rostrale de l'insula comparativement à celle de sa partie caudale. Bradycardie et baisse de la pression systolique sont significativement plus fréquentes à gauche mais on ne retrouvait pas ce gradient crânio-caudal. Chez le rat, Hachinski et al. [36] ont étudié les réponses végétatives et ECG après occlusion de l'artère sylvienne droite, gauche et fictive. Dans le groupe ayant subi une occlusion droite, une augmentation significative de la pression artérielle moyenne coïncidait avec une élévation de norépinéphrine circulante par rapport au groupe témoin, un allongement de QT et avec des décharges plus longtemps soutenues des nerfs sympathiques enregistrés. Il n'y avait pas de différence significative après examen histologique cardiaque, mais la durée de l'expérience était inférieure au délai théorique d'apparition de lésions de myocytolyse.

CONCLUSION

La constatation d'anomalies électrocardiographiques chez un patient admis pour infarctus cérébral doit attirer l'attention. En l'absence de cardiopathie connue, il faut se méfier de la possibilité de troubles du rythme potentiellement graves et disposer d'une surveillance ECG continue. Il est dommage de limiter l'exploration cardiovasculaire à la recherche étiologique de l'infarctus et au bilan d'extension de l'athérosclérose. Les moyens modernes d'imagerie et d'exploration du système nerveux autonome pourront vraisemblablement permettre d'identifier des groupes de patients à risque qui justifient une surveillance cardiologique plus prolongée.

^Note

¹ Dans cette étude les auteurs ont analysé le nombre d'heures durant lesquelles survenait un ou plusieurs épisodes arythmiques. Ils ont considéré comme étant une arythmie « sérieuse » l'apparition de tachycardie ventriculaire ou de doublets ou de plus de cinq extrasystoles ventriculaires par min ou de BAV de 2^e ou 3^e degré.

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