Physiologie de la contraction utérine Cours de
Gynécologie
Obstétrique
Ultrastructure des fibres myométriales
et mécanismes moléculaires
de la contraction
:
A - ULTRASTRUCTURE DE LA CELLULE MYOMÉTRIALE :
Le myomètre est constitué de cellules musculaires lisses, entourées
d’une matrice conjonctive qui représente 37 à 57 % du volume de
l’organe.
Le tissu conjonctif a un rôle plastique et de transmission
des forces contractiles engendrées par les cellules musculaires.
Il
contient également des fibroblastes, et livre passage aux vaisseaux
sanguins et lymphatiques et aux nerfs.
Les cellules musculaires lisses sont fusiformes.
Leur taille est très
variable, de 5 à 10 µm de diamètre et de 50 à 800 µm de longueur
selon les conditions hormonales et d’étirement.
Elle s’accroît
notamment au cours de la grossesse et sous influence oestrogénique.
Certains éléments de la cellule musculaire lisse possèdent un intérêt
fonctionnel particulier.
1- Membrane plasmique
:
Elle possède la structure trilamellaire classique des cellules
eucaryotes, et est séparée du tissu conjonctif environnant par une
mince lame basale.
Elle est déformée par des digitations qui
augmentent la surface cellulaire.
Les caveolae, ou vésicules de surface, sont des invaginations de la
membrane plasmique de 70 à 120 nm de diamètre, distribuées en
rangées parallèles au grand axe de la cellule.
Elles sont en général
situées à proximité du réticulum sarcoplasmique et des
mitochondries.
Leur présence augmente d’environ 70 % la surface
cellulaire.
On leur attribue un rôle dans les échanges ioniques, mais
leur fonction n’est pas encore définie avec certitude.
Les bandes denses, ou corps denses membranaires, sont des
structures opaques aux rayons X, situées à la face interne de la
membrane plasmique, dont elles forment un épaississement sans en
altérer la structure trilamellaire.
Elles sont allongées selon le grand
axe de la cellule, et servent de point d’ancrage aux filaments d’actine
et aux filaments intermédiaires qu’elles relient à la membrane
plasmique.
Leur richesse en a-actinine leur a fait attribuer un rôle
similaire à celui des stries Z du muscle strié.
Elles sont également
l’équivalent membranaire des corps denses cytoplasmiques.
La liaison entre deux bandes denses de cellules voisines forme une
jonction intermédiaire qui permet le couplage mécanique entre les
deux cellules.
En microscopie électronique, elles apparaissent
comme des zones denses de 1 à 2 µmde long sur 0,4 µm d’épaisseur,
avec un espace intercellulaire de 40 à 60 nm contenant un matériel
dense aux électrons.
Les gap junctions sont des structures perméables aux ions et aux
petites molécules, qui assurent le couplage électrique et chimique
entre les cellules.
Les gap junctions du myomètre semblent jouer un
rôle important au moment de la parturition, et seront décrites plus
en détail.
2- Structures intracellulaires
:
– Le réticulum sarcoplasmique est présent dans les cellules
musculaires lisses sous forme de citernes aplaties et d’un réseau de tubules transverses.
Le réticulum sarcoplasmique rugueux est
préférentiellement situé de part et d’autre du noyau, tandis que le
réticulum sarcoplasmique lisse est plus volontiers localisé à
proximité de la surface cellulaire, et plus particulièrement des
caveolae.
Par endroits, la distance séparant le réticulum sarcoplasmique de la membrane plasmique est inférieure à 15 nm.
L’existence de « ponts » opaques aux électrons à ce niveau suggère
un couplage fonctionnel entre ces deux structures.
Le rôle du
réticulum sarcoplasmique est fondamental dans la régulation de la
concentration en calcium intracellulaire, et représente le principal
site de stockage du calcium.
– Les mitochondries ont, comme le réticulum sarcoplasmique, deux
localisations préférentielles : de part et d’autre du noyau, et à
proximité de la membrane plasmique.
Elles sont le site du
métabolisme oxydatif, dont les activités enzymatiques augmentent
au cours de la gestation.
Leur rôle dans la régulation de la
concentration du calcium cytoplasmique semble limité.
3- Appareil contractile :
Plus de 80 % du volume de la cellule musculaire lisse sont occupés
par l’appareil contractile : filaments fins, épais, intermédiaires, et
corps denses.
Le reste de la cellule est occupé par le noyau, le
réticulum sarcoplasmique et les mitochondries.
– Les filaments épais ou filaments de myosine ont un diamètre
d’environ 16 nm et une longueur variable de 1 à plusieurs µm,
supérieure à celle des filaments épais du muscle strié.
Ils résultent
de l’agencement particulier des molécules de myosine, qui
s’organisent longitudinalement avec une périodicité de 14,3 nm.
La molécule de myosine, d’un poids moléculaire total de 470 kD, est
hexamérique, constituée de deux chaînes lourdes (heavy chains) et
de deux paires de chaînes légères (LC : light chains).
Chacune des
deux chaînes lourdes a une conformation globulaire dans sa partie
N terminale et une queue hélicoïdale commune de 150 nm.
Cette
structure est comparable à celle de la myosine du muscle strié, mais
les deux molécules sont immunologiquement différentes, ce qui
témoigne de leur composition différente en acides aminés.
À chaque
tête globulaire sont associées deux chaînes légères, l’une de 17 kD
(LC 17) dont le rôle est inconnu, et l’autre de 20 kD (LC 20) qui a
une action primordiale dans la régulation de l’interaction de la
myosine avec l’actine.
La tête globulaire de la myosine possède trois sites fondamentaux
pour la contraction :
– un site d’interaction avec l’actine ;
– un site de fixation de la chaîne légère de 20 kD dont la
phosphorylation est le principal élément régulateur de la
contraction ;
– un site enzymatique à activité ATPase.
L’hydrolyse de l’adénosine
triphosphate (ATP), induite par la phosphorylation de la LC 20,
fournit l’énergie nécessaire à l’interaction actine-myosine et donc à
la contraction.
– Les filaments fins ont un diamètre de 7 nm.
Ils sont formés
essentiellement de monomères d’actine organisés en une double
hélice de longueur variable, atteignant plusieurs micromètres.
L’actine du muscle lisse ne diffère de celle du muscle strié que par
quelques acides aminés en position N terminale.
Le rôle de l’actine
du muscle lisse dans la régulation de sa propre interaction avec la
myosine, est cependant moins important que dans le muscle strié.
Les filaments fins contiennent également, par ordre décroissant de
concentration, de la tropomyosine, de la caldesmone et de la
filamine.
La troponine, élément régulateur de l’interaction actinemyosine
dans le muscle strié, est absente du muscle lisse.
– Les filaments intermédiaires, d’un diamètre de 10 nm, sont
constitués principalement de deux protéines : la desmine,
majoritaire, et la vimentine.
Ils n’ont pas d’action contractile propre,
mais semblent jouer un rôle dans la constitution du cytosquelette,
en association avec les corps denses auxquels ils sont amarrés.
– Les corps denses sont des structures opaques aux électrons,
réparties dans tout le cytoplasme.
Ils sont très similaires aux bandes
denses membranaires précédemment citées.
Comme ces dernières,
ils sont riches en a-actinine et sont, de ce fait, considérés comme des
équivalents fonctionnels des stries Z du muscle strié.
Les corps
denses servent de point d’ancrage aux filaments d’actine ainsi
qu’aux filaments intermédiaires, contribuant ainsi à la constitution
du cytosquelette.
B - RÉGULATION DE L’INTERACTION DES PROTÉINES
CONTRACTILES :
Le glissement des filaments d’actine entre ceux de la myosine
permet le raccourcissement du muscle.
Les têtes globulaires de la
myosine s’accrochent à l’actine par un site spécifique, puis se
décrochent de façon répétitive (cross bridge cycle), produisant à
chaque mouvement élémentaire un déplacement d’un filament par
rapport à l’autre.
Il est bien admis actuellement que c’est
l’élévation de la concentration intracellulaire en calcium libre audelà
de 1 µM qui contrôle ce phénomène.
Dans le muscle lisse, c’est essentiellement au niveau de la myosine
que se produit la régulation de l’interaction avec l’actine.
Cette
interaction nécessite en effet la phosphorylation des chaînes
régulatrices de 20 kD de la myosine, sous l’action de la kinase de la
chaîne légère de la myosine (MLCK : myosin light chain kinase).
Seule
la myosine phosphorylée est en mesure, du fait d’un changement
de sa conformation, d’interagir avec l’actine au niveau d’un site
spécifique de la tête globulaire.
Cette interaction est consommatrice
d’énergie.
L’activité de la MLCK dépend elle-même de deux facteurs : la
concentration intracellulaire du calcium libre [Ca2+]i et celle de
l’adényl monophosphate cyclique (AMPc) dont les effets sont
opposés.
Lorsque [Ca2+]i est supérieur ou égal à 1 µM, le calcium se
fixe à la calmoduline, formant un complexe calcium-calmoduline.
Ce dernier se lie à la MLCK et l’active en modifiant sa conformation.
La MLCK catalyse alors la phosphorylation de la LC 20 de la
myosine, autorisant l’interaction actine-myosine.
À l’inverse,
l’élévation de l’AMPc intracellulaire active une protéine kinase
AMPc-dépendante capable de phosphoryler la MLCK, ce qui la rend
inactive par diminution de son affinité pour la calmoduline, et
s’oppose donc à la contraction.
La phosphorylation de la LC 20, dont témoigne l’activité ATPase,
est corrélée à la vitesse du raccourcissement musculaire.
Cependant,
dans le muscle lisse vasculaire, en cas de stimulation prolongée, la
force de contraction peut être maintenue, alors que la
phosphorylation de la LC 20 ainsi que la consommation d’ATP
diminuent.
Cet état, appelé latch (loquet), est responsable d’une
contraction soutenue à faible dépense d’énergie. Il se caractérise
par le maintien des ponts entre l’actine et la myosine, bien qu’il n’y
ait pas de cycle d’accrochage-décrochage.
Il n’y aurait pas, dans le
muscle lisse utérin, d’état latch. En effet, la corrélation entre la
contraction et le degré de phosphorylation de la LC 20 est étroite
dans ce muscle, que ce soit au cours du développement ou du
maintien de la tension.
La diminution du calcium libre cytoplasmique est responsable de
l’inactivation de la MLCK et de la déphosphorylation des LC 20 par
une phosphatase spécifique, de régulation mal connue, aboutissant
à la relaxation.
Une notion émergente est aussi le rôle des petites protéines G,
comme RhoA et Rac-1, apparentées à Ras, qui régulent l’assemblage
des filaments, tels que l’actine non musculaire, conduisant à des
changements de la morphologie des cellules musculaires, de même
que de leur capacité à développer une force.
Le développement
d’une force (c’est-à-dire la contractilité) pour un niveau donné
d’activation par le Ca2+ est déterminé en partie par le nombre des
contacts focaux adhésifs entre l’actine et les filaments intermédiaires
du cytosquelette des cellules, aussi bien qu’entre les cellules du
muscle.
Un nombre accru de contacts focaux fournit un échafaudage
plus rigide, et le résultat en est un transfert de force augmenté dans
la cellule et entre cellules, avec une longueur de raccourcissement
accrue et une augmentation de la force développée.
En outre, une
augmentation de la phosphorylation de la MLCK doit augmenter la contractilité du muscle lisse, comme le suggèrent les études qui
indiquent que la concentration du Ca2+ intracellulaire n’est pas
toujours un bon indice prédictif de la contractilité.
La pertinence de
ce mécanisme pour la contraction du muscle lisse est apparue avec
la découverte que RhoA peut contrôler la phosphorylation de la
myosine, l’étape critique qui règle le taux d’interaction par ponts
mutuels des filaments contractiles.
L’interaction de RhoA et de la
sous-unité MLCK-phosphatase régulatrice conduit à l’inhibition
d’activité de la MLCK-phosphatase, augmentant la phosphorylation
de la myosine et, de là, la contraction.
Le guanosine 5’-O-
(thiotriphosphate) augmente la phosphorylation de la MLCK par
inhibition de la MLCK-phosphatase, et RhoA est peut-être impliqué.
RhoA interagit avec la protéine kinase N (apparentée à la protéine
kinase C) et avec la Rho-kinase.
Les deux kinases deviennent
activées par interaction ou par liaison avec RhoA-GTP (RhoA lié au
guanosine triphosphate [GTP], actif).
Kimura et al ont découvert que la Rho-kinase phosphoryle la
sous-unité catalytique de MLCK-phosphatase, ce qui empêche
l’activation de MLCK-phosphatase, probablement en facilitant la
sortie de MLCK-phosphatase de la sous-unité catalytique.
Ainsi,
l’idée générale est que l’activation Rho (probablement sous
l’influence de facteurs de croissance) conduit à sa redistribution dans
la membrane cellulaire, et par la suite à l’interaction ou au
recrutement de protéine kinase N, Rho-kinase, et de leurs substrats
qui sont peut-être déjà présents dans la membrane.
Le mécanisme
d’inactivation de ce système impliquerait probablement l’activation
d’une RhoA-GTP hydrolase via des protéines activatrices de la GTPhydrolase.
Il est intéressant de noter que les sites d’attachement des
fibres, les adhésions focales, sont les points par lesquels le
cytosquelette communique avec la matrice extracellulaire via les
récepteurs des intégrines.
Ainsi, on pourrait s’attendre à ce que les
changements de force puissent induire une signalisation par les
récepteurs des intégrines, probablement pour contrôler la
signalisation de RhoA par mécanisme de feed-back ou de feedforward.
Les niveaux de RhoA et Rac-1 sont augmentés plus de trois
fois dans les myocytes de l’utérus humain gravide versus non
gravide, et dans l’utérus de rate, la stimulation par l’ocytocine ou
la dépolarisation KCI augmentent la translocation de RhoA du
sarcolemme au cytosquelette.
Ces observations suggèrent que le
signal RhoA peut promouvoir une contractilité accrue à terme.
C - RÉGULATION DE LA CONCENTRATION DU CALCIUM
LIBRE INTRACELLULAIRE :
La concentration du calcium libre intracellulaire [Ca2+]i est le
principal facteur de régulation de la contraction utérine.
Elle évolue
de 0,1 µM à l’état de repos, à une concentration supérieure ou égale
à 1 µM lors de la contraction.
Plusieurs phénomènes peuvent être à
l’origine des variations du [Ca2+]i :
– la dépolarisation de la membrane plasmique induite par les
potentiels d’action (couplage électromécanique) met en jeu les
canaux calciques dépendants du voltage (VOC : voltage operated
channel) dont l’ouverture permet la diffusion passive du calcium
extracellulaire [Ca2+]e =1 mM) vers le cytoplasme ;
– la liaison d’un agoniste à son récepteur membranaire (couplage pharmacomécanique) peut provoquer l’ouverture d’un canal
calcique récepteur dépendant (ROC : receptor operated channel) et/ou,
via l’activation de la phospholipase C (PLC), la formation d’inositol
triphosphate (IP3) qui provoque la libération du Ca2+ stocké dans le
réticulum sarcoplasmique ;
– les stimuli mécaniques de la cellule musculaire pourraient
également favoriser l’entrée de Ca2+ par l’ouverture de canaux
sensibles à l’étirement (stretch-activated channels).
Ces derniers
canaux ont été peu étudiés dans le muscle utérin.
1- Entrée de calcium liée à la dépolarisation
membranaire
:
Le gradient de Ca2+ entre le cytoplasme et le compartiment
extracellulaire est de l’ordre de 104.
Les échanges ioniques sont
minimes lorsque la membrane est à son potentiel de repos, mais
augmentent de façon spectaculaire lorsque se produit une
dépolarisation.
Le potentiel de membrane est la résultante d’une
répartition inégale des différents ions de part et d’autre de la
membrane.
Ces gradients sont induits par des systèmes actifs de
transport ionique consommateurs d’énergie (ATP), et maintenus
grâce à la faible perméabilité de la membrane aux ions dans les
conditions de repos.
Le potentiel de repos est d’environ - 50 mV
dans la cellule myométriale (-35 à -60 mV selon les espèces et les
conditions physiologiques).
Il est influencé par les stéroïdes sexuels,
diminué par l’estradiol et augmenté par la progestérone, et il
s’abaisse au cours de la grossesse.
La cellule peut devenir perméable aux ions grâce aux canaux
ioniques, complexes protéiques hydrophiles traversant la membrane.
Ces canaux peuvent être plus ou moins spécifiques d’un ion, et leur
activation (ouverture) est conditionnée par différents mécanismes,
dont la dépolarisation membranaire (canaux voltage-dépendants).
Les études de conductance des canaux aux ions ont bénéficié des
techniques de voltage-clamp. Un potentiel donné est imposé à la
membrane de la cellule, et la conductance peut alors être étudiée en
fonction du temps pour ce potentiel donné.
On constate que la
perméabilité de la membrane aux ions se modifie sensiblement à
partir du seuil où apparaît le potentiel d’action.
On observe un
mouvement entrant de charges positives qui accentue la
dépolarisation et ainsi de suite, le processus s’autocatalysant.
Plus
récemment, la technique de patch-clamp a permis de nouveaux
progrès.
Une microélectrode de verre, d’un diamètre d’environ 1 µm,
est apposée au contact de la membrane cellulaire et y est maintenue
par une légère dépression.
La surface membranaire située à
l’intérieur de l’électrode est ainsi isolée électriquement et
chimiquement du milieu environnant.
On peut alors imposer à ce
fragment membranaire (ou patch) un potentiel donné.
L’étude peut
se faire sur un fragment membranaire d’une cellule « attachée » à
l’électrode, ou sur un fragment isolé de la cellule ou encore sur une
membrane cellulaire entière.
Cette technique permet d’identifier
précisément les différents types de canaux intervenant dans la
membrane étudiée.
L’utilisation des inhibiteurs des canaux calciques a permis de
démontrer l’importance des VOC dans la régulation de la
contraction utérine.
La nicardipine, anticalcique de la classe des
dihydropyridines, inhibe la contractilité spontanée des lambeaux
utérins, ainsi que les contractions induites par une stimulation
électrique.
Cette action des inhibiteurs calciques a fait proposer leur
utilisation comme agents tocolytiques.
2- Mécanisme de libération du Ca2+ intracellulaire :
On a, aujourd’hui, une image plus claire des mécanismes de contrôle
de la mobilisation du Ca2+ dans le muscle lisse.
Le Ca2+ est libéré
des sites de stockage intracellulaires par quanta, différemment
appelés sparks (étincelles) ou STOC (spontaneous transient outward
currents) dans les cellules musculaires.
Les récepteurs et canaux
responsables de ces modes de libération du Ca2+ sont le SR RyR
(récepteur ryanodine du réticulum sarcoplasmique) et l’IP3R
(récepteurs des inositols triphosphates), respectivement.
Les RyR
sont activés par le Ca2+ qui entre par les VOC, tandis que les IP3R
sont activés par la PLC.
Ces récepteurs impliqués dans le relargage
calcique ont deux propriétés importantes.
Ils ont une réponse en
forme de cloche au Ca2+ ; des concentrations basses facilitent la
sortie du Ca2+ (feed-back positif), des concentrations élevées
(supérieures au micromolaire) inhibent la sortie du Ca2+ (feed-back
négatif).
Le mécanisme de réponse positif est aussi appelé Ca2+
induced-Ca2+ release.
La libération ponctuelle et brève (70-500 ms)
du Ca2+ se produit juste au-dessous de la membrane cellulaire, et
engendre seulement des petites fluctuations de courant parce que
ces quanta activent seulement des canaux ioniques locaux.
Bien que
petits, ces sparks joueraient un rôle essentiel dans la signalisation
calcique globale par le recrutement des VOC.
Dans le myocarde, les
quanta de Ca2+ sont amorcés par l’association intime des VOC
présents dans les invaginations des tubules T du sarcolemme, avec
les RyR situés sur le réticulum sarcoplasmique.
Dans le muscle lisse, des signaux calciques globaux de faible intensité stimulent la
contraction, tandis que des signaux d’intensité élevée émis dans la
région sous-membranaire (par exemple, les sparks) provoquent la
relaxation.
Dans d’autres tissus, l’activation des récepteurs
membranaires provoque une augmentation de la concentration des
IP3, qui augmente la fréquence des sparks et la sensibilité au Ca2+
des IP3R voisins.
Cela coordonne l’émission des quanta calciques et
aboutit à leur addition en vagues de Ca2+.
Le processus de
recrutement progressif permet des réponses graduées, malgré la
nature régénératrice ou positive des sparks.
Le plus important est la
ségrégation spatiale des signaux de Ca2+.
Par exemple, dans le
muscle lisse artériel, l’élévation globale de Ca2+ en vagues déclenche
la contraction, tandis que les sparks produits par les RyR placés près
du sarcolemme provoquent la relaxation.
Cette interaction complexe
entre IP3R et RyR contrôle les niveaux du Ca2+, et ainsi le tonus du
muscle lisse.
Parce que les sparks se produisent près du
sarcolemme, ils peuvent activer des canaux KCa, qui agissent pour
rétablir le potentiel de membrane local, et ces dernières réactions
inhibent l’activation des VOC.
Ces modèles fournissent une base
logique importante pour comprendre la dynamique du tonus myométrial pendant la grossesse, et pointent plusieurs sites
potentiels d’action pour des médiateurs de nature diverse induits
spécifiquement pendant la grossesse.
Au moins deux sous-types de RyR sont exprimés, au niveau des ARNm (acide ribonucléique
messager), dans le myomètre à terme.
3- Relaxation des fibres musculaires liée à la diminution
de [Ca2+]i
:
Elle nécessite que [Ca2+]i atteigne des valeurs inférieures ou égales
à 0,1 µM, et implique un mouvement de Ca2+ vers le milieu
extracellulaire contre le gradient électrochimique, ainsi qu’une
mobilisation vers les sites de stockage intracellulaires.
Au niveau de la membrane plasmique, une Mg2+-Ca2+-ATPase est
responsable de l’efflux de Ca2+, mais l’existence d’un transport
calcique non lié à l’activité ATPase membranaire totale a été
également démontrée.
Il existe aussi un échange Na+-Ca2+ au
niveau de la membrane plasmique du muscle utérin, mais qui est
moins important que dans le muscle cardiaque.
Ce mécanisme, qui
échange trois ions Na+ contre la sortie d’un ion Ca2+, est électrogénique
et ne nécessite pas de consommation d’ATP.
Au niveau du réticulum sarcoplasmique, la principale pompe
calcique serait également une Mg2+-Ca2+-ATPase, différente de celle
de la membrane plasmique.
Elle est insensible à la calmoduline et
de poids moléculaire inférieur (100 kD au lieu de 130 kD).
La
mobilisation de Ca2+ vers le réticulum sarcoplasmique paraît aussi
facilitée par la présence dans le réticulum sarcoplasmique de
protéines qui lient spécifiquement le Ca2+, telles que la
calséquestrine.
D - GAP JUNCTIONS :
La parturition se caractérise par l’apparition de contractions
intenses, régulières et coordonnées, qui affectent de façon synchrone
l’ensemble des cellules musculaires lisses du myomètre.
À l’inverse,
pendant la grossesse, l’utérus est quiescent ou présente des
contractions de faible intensité, incoordonnées et « inefficaces », en
termes d’effets expulsifs.
Les fibres myométriales sont douées d’une activité mécanique
spontanée, fortement influencée par l’environnement hormonal, et
accompagnée d’un témoin électrique sous la forme d’une
dépolarisation ample et brève appelée potentiel d’action.
Il semble
que chaque cellule soit capable de s’activer spontanément, c’est-àdire
que chaque fibre puisse être pacemaker.
Ce phénomène est
caractérisé par une dépolarisation lente ou semi-lente de la
membrane cellulaire qui, quand elle atteint un certain seuil, aboutit
à la survenue d’un potentiel d’action.
D’autre part, les cellules myométriales peuvent présenter un potentiel d’action sans
dépolarisation lente ou semi-lente préalable, en cas d’activité
électrique propagée.
La cellule est alors dite pace-follower.
Les gap junctions, sites de passage ionique privilégiés entre les
cellules, assurent un couplage électrique intercellulaire, et
permettent vraisemblablement la transmission des potentiels
d’action d’une cellule à l’autre.
L’ultrastructure des gap
junctions a été étudiée par microscopie électronique à haute
résolution et par diffraction des rayons X.
Il s’agit de particules intramembranaires à arrangement très serré.
Chacune des particules
observées est composée de six sous-unités protéiques réparties de
façon hexagonale, entourant un pore central.
Ces unités de
communication ou connexons font saillie de part et d’autre de la
membrane plasmique qu’ils traversent, et font face à des structures
identiques au niveau de la membrane plasmique adjacente,
permettant la formation de canaux intercellulaires.
L’espace intermembranaire est réduit à ce niveau à 2 nm.
Les canaux
sont perméables aux ions inorganiques, à divers métabolites (tels
que peptides et glucides) et aux seconds messagers.
Les molécules
dont le diamètre excède 1,6 à 2 nm, ce qui correspond à un poids
moléculaire d’environ 1 000 D, ne peuvent pas traverser ces pores.
Régulation du couplage intercellulaire
:
Elle intervient à deux niveaux.
– Il existe une régulation rapide de l’ouverture et de la fermeture
des canaux.
Parmi les facteurs induisant la fermeture des canaux,
on peut citer l’abaissement du pH intracellulaire, l’augmentation de
la concentration intracellulaire du calcium, de l’AMPc, de la
guanosine monophosphate cyclique (GMPc) et de certaines drogues
anesthésiques telles que l’halothane ou l’heptanol.
– Il existe également une régulation de la synthèse et de la
dégradation des gap junctions (GJ).
Ce mécanisme est plus lent, et
semble dépendre principalement des stéroïdes sexuels et des
prostaglandines, vraisemblablement via une action génomique.
Les
oestrogènes induisent la formation de gap junctions dans le
myomètre de plusieurs espèces, telles que la rate ou la souris.
À
l’opposé, la progestérone inhibe la production de gap junctions
induite par la castration ou par les oestrogènes chez l’animal non
gravide.
Les antiprogestérones induisent le travail et la présence de
gap junctions chez la rate.
Les prostaglandines induisent également une synthèse accrue de gap junctions tandis que les inhibiteurs de la
cyclo-oxygénase diminuent la surface membranaire occupée par ces
jonctions.
Dans la grande majorité des espèces étudiées, le
nombre des gap junctions et leur surface augmentent de façon
significative juste avant et pendant le travail.
La distribution des gap junctions (GJ) n’est pas nécessairement
homogène dans les tissus.
Une des sous-unités des connexines les
mieux étudiées est la C43, une protéine de 43 kD exprimée dans le
myocarde, le myomètre et de nombreuses autres cellules.
Clairement, il y a encore beaucoup à comprendre sur la façon dont
les connexines dictent leurs fonctions diverses, en particulier dans
le myomètre.
La dynamique des GJ suggère leur rôle dans la
facilitation du processus de parturition.
Cependant, le modèle
spatial d’expression de la C43 dans les myocytes utérins n’a pas fini
d’être exploré.
Des études ultrastructurales chez les rongeurs
révèlent que la superficie des GJ augmente immédiatement avant le
terme.
Atteignant un maximum au début du travail, elle diminue
ensuite rapidement.
Dans l’utérus humain, l’augmentation est
plus graduelle tout au long de la gestation.
La surface des GJ est
augmentée par les oestrogènes et diminuée par la progestérone.
L’expression de la C43 myométriale est oestrogène-dépendante, bien
que seulement des séquences partielles de la séquence consensus
qui détermine la réponse canonique aux oestrogènes aient été
identifiées dans la région promotrice du gène de C43, suggérant
l’intervention d’autres éléments.
À la parturition, C43 est
distribué de façon homogène dans les deux couches du muscle de
l’utérus de rate, suggérant que l’expression étendue de C43 est
importante pour le processus.
Les PG augmentent l’expression de
C43, et sont peut-être à la base de l’augmentation prématurée de
l’expression C43 dans le myomètre humain lors d’accouchement
prématuré.
Malgré une augmentation principale de la protéine C43
et du nombre des GJ assemblées, le niveau des ARNm de C43 varie
de façon incertaine dans l’utérus de rongeur à terme, suggérant que
l’assemblage des GJ est un des éléments critiques dans la dynamique
du processus mis en jeu au moment de la parturition.
Récemment,
la présence d’une autre sous-unité de connexine de 45 kD a été
démontrée dans le myomètre de rate.
La C45 est à un niveau
identique dans l’utérus non gravide et gravide, elle diminue juste
avant le terme, et ensuite augmente dans la période post-partum.
Cependant, le fait de savoir si les GJ sont critiques au processus de
la parturition, facilitatrices, ou simplement corrélatives n’est pas
définitivement établi.
L’énorme augmentation de la concentration
locale d’autacoïdes utérotoniques (par exemple, OT et les
prostaglandines) est peut-être suffisante pour assurer la coordination
adéquate de la contractilité utérine au moment de l’accouchement.
Il faut remarquer que l’invalidation du gène de C43 perturbe dans
le coeur des voies-clefs de la conduction myocardique, conduisant
certes à une fonction détériorée, mais que le myocarde se contracte
toujours chez ces animaux mutés.
Mesure de l’activité utérine :
A - ÉLÉMENTS D’ANATOMIE FONCTIONNELLE
:
1- Au niveau cellulaire :
L’organisation des filaments du muscle lisse échappe à une
description systématique, contrairement au muscle strié, dans lequel
l’agencement des filaments en myofibrilles possède un aspect strié
caractéristique.
Les filaments de myosine ont une orientation
apparemment désordonnée, « au hasard » dans toutes les directions
de l’espace.
Ils sont entourés des filaments d’actine, beaucoup plus
nombreux (rapport actine/myosine voisin de 14) et mieux organisés
en rangées hexagonales à la coupe.
Plusieurs auteurs ont cherché
à définir des modèles de description de cette architecture.
Small
décrit un arrangement longitudinal des corps denses cytoplasmiques
auxquels sont fixés les filaments d’actine.
Ce modèle combine les
éléments contractiles (filaments fins et épais) et ceux du
cytosquelette (filaments intermédiaires et corps denses).
De même,
dans le modèle de Bond et Somlyo, les filaments intermédiaires et
ceux d’actine sont reliés aux corps denses cytoplasmiques et
membranaires.
Filaments fins et intermédiaires forment une double
trame hélicoïdale.
Les filaments épais de myosine sont situés entre
ceux de l’actine.
Cette organisation permet le glissement des
filaments fins entre les filaments épais et aboutit, lors de la
contraction, au raccourcissement de la cellule dans toutes les
directions.
Cette architecture multidirectionnelle, à l’inverse du
muscle strié, permet aux cellules musculaires lisses de s’adapter à la
forme de l’utérus, à ses modifications trophiques, et d’adapter leur
effort à la configuration du contenu utérin.
2- Tissu conjonctif
:
La matrice conjonctive qui solidarise les cellules musculaires, joue
également un rôle important dans la transmission et la répartition
des forces développées par chaque cellule au cours de la contraction
utérine.
Elle a de plus une fonction plastique dans le maintien de la
forme de l’utérus.
La transmission des forces exercées par l’appareil
contractile aux fibres collagènes du tissu conjonctif a pour
intermédiaire la membrane plasmique des cellules, et la lame basale
qui lui est apposée.
Sur le versant externe, la lame basale est
constituée, comme le tissu conjonctif environnant, de collagène, de
glycoprotéines de structure et de protéoglycanes.
Certaines fibres de
la lame basale ont une extension vers la membrane plasmique à
laquelle elles s’attachent, tandis que d’autres, plus épaisses, se
prolongent dans l’espace intercellulaire, et assurent ainsi la
continuité de transmission des forces, entre l’intérieur de la cellule
et le tissu conjonctif extracellulaire.
Il existe également des zones de
discontinuité de la lame basale au niveau desquelles les fibres
collagènes sont directement apposées à la membrane plasmique.
La
force exercée par une cellule peut enfin être transmise aux cellules
voisines indépendamment du tissu conjonctif, par l’intermédiaire de
jonctions mécaniques appelées par certains « jonctions
intermédiaires », formées par l’appariement de deux corps denses
membranaires de cellules contiguës.
Sur le versant interne de la
membrane, l’effort fourni est transmis directement aux corps denses
membranaires par les filaments d’actine et par les éléments du
cytosquelette (filaments intermédiaires) qui s’y insèrent.
Le pourcentage de fibres musculaires au niveau de la région
isthmique (15 %) est environ le double de celui du cervix (8 %), mais
moitié moindre qu’au niveau du corps utérin (28 %), témoignant
du fait que cette région est une zone de transition entre la
composante dynamique expulsive du corps, et la composante
viscoélastique antiexpulsive du col utérin.
3- Disposition des couches musculaires et conséquences
fonctionnelles
:
Un autre point à considérer est l’hétérogénéité du muscle utérin.
Le myomètre est constitué de deux tuniques musculaires.
Chez les
rongeurs, les cellules de la tunique circulaire interne proviennent
des canaux de Müller, tandis que les cellules de la longitudinale
externe sont dérivées du tissu conjonctif situé entre les fibres
circulaires et le péritoine.
Les deux tuniques musculaires myométriales présentent des réactivités très différenciées aux
agonistes utérotoniques et relaxants, ainsi qu’à l’influence des
stéroïdes.
Curieusement, les gap junctions, on l’a déjà signalé, sont soumises
au même type de régulation et avec la même intensité dans les deux
tuniques musculaires, qui ne sont donc pas différenciées pour ce
paramètre.
Chez la rate parturiente, il y a une coordination 1/1 de
l’activité contractile des deux tuniques myométriales, et le muscle
longitudinal initie en règle générale l’activité du muscle circulaire.
La séparation chirurgicale des deux tuniques interrompt leur
coordination, et la circulaire redéveloppe alors un rythme
indépendant.
La coordination entre les tuniques est
vraisemblablement d’origine myogénique, puisque insensible à
l’action de la tétrodotoxine ou aux antagonistes adrénergiques et
muscariniques.
Il est donc important, dans l’étude des régulations
cellulaires de l’activité utérine, d’envisager les réponses de chaque
tunique musculaire isolément.
L’organisation du myomètre en couches musculaires distinctes,
circulaire interne et longitudinale externe, caractéristique chez les
mammifères à cycle oestrien, est plus difficile à systématiser chez les
primates.
Chez ces derniers, trois constituants sont classiquement
individualisés :
– une couche interne au contact de la décidue, dont l’orientation
serait plus ou moins à prédominance circulaire ;
– une couche externe située sous la séreuse ;
– et une couche moyenne caractérisée par l’abondance des éléments
vasculaires, et la disposition plexiforme du tissu musculaire.
La réalité anatomique des deux couches musculaires interne et
externe est indiscutable chez les primates, et corroborée par des
caractéristiques biochimiques différentes.
On ignore pourtant si
ces couches ont une signification fonctionnelle précise, comme elles
l’ont chez les mammifères à utérus tubulaire, où les mouvements
combinés de péristaltisme et de segmentation contribuent à
coordonner la progression des foetus de portées multiples.
Il est
possible, mais non démontré, que d’un point de vue téléogénique,
l’action coordonnée des couches externe et interne du myomètre des
primates contribue à assurer le meilleur positionnement du foetus à
son entrée dans la filière pelvienne.
B - ACTIVITÉ MÉCANIQUE DE L’UTÉRUS :
1- Grands principes :
Goerttler affirmait en 1930 que les faisceaux musculaires
effectuaient un parcours en spirale, d’autant plus incliné qu’ils
étaient plus haut situés.
Selon cette notion, la croissance et la
contraction utérine entraînaient une verticalisation progressivement
complète des fibres.
L’effacement et la dilatation du col seraient la
conséquence exclusive de la contraction utérine.
Rosa a fait remarquer que la forme de l’utérus gravide diffère
selon l’âge de la gestation (selon le modèle de la baudruche que l’on
gonfle), et ceci est en rapport avec la tension pariétale locale et
l’épaisseur du myomètre :
– une première phase (6-30 semaines d’aménorrhée) serait
caractérisée par la distension de l’espace fundique et l’excroissance
sphérique de l’entonnoir supra-isthmique ;
– dans un deuxième temps, les renforcements isthmiques supracervicaux s’incorporent au corps utérin ;
– les derniers mois de la grossesse sont marqués par la distension
du fond utérin, qui s’amincit sous la poussée de la croissance foetale.
Une approche plus simplificatrice et réductionniste consiste à
assimiler l’utérus à un organe sphérique.
Dans ce cas, la formule de
Laplace donne la pression intracavitaire p en fonction de la tension
pariétale (T), de l’épaisseur de la paroi (e) et du rayon de la sphère
(r) : p = 2Te/r.
Cette formule exprime le fait que plus l’utérus se
développe, plus la tension pariétale nécessaire pour obtenir une
pression suffisante devra être élevée.
En d’autres termes, pour
obtenir une pression expulsive identique à celle d’un utérus non
gravide, les fibres musculaires de l’utérus à terme devront
développer une tension très supérieure, obtenue vraisemblablement
par modification des caractéristiques biochimiques des fibres
musculaires, mais également par une augmentation de la taille
(hypertrophie) et du nombre des cellules musculaires (hyperplasie).
2- Étude de la contraction utérine in vitro.
Méthodologies
:
Une approche courante utilise des lambeaux musculaires prélevés
en différents sites de l’utérus et maintenus en survie dans des
solutions physiologiques, oxygénées et tamponnées.
Ces méthodologies, simples à mettre en oeuvre (lambeaux de 100 mg
environ, 2 X 5 X 10 mm), demeurent la technique de référence pour
la caractérisation pharmacologique des récepteurs de surface
présents dans le myomètre.
Les variations de tension musculaire
sont le plus souvent enregistrées en condition isométrique à l’aide
de jauge de contraintes, mais il est également possible de travailler
en condition isotonique, plus sensible à certains agonistes.
C’est la
variation de longueur du muscle qui est alors enregistrée.
Chez
l’animal, il est possible, lorsque les tuniques musculaires croisent à
angle droit, en orientant judicieusement les lambeaux selon l’axe
principal des fibres circulaires ou longitudinales, de dissocier
l’activité musculaire propre à chacune de ces couches.
Chez la
femme, cette dissociation est plus aléatoire, du fait de la difficulté à
repérer une orientation précise des fibres musculaires.
Les études électrophysiologiques utilisent des microélectrodes pour
la mesure des variations spontanées du potentiel de membrane ou
des courants ioniques en potentiel imposé (voltage clamp).
La mesure
des flux ioniques par les techniques de patch clamp complète les
mesures de l’activité mécanique.
La réponse étudiée est l’intensité
d’un courant ionique, qui peut être modulée par des agonistes ou
des antagonistes spécifiques.
Ces techniques sont résolutives jusqu’à
l’échelle d’un canal ionique unique.
Les résultats de ces méthodologies sont en règle confrontés aux
mesures des sites récepteurs à l’aide de radioligands (études de
liaison), d’anticorps (immunohistochimie) ou de sondes
complémentaires d’ARNm (hybridation in situ).
La mesure des
concentrations locales des agonistes endogènes par des méthodes
biochimiques ou radio-immunologiques complète les informations
obtenues.
3- Étude de la contraction utérine in vivo :
Par nature non invasives excepté chez l’animal d’expérience, les
méthodes se subdivisent en deux groupes : la tocodynamographie
et le recueil de l’électromyogramme utérin.
* Tocographie externe
:
Un dispositif manométrique placé sur l’abdomen en regard du fond
utérin permet d’apprécier les variations d’intensité et de fréquence
de la contraction utérine.
Très utilisée du fait de son innocuité et de
sa simplicité, cette méthode souffre d’une évaluation incomplète de
l’intensité vraie des contractions et du tonus de base.
* Tocographie interne
:
Un cathéter ouvert empli de sérum physiologique, connecté à un
capteur de pression externe, et dont l’extrémité libre est placée par
voie transcervicale dans la cavité amniotique (membranes rompues)
ou plus souvent entre la paroi utérine et les membranes (poche des
eaux intacte) permet d’enregistrer la pression endoluminale globale
(PIU : pression intra-utérine).
En assimilant le contenu utérin à une sphère remplie d’eau dans
laquelle la pression est égale en tous points, la pression intra-utérine
reflète, selon la loi de Laplace, l’état de la tension pariétale.
D’une
grande fiabilité, cette technique est utilisée comme méthode de
référence et comme méthode de surveillance du travail, dans
certaines situations obstétricales difficiles (par exemple : utérus
cicatriciels, dystocies dynamiques).
La pression hydrostatique
(principe des vases communicants) peut être une source d’erreur, en
particulier pour l’évaluation du tonus de base, car il faut en principe
que l’extrémité libre du cathéter intra-utérin soit située au même
niveau que l’extrémité qui est connectée au capteur de pression.
* Quantification de l’activité utérine
:
La pression intra-utérine est exprimée en mm de mercure (mmHg)
ou en pascal (Pa) qui est l’unité légale de pression. 1 newton/m2 :
1vkPa = 7,5 mmHg ; 1 mmHg = 0,133vkPa.
Les paramètres le plus fréquemment pris en compte sont :
– le tonus de base, qui correspond à la pression absolue la plus
basse recueillie entre deux contractions ;
– l’amplitude ou intensité totale de la contraction, qui est la pression
absolue maximale enregistrée au cours de la contraction ;
– l’intensité vraie, qui est la différence entre l’intensité totale et la
valeur du tonus de base ;
– la fréquence des contractions, qui est le nombre de cycles de
pression par unité de temps ;
– la durée des contractions, qui est le temps pendant lequel la
pression intra-utérine s’élève au-dessus du tonus de base.
La pression amniotique est toujours positive par rapport à la
pression barométrique et à la pression intra-abdominale.
Le tonus
de base pourrait correspondre, dans certains cas, à un type très
particulier d’activité contractile désynchronisée.
D’autres
composantes passives peuvent également rendre compte du tonus
de base.
Il règne dans les chambres intervilleuses une pression
hémodynamique estimée à environ 10 mmHg, qui peut se
transmettre intégralement à la cavité amniotique.
En fait, la faible
viscoélasticité des membranes chorioamniotiques limiterait cette
composante.
Le tonus de base semble plus directement lié à la
tension passive de la paroi utérine.
Cette tension dépend des
propriétés élastiques des éléments musculaires et conjonctifs du tissu myométrial.
L’élévation du tonus de base au cours de la parturition
peut être la condition d’une meilleure efficacité de la contraction.
En
effet, l’étirement initial des fibres (longueur de « repos ») correspond
à un accroissement de la force active développée selon les classiques
courbes de relation tension/longueur qui s’appliquent également au myomètre.
En dépit des travaux qui lui ont été consacrés, l’analyse de la forme
des contractions, phases ascendante et descendante, au cours du
travail spontané ou dans différentes conditions pathologiques, n’a
pas permis jusqu’à présent de dégager des traits unanimement
admis qui soient d’intérêt diagnostique ou pronostique.
Une des
raisons est le manque, encore actuellement, d’un modèle clair pour
reconstruire une image satisfaisante de l’activité utérine globale à
partir des activités locales.
La démarche inverse exprime au contraire l’activité utérine de façon
synthétique, en évaluant la surface comprise sous la courbe de la
pression intra-utérine.
Produit d’une pression (et donc d’une force,
selon la loi de Laplace) par une durée, la surface sous la courbe de
PIU a la dimension d’un travail au sens physique du terme.
Divers
systèmes électroniques, analogiques ou numériques, permettent le
calcul automatique, en temps réel ou non, de l’aire comprise sous la
courbe de PIU.
Ces systèmes souffrent du fait qu’ils demandent au
départ un signal exempt d’artefact et surtout fiable dans le temps.
Historiquement, Caldeyro-Barcia a simplifié le problème par
l’adoption des unités Montevideo (UM), produit de l’intensité vraie
par la fréquence moyenne des contractions pendant 10 minutes.
L’usage reconnu de ces unités exprime le fait que cette
approximation est souvent suffisante en pratique clinique.
* Activité de l’utérus non gravide :
La contractilité utérine se modifie au cours du cycle menstruel, et
les contractions des menstruations sont très comparables en
fréquence et durée aux contractions de la parturition pour des
raisons de dimension de la cavité utérine, les pressions endocavitaires de l’utérus non gravide sont très supérieures à celles
de l’utérus gravide).
En phase préovulatoire, les contractions sont
fréquentes mais peu intenses.
En phase per- et postovulatoire, le
tonus de base élevé suggère une activité asynchrone et quasi
permanente des différents sites utérins.
Chez le macaque, primate à
cycle menstruel et dont l’anatomie utérine est homomorphe de celle
de la femme, l’enregistrement des activités locales par
électromyographie a confirmé les hypothèses émises chez la femme.
* Activité de l’utérus pendant la gestation et la parturition
:
L’étude historique de Caldeyro-Barcia décrit classiquement que
l’activité utérine reste inférieure à 20 UM jusqu’à la 30e semaine.
Ceci correspond à l’existence de très faibles contractions survenant
à la fréquence de une par minute.
De temps en temps, des
contractions plus amples (10 à 20 mmHg) survenant à la fréquence
de une par heure sont notées (contractions de Braxton-Hicks).
Passé 30 semaines, les contractions augmentent en intensité et
fréquence, expliquant l’augmentation de l’activité utérine moyenne
jusqu’à des valeurs de 50 UM à 37 semaines.
L’entrée en travail n’est pas une transition nette avec la fin de la
gestation.
Arbitrairement, on peut situer le début du travail par un
niveau d’activité utérine de 120 UM, activité qui continue à croître
régulièrement pour atteindre des valeurs de 250 UM lors de
l’expulsion du foetus.
Chez la plupart des espèces mammifères également, l’utérus n’est
pas atone pendant la gestation, et l’on détecte une activité utérine
spontanée quantifiable.
Deux caractéristiques majeures se dégagent
de l’étude des primates de laboratoire :
– il existe des variations circadiennes très marquées de l’activité
utérine qui, dans le cas du macaque, culminent pendant la phase
nocturne du nycthémère.
Ces variations portent principalement
sur la fréquence des contractions, mais au fur et à mesure qu’on
s’approche du terme, elles affectent progressivement aussi
l’amplitude des contractions ;
– l’entrée en travail n’apparaît pas comme une rupture avec les
rythmes circadiens spontanés, mais en représente plutôt une
extension qui, pour des raisons encore mal expliquées, évolue in
fine vers un état irréversible.
Même à un terme avancé de la
gestation (moins de 10 jours de la date médiane du terme, chez le
macaque), en l’absence d’une connaissance de la dynamique
temporelle des contractions utérines, il est impossible de prédire si
l’augmentation de l’activité utérine nocturne deviendra une activité
de travail proprement dit.
De nombreux facteurs ont été corrélés
aux variations circadiennes de l’activité utérine : rythme
photopériodique, sécrétion de mélatonine, augmentation relative du
rapport oestrogènes/progestérone plasmatique, de la sensibilité du myomètre à l’ocytocine, de la cortisolémie maternelle, du taux de
prostaglandine F2a circulante, sans qu’aucun lien de causalité strict
ait pu être établi de façon définitive.
C - ENREGISTREMENT DE L’ACTIVITÉ ÉLECTRIQUE
IN VIVO
:
De nombreuses études ont décrit les électromyogrammes utérins
(EMG) recueillis chez différentes espèces de mammifères gravides.
D’une façon générale, deux notions émergent de ces études.
Sous certaines conditions physiologiques, l’utérus des mammifères
domestiques et des primates peut présenter une activité de type
désynchronisé.
Dans ce cas, il n’existe pas de relation temporelle
bien définie dans l’apparition des salves de potentiels captés en
différents sites de l’utérus.
Tout se passe comme si l’activité locale
captée par les électrodes EMG ne se propageait pas, ou se propageait
mal.
L’activité mécanique globale de l’utérus (PIU) est d’aspect polyphasique, et parfois sans rapport avec l’EMG, lorsque
précisément les électrodes de recueil (forcément limitées en nombre)
ne sont pas implantées au niveau d’une zone active.
Ces aspects
caractéristiques d’activité « désynchronisée » sont observés chez la
lapine gravide ou chez le macaque en phase lutéale.
Cette image
observée chez les primates non hominiens en phase lutéale, permet
de comprendre la signification de l’activité mécanique fréquente et
de faible amplitude (contractions polyphasiques) ainsi que le tonus
de base élevé, qui sont observés chez la femme dans les mêmes
conditions physiologiques.
À l’approche de, et pendant la parturition, la durée des salves de
potentiels raccourcit, leur fréquence augmente et devient corrélée dans un rapport 1/1 aux contractions utérines, qui elles-mêmes sont
en règle plus fréquentes, monophasiques et de grande amplitude.
L’image est donc celle d’activités locales apparemment bien
propagées, résultant en une activité mécanique globale bien
coordonnée ou « synchronisée ».
Ces notions apparemment simples doivent être nuancées,
particulièrement au regard des transitions observées dans la
motricité utérine à l’approche de la parturition chez les primates
(femme et macaque).
Chez la femme, il est pratiquement impossible
de déceler une activité de type désynchronisé avant l’entrée en
travail proprement dite.
Il en est de même chez le macaque, où
les transitions réversibles de la motricité utérine observée au cours
du nycthémère sont traduites en fait par l’alternance de
périodes au cours desquelles on observe préférentiellement des
contractions polyphasiques de longue durée, et de périodes où l’on
observe des contractions monophasiques, plus courtes, pratiquement
identiques aux contractions de la parturition.
On ne sait pas
actuellement si les variations de la morphologie des contractions et
de l’activité électrique représentent une traduction propre aux
primates d’alternance d’activité synchronisée et désynchronisée, car
en règle les EMG recueillis en différents sites de l’utérus sont
toujours temporellement bien groupés, suggérant que la propagation
de l’activité électrique est satisfaisante bien avant que les sujets ne
soient en travail.
1- Organisation et propagation des contractions électromyographiques
:
L’activité EMG de l’utérus qui, chez les primates, peut être recueillie
par électrodes implantées ou par électrodes externes cutanées
abdominales, est un paramètre souvent utilisé pour étudier
l’organisation des contractions utérines.
Elle représente en effet une
activité ponctuelle, qui est à comparer à l’activité mécanique globale
mesurée par les variations de la PIU.
Par analogie avec le muscle strié, il peut sembler facile d’identifier
une direction privilégiée de la propagation de l’onde motrice à la
surface de l’utérus, et d’en déduire une vitesse de propagation
correspondante.
Planes et al ont émis l’hypothèse que les
contractions prennent leur origine chez la femme dans des zones
pacemaker fixes.
Duchene et al arrivent à la même conclusion chez
le macaque gravide, dans la mesure où un ensemble d’électrodes
réparties sur l’utérus deviennent actives selon le même schéma
temporel, au cours de plusieurs contractions successives.
Cependant,
la plupart des auteurs s’accordent pour penser qu’il n’y a pas, au
moins chez les primates, de zone pacemaker anatomiquement définie,
cette zone pouvant différer selon les sujets ou selon les tranches
horaires étudiées.
La notion la plus consistante que l’on puisse définir actuellement est
celle de « propagation de groupe ».
Dans ce cas, au lieu de chercher
à mettre en évidence la reproduction stricte des caractéristiques
spectrales précises du signal EMG à une certaine distance de son
site d’origine et avec un délai temporel défini (caractéristique d’une
propagation linéaire vraie), on étudie l’enveloppe des signaux EMG
détectés par des électrodes en différents sites de l’utérus.
À l’inverse
de la propagation linéaire classique qui n’a jamais pu être démontrée
quelles que soient les méthodes de calcul, la propagation de groupe
est clairement attestée par de nombreuses études.
Toutefois, de
grandes variations sont constatées dans l’origine (zone pacemaker) et
la direction des contractions, ce qui recoupe les observations
physiologiques évoquées plus haut (absence de zone pacemaker
invariable dans le temps, disparité des aspects de la conduction due
à l’apparition des gap junctions).
Le milieu de conduction dans
l’utérus est complexe, et le signal EMG représente à la fois le signalsource
déclenchant (trigger) et la somme des décharges cellulaires
environnantes.
Le signal EMG enregistré est en fait régénéré entre
deux électrodes de recueil, quel que soit leur éloignement.
Le seul
signal vraiment propagé devrait être le signal déclenchant, qui est
associé à la dépolarisation lente de la membrane.
2- Analyse de l’électromyogramme utérin chez la femme
:
L’analyse de l’électromyogramme utérin est intéressante dans une
optique de détection précoce des menaces d’accouchement
prématuré.
L’électrohystérogramme (EHG), qui n’est rien d’autre
que l’électromyogramme utérin recueilli au moyen d’électrodes
placées sur l’abdomen de la patiente, peut aujourd’hui être
enregistré dès la 18e semaine d’aménorrhée.
Jusqu’à présent, on n’avait pu extraire de l’EHG que peu
d’informations exploitables d’un point de vue clinique.
Des travaux
plus récents ont permis de montrer que l’EHG, enregistré en fin de grossesse et pendant l’accouchement, contient des informations
représentatives de l’efficacité des contractions utérines.
Le critère
d’efficacité défini dans cette étude est basé sur les caractéristiques
temporelles, mais surtout sur la caractérisation du contenu spectral
du signal.
Des études expérimentales menées sur le singe macaque gravide, de
la mi-grossesse jusqu’à terme, ont permis de caractériser l’EMG
utérin (recueilli en interne ou en abdominal) et d’explorer les liens
qui existent entre les caractéristiques du signal, et les différentes
situations rencontrées (influence du terme de la grossesse ou
d’agents utérotoniques).
Les deux types de signaux (internes et
abdominaux) présentent deux bandes de fréquences, identifiées
comme FWL (fast wave low : 0,1-1,2 Hz) pour la bande de plus basses
fréquences, et FWH (fast wave high : 1,2-4,7 Hz) pour la bande de
plus hautes fréquences.
Il a été montré que l’onde FWH présente
une modulation de sa fréquence, à l’intérieur d’une bouffée
d’activité reliée à une contraction.
Ce phénomène de modulation a
aussi été noté dans les études de l’activité cellulaire utérine
rapportées dans la littérature.
Cette modulation semble être reliée à
l’excitabilité cellulaire, paramètre qui évolue considérablement au
cours de la grossesse et jusqu’à l’accouchement.
La forme de la
modulante de FWH a en effet été analysée et comparée à l’effet
mécanique de la contraction, mesurée au moyen de la pression intrautérine.
Cette étude a permis de montrer qu’il existe une relation de
cause à effet entre la forme de la modulante de l’activité FWH d’un
EMG utérin, et la force de la contraction mécanique associée.
Il semble donc que toute caractérisation des contractions utérines à
partir de l’EMG utérin doive prendre en compte les caractéristiques
non stationnaires de ce signal.
La dynamique des caractéristiques
fréquentielles de l’EMG utérin à l’intérieur d’une bouffée d’activité,
semble en effet porteuse d’informations concernant l’efficacité
mécanique de la contraction associée.
Un travail récent a porté sur l’analyse de l’EHG, chez 83 patientes
pendant la grossesse, afin de détecter précocement les menaces
d’accouchement prématuré.
Les auteurs dans un premier temps, ont
développé des algorithmes spécifiques au débruitage du signal
EHG, perturbé du fait d’un recueil sur la surface de l’abdomen par
de multiples bruits, et particulièrement par l’ECG maternel.
Le débruitage le plus efficace de l’EHG est obtenu par un algorithme
basé sur les paquets d’ondelettes non décimées, qui utilise un critère
particulier pour la sélection de la meilleure base, ainsi qu’un seuil
adapté au rejet de l’ECG.
Un paramétrage classique calculé sur les
signaux débruités a permis de montrer que l’EHG permet, dès la 30e
semaine d’aménorrhée, une séparation des contractions qui
conduisent à un accouchement à terme, de celles conduisant à un
accouchement prématuré.
De plus, il semble que l’EHG contienne
des informations qui permettraient de prédire la proximité de
l’accouchement, chez les femmes destinées à accoucher
prématurément.