La stimulation cardiaque (hors resynchronisation)

Dr Guillaume Abehsira, CHU Henri Mondor, Créteil

Mai 2022

Introduction

Les premières stimulations cardiaques datent des années 1790 mais le réel essor de la stimulation cardiaque comme nous le définissons actuellement date des années 1960. En quelques mots, la stimulation cardiaque consiste à rétablir une fréquence cardiaque la plus physiologique possible dès lors qu’il existe un trouble de la conduction au sein du tissu électrique du cœur. La stimulation cardiaque a donc une visée anti-bradycardique.

Indications de stimulation cardiaque

Le tissu électrique du cœur suit un cheminement traditionnel chez tous les humains. Le « pacemaker » physiologique du cœur est le nœud sinusal (NS), situé au niveau du toit de l’oreillette droite. Ce nœud sinusal est le réel chef d’orchestre de la contraction myocardique et il est sous l’influence du système nerveux autonome. C’est pourquoi, on dit qu’à l’état normal, le rythme est sinusal. La dépolarisation des différentes cellules va gagner progressivement l’ensemble du cœur, pour entrainer la contraction des différentes cavités myocardiques.

Après le top-départ donné par le NS, l’influx électrique va cheminer au sein des oreillettes jusqu’au nœud auriculo-ventriculaire (NAV) permettant aux oreillettes de se contracter. Puis l’influx ira via le faisceau de His jusqu’aux ventricules à travers une branche gauche (qui se divise en une hemi-branche antérieure et une hémi-branche postérieure) et une branche droite. Ce système est appelé le réseau de Purkinje (cf schéma 1)

Schéma 1 : système électrique myocardique normal et ECG normal

A partir de ce schéma, nous pouvons comprendre assez facilement les différents mécanismes à l’origine des troubles de la conduction. Ces troubles de la conduction myocardique peuvent survenir à tous les niveaux du système électrique (NS, NAV, His, branche droite ou gauche). Nous allons énumérer les différents blocs de conduction qui sont à l’origine de l’indication des stimulateurs cardiaques.

                1/ Dysfonction sinusale (DS)

En cas d’anomalie de la conduction au niveau du nœud sinusal, on appelle cela une dysfonction sinusale (DS). Elle correspond à la première indication d’implantation de stimulateur cardiaque. La DS est souvent associée à la fibrillation atriale (FA) dans le cadre d’une maladie rythmique atriale (MRA) dans laquelle on retrouve une alternance entre FA et DS. Il est assez fréquent qu’un patient, surtout âgé, fasse de la FA suivie d’une pause sinusale au moment de la réduction ou en FA (Figure 2). Il existe différent type de dysfonction sinusale mais le plus fréquent est l’absence totale d’activité au niveau du nœud sinusal, soit de manière permanente, soit de manière paroxystique. Sur l’ECG, cela se traduit par une absence d’onde p (Figure 3). On dit que le patient est en rythme jonctionnel, correspondant à un rythme d’échappement, plus lent que le rythme sinusal, généralement < 45/min. Le patient est souvent symptomatique à type d’asthénie, dyspnée d’effort ou syncope/lipothymie.

Figure 2 : Pause en FA

Figure 3 : dysfonction sinusale permanente. Absence d’onde p. Rythme jonctionnel à 50/min.

Le BAV correspond à la 2^ème indication de PM. Il correspond à un trouble de la conduction entre les oreillettes et les ventricules, au niveau du NAV ou du faisceau de His (Figure 4). Il existe différent type de BAV : type 1, type 2 et type 3. En général, l’indication à la pose d’un PM se fait sur les BAV infra-hissiens, c’est-à-dire les blocs de conduction situés sous le faisceau de His.

Figure 4 : Trouble de la conduction auriculo-ventriculaire

Le BAV de type 1 n’est généralement pas une indication à la pose d’un PM (sauf dans certaine maladie infiltrative du myocarde type amylose/sarcoïdose ou certaines maladie génétique). Le patient est généralement asymptomatique. Il s’agit d’un trouble de la conduction nodale. Cela correspond à un allongement constant de la conduction auriculo-ventriculaire. Sur l’ECG, cela se traduit par un allongement de l’espace PR > 200ms. On ne met pas en évidence d’onde p bloquée (Figure 5).

Figure 5 : BAV 1. Allongement constant du PR > 200ms.

Le BAV 2 type mobitz 1 (ou période de Luciani-Wenckebach) correspond à un trouble de la conduction nodale. Le patient est aussi souvent asymptomatique. Cela n’est généralement pas une indication de PM. Cela correspond à un allongement progressif de la conduction auriculo-ventriculaire jusqu’à la survenue d’un bloc dans le NAV. Sur l’ECG, on met en évidence un allongement progressif du PR jusqu’à ce qu’une onde p soit bloquée (Figure 6).

Figure 6 : BAV 2 mobitz 1

Le BAV 2 mobitz 2 est un trouble de la conduction infra-hissienne et est une indication de PM. Le patient présente généralement des symptômes à type de syncope. Cela correspond à blocage complet et intermittent de la conduction auriculo-ventriculaire. Sur l’ECG, on met en évidence un espace PR constant avec survenue de temps en temps d’une onde p bloquée (Figure 7).

Figue 7 : BAV 2 mobitz 2. L’espace PR est constant et une onde p n’est pas suivie de QRS tous les 2 ou 3 ondes p.

Le BAV 3 ou BAV complet correspond à une dissociation auriculo-ventriculaire totale. Il n’y a plus aucune relation entre les oreillettes qui battent pour leur propre compte et les ventricules. Fort heureusement, dans une majorité des cas, le patient a un rythme d’échappement, plus au moins rapide, permettant de maintenir un débit cardiaque. Plus le rythme d’échappement est bas situé dans le cœur, plus la fréquence cardiaque est basse et plus les QRS sont larges rendant urgent l’implantation du PM ou d’une sonde d’entrainement. Sur l’ECG, cela se traduit par une dissociation complète entre les ondes p et les QRS qui sont réguliers (Figure 8).

Figure 8 : BAV complet avec rythme d’échappement à 35/min

3/ En cas de bloc fasciculaire ou de bloc de branche (généralement gauche) chez un patient faisant des syncopes, il est souvent utile de réaliser une exploration endocavitaire pour mesure l’intervalle HV. Si le HV > 70ms, cela correspond à un bloc infra-hissien, portant l’indication à la pose d’un PM.

Etiologies des troubles de la conduction

Dans une grande majorité des cas, ces troubles conductifs sont d’origine dégénératif lié à l’âge (comme le RAC). On retrouve aussi d’autres étiologies qu’il faut rechercher et éliminer surtout si le patient est jeune : cause iatrogène (bradycardisant…), cause métabolique (K+, TSH, ins rénale…), IDM, myocardite, sarcoïdose, amylose, cardiopathie congénitale….

Types de stimulateur cardiaque

1/ Stimulateurs cardiaque AVEC sondes

Les stimulateurs cardiaques AVEC sondes peuvent comporter 1, 2 ou 3 sondes en fonction de l’indication.

En cas de dysfonction sinusale, il faudra bien évidemment placer une sonde dans l’OD pour stimuler l’oreillette défaillante. Depuis de nombreuses années, une sonde dans le VD est aussi ajoutée car plusieurs études ont démontré que ces patient feront aussi du BAV dans le futur.

En cas de BAV, une sonde sera placée dans le VD pour stimuler le ventricule et une sonde sera placée dans l’OD pour écouter l’oreillette et se synchroniser au ventricule.

Chez les patients en FA permanente et faisant de la brady-FA ou du BAV, une seule sonde dans le VD est généralement suffisante.

En cas de nécessité de resynchronisation, une sonde sera implantée dans le sinus coronaire ou parfois sur le faisceau de His ou la branche gauche.

2/ stimulateurs cardiaque SANS sondes

Depuis quelques années, les stimulateurs cardiaques sans sonde ont fait leur apparition pour des patients à risque infectieux ( antécédent d’endocardite, patient porteur de prothèse valvulaire mécanique, patient dialysé) ou ayant un défaut d’abord traditionnel. Pour le moment, ces stimulateurs ne permettent que de stimuler le VD, mais pas encore l’OD.

Constitution des stimulateurs cardiaque

Il existe plusieurs marques de PM et de sondes : Medtronic, Boston Scientific, Abbott, Microport et Biotronik. Chaque constructeur présente en général à la fois des boitiers et des sondes.

1/ Boîtier : Il est constitué d’une coque en titane renfermant la batterie en lithium-Ion et le circuit électronique, ainsi que d’une partie en plastique transparent, la connectique, permettant de brancher les sondes. Il existe des boîtiers simple, double ou triple chambres. Les boîtiers utilisés pour la resynchronisation sont appelés CRT-P pour Cardiac Resynchronization Therapy avec P pour pacing. Les boîtiers usuels n’ont pas d’emplacement pour la sonde de resynchronisation. La durée de longévité des boitiers de PM standard est maintenant comprise entre 10 et 15 ans et celle des boitiers de CRT autour de 8 à 12 ans.

2/ Sondes : Les sondes permettent de conduire l’impulsion électrique du boîtier jusqu’à l’endocarde. Elle sont entourées d’une gaine isolante. Nous verrons par la suite l’importance de tester les sondes au moment de l’implantation et au cours du suivi d’un patient porteur d’un stimulateur cardiaque.

Implantation des stimulateurs cardiaque

Après avoir porté l’indication de la pose d’un stimulateur cardiaque, l’implantation s’effectue au bloc opératoire ou dans une salle spécialisée remplissant des conditions d’asepsie stricte et en présence de personnel paramédical.

La phase préopératoire  nécessite de vérifier l’indication, l’absence de syndrome infectieux ou inflammatoire, la présence ou non d’un traitement anticoagulant, l’absence d’allergie, l’absence de contre-indication d’implantation notamment si ATCD de cancer du sein… Le rasage de la région pectorale ainsi que la désinfection rigoureuse en au moins 2 temps par bétadine ou biseptine est nécessaire. Une antibioprophylaxie par Céfazoline 2g en IVL (ou Vancomycine IVSE) doit être réalisée 1h avant la procédure. Très souvent, la procédure se fait sous une simple anesthésie locale accompagnée d’une petite sédation. Il faudra aussi faire signer le consentement au patient et vérifier le bilan d’hémostase et inflammatoire.

La procédure dure environ 1h.  Le patient doit être à jeun. Il faut bien sur vérifier le bon fonctionnement de la scopie, de l’analyseur et du matériel chirurgical. Après installation du patient sur la table opératoire et après détersion et mise en place du champ opératoire, la première phase consiste en une incision du sillon delto-pectoral. Le rythmologue va introduire la ou les sondes, soit par voie céphalique ou en ponctionnant la veine sous-clavière ou axillaire plus rarement. Le risque principal de la ponction sous-clavière est la survenue d’un pneumothorax, nécessitant la surveillance de la saturation pendant la procédure.

Figure 9 : Recherche et individualisation de la veine céphalique

La sonde VD se place généralement au niveau du septum inter-ventriculaire ou au niveau de l’apex du VD. La sonde atriale se place généralement au niveau de l’auricule ou au niveau de la paroi latérale de l’OD. La vérification du bon positionnement se fait sous scopie.

Les sondes actuelles sont quasi toutes à vis et se fixent au myocarde en vissant la sonde. Il existe un risque faible de tamponnade, notamment en vissant la sonde à l’apex du VD chez les sujets âgés.

Figure 10 : Sonde de stimulation

Après avoir implanté la ou les sondes et avant de connecter les sondes au boitier du stimulateur lui-même, il est nécessaire de tester la ou les sondes, c’est-à-dire de vérifier le bon fonctionnement de celles-ci. La présence de l’IDE est ici primordiale durant cette phase. On teste essentiellement 3 paramètres à partir du programmateur qui est relié aux sondes grâce à des pinces : l’impédance de stimulation, la sensibilité/détection et le seuil de stimulation.

Les sondes détectent et stimulent, en bipolaire ou en unipolaire. Les modes de stimulation et de détection sont indépendants :

 • unipolaire, c’est à dire que le dipôle se fait entre l’extrémité distale de la sonde et le boîtier

• bipolaire : entre 2 électrodes à l’extrémité distale de la sonde

Les tests à réaliser au bloc après implantation des sondes :

1/ Impédance de stimulation 

C’est le paramètre principal qui évalue l’intégrité de la sonde. L’impédance est la résistance électrique (R=U/I) dans un circuit de courant alternatif. C’est la résistance du circuit électrique défini par le stimulateur, la sonde, et le myocarde. Le circuit électrique diffère selon si la stimulation est uni ou bipolaire, il faut donc refaire la mesure de l’impédance en cas de changement de ce paramètre. La fourchette normale de valeur est entre 200 Ohms et 2000 Ohms. Une augmentation importante de l’impédance doit faire suspecter une rupture du conducteur. Une diminution importante fait suspecter une rupture de l’isolant . La connectique entre les sondes et le boîtier est standardisée, il est possible d’utiliser des sondes d’une marque (par habitude du centre implanteur) connectées à un boîtier d’une autre marque.

2/ Détection de l’activité spontanée en mVolt 

La détection se fait toujours en mode bipolaire, sauf rare exception ou très vielle sonde unipolaire. En effet les artefacts engendrés par la contraction du muscle pectoral en détection unipolaire peuvent inhiber la stimulation. Ce mode peut être exceptionnellement utilisé en cas d’anomalie d’une sonde dont la détection bipolaire dysfonctionne, en attendant le remplacement du matériel défectueux. En diminuant la fréquence de sa stimulation de secours, le stimulateur détecte le rythme propre du cœur. On programme l’analyseur en ODO pour permettre une écoute atriale ou ventriculaire. Une détection de bonne qualité est nécessaire pour l’adaptation du stimulateur au rythme du patient. La détection n’est pas toujours réalisable car le rythme spontané n’existe pas toujours, par exemple à l’étage ventriculaire chez un patient ayant un stimulateur pour BAV complet sans échappement ventriculaire. Le détection atriale doit être > 2mV et la détection ventriculaire > 5mV idéalement.

3/ Seuil de stimulation en Volt 

La stimulation peut se faire en mode unipolaire ou bipolaire. Ce seuil correspond au plus bas voltage permettant d’entraîner une dépolarisation myocardique. On le cherche en stimulant avec une tension décroissante. Le seuil est la dernière valeur permettant la capture atriale ou ventriculaire.  Le seuil de stimulation n’est pas réalisable à l’étage atrial si le patient est en FA. Un bon seuil de stimulation est généralement < 1V.

Figure 11 : Programmation et contrôle des paramètres au moment de l'implantation

Après avoir contrôlé le bon fonctionnement et le bon positionnement des sondes, celle-ci sont connectées au connecteur du générateur. Le boitier est enfin positionné dans la loge réalisée. Il est parfois fixé pour éviter qu’il ne se déplace. Enfin, la loge est refermée souvent en 2 ou 3 plans par des fils résorbables et/ou des agrafes. Un pansement compressif est souvent mis en place pendant quelques heures pour éviter la survenue d’un hématome de loge. Par la suite, une radiographie de thorax est réalisée le lendemain de l’intervention pour vérifier l’absence de déplacement de sonde. Le patient sort généralement à J1 puis des soins locaux sont réalisés à domicile pendant une dizaine de jour.  Le patient doit sortir avec son carnet de PM et son boitier de télécardiologie.

Réglages des stimulateurs cardiaque

Le réglage des paramètres du stimulateur cardiaque est généralement réalisé au bloc ou avant la sortie du patient. Les principaux paramètres à régler sont les suivants :

1/ Mode de stimulation 

Les classifications internationale de la stimulation (NBG) résulte de la fusion de la classification Nord Américaine et de la classification Anglaise en 1987. Elle fonctionne avec 4 lettres ( la dernière est facultative) :

1. Site de stimulation : atriale (A), ventriculaire (V), les deux (D), ou aucune (O)

2. Site de détection : atriale (A), ventriculaire (V), les deux (D), ou aucune (O)

3. Mode de fonctionnement : stimulation lors d’un QRS (T, Triggered), inhibition (I), Double : S + I (D), aucune fonction (O)

4. Asservissement (R) : c’est la fonction accélération de la fréquence de stimulation lors de l’effort du patient, détectée par un accéléromètre ou la tachypnée du patient.

Les modes les plus fréquents sont le mode DDD(R) chez les patients en BAV complet, VVI(R) chez les patients en brady-FA ou les modes de préservation de la conduction auriculo-ventriculaire en fonction des marques de PM (Safer, VIP, Rythmiq, MVP, Vp suppression) chez les patients présentant une dysfonction sinusale pure.

• AAI è Stimulation atriale en l’absence d’onde P spontanée. Ex : dysfonction sinusale. Sera le plus souvent asservi soit AAIR pour pallier l’insuffisance chronotrope.
• VVI è Stimulation ventriculaire en cas de bradycardie. Ex : FA lente. Sera souvent asservi soit VVIR. C’est également le mode de programmation des sondes d’entraînement externe temporaire.
• DDD è Stimulation atriale et ventriculaire en l’absence d’activité spontanée. Ex : BAV complet
• AAI↔DDD ou ADI ↔ DDD èStimulation atriale, et écoute atriale et ventriculaire. En cas de survenue de BAV de haut degré, commutation automatique en DDD pour pouvoir stimuler en ventriculaire. But : préserver la conduction intrinsèque.
• AOO è Mode dit « asynchrone » car absence d’écoute. Stimulation atriale selon la fréquence réglée.
• VOO è Stimulation ventriculaire asynchrone : mode des stimulateurs simple chambre sous aimant
• DOO è Stimulation double chambre asynchrone : mode des stimulateurs double chambre sous aimant

2/ La Sensibilité 

Elle est la valeur fixée en dessous de laquelle le boîtier « n’entend rien ». Ainsi une sensibilité élevée permet de limiter les artefacts, à l’inverse une sensibilité trop basse risque d’entraîner du « bruit » qui risque d’inhiber le pacemaker. La sensibilité est réglée en fonction de la qualité de la détection. La sensibilité peut être programmée sur un mode automatique.

3/ Type de stimulation et détection 

Comme vu précédemment, la stimulation est programmée en mode unipolaire ou bipolaire, sans grosse différence entre les 2. La détection est elle toujours programmée en bipolaire pour éviter tout bruit extérieur qui pourrait inhiber la stimulation.

4/ Seuil de stimulation 

En général, on programme le seuil de stimulation 2 fois au dessus du seuil testé. Ainsi, si le seuil est à 1V, on programme le seuil à 2V. On peut aussi programmer un auto-seuil, qui va permettre de mesurer automatiquement le vrai seuil une fois par jour.

5/ Activation de la télécardiologie 

Cette fonction va permettre le suivi à distance des porteurs de prothèse pour surveiller d’éventuelles anomalies sur les sondes ou la batterie et pour surveiller à distance la survenue de troubles du rythme.

Suivi des porteurs de stimulateurs cardiaque

Tout patient porteur d’un stimulateur cardiaque doit avoir un suivi régulier pour à la fois surveiller l’absence de complication, le bon fonctionnement des sondes et du générateur, vérifier l’état de la batterie et surveiller la survenue de troubles du rythme éventuel. En général, il faut contrôler un PM environ 1/an ou plus si nécessaire. L’apport de la télécardiologie a permis des suivis plus rapprochés et la détection précoce des complications.

Les complications potentielles les plus fréquentes de l’implantation du PM à sa surveillance :

• Précoces : pneumothorax, déplacement de sonde, hématome de loge, infection de loge
• Tardives : infection de loge/endocardite infectieuse, fracture de sonde ou d’isolant

Le contrôle des PM nécessitent un programmateur de la marque du boitier. En l’absence de programmateur, on peut réaliser un test à l’aimant qui va démontrer le bon fonctionnement de la fonction de stimulation. La pose d’un aimant sur un stimulateur cardiaque modifie temporairement la programmation du stimulateur : il se met en mode asynchrone c’est à dire VOO pour un simple chambre VD, ou DOO pour un double chambre. Il stimulera sans écoute avec un risque de stimuler en période réfractaire et de créer des arythmies ventriculaires. Ce risque est théoriquement très faible mais réel. La fréquence de stimulation du stimulateur cardiaque sous aimant dépend de la marque. Ces fréquences sont théoriques car peuvent être modifiées par la programmation initiale, et la fréquence cardiaque sous aimant diminue quand la batterie est en fin de vie ce qui rend l’identification de la marque d’un stimulateur difficile à l’aide de l’aimant.

En conclusion, la pose d’un stimulateur cardiaque n’est généralement pas une procédure difficile dans la majorité des cas mais nécessite une rigueur en phase préopératoire (bonne asepsie, bonne détersion), per-opératoire (notamment chez les patients dépendants et sans échappement) et post-opératoire (pour éviter les complications). Le rôle du personnel paramédical est primordial et d’une grande aide pour le rythmologue.