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Chaque inspiration accélère légèrement le cœur, chaque expiration le ralentit. Ce rythme, visible sur un électrocardiogramme, est appelé arythmie respiratoire. Longtemps considérée comme un simple effet secondaire du système nerveux, une nouvelle étude montre que cette coordination n'est pas un hasard, mais un moyen d'économiser de l'énergie.

Le cœur pousse le sang à travers les vaisseaux pulmonaires, qui se dilatent à l'inspiration et se contractent à l'expiration. Si les rythmes ne coïncident pas, le cœur doit travailler contre la résistance, comme un nageur qui ramerait contre les vagues. Lorsque les battements cardiaques tombent en phase avec la respiration, la résistance diminue. Les calculs montrent que chez l'humain, les pertes d'énergie chutent de 10 %, et chez certaines espèces, de plus de la moitié.

Cette idée a été testée sur des patients porteurs de stimulateurs cardiaques, qui ont artificiellement rétabli le lien entre la respiration et les battements du cœur. Les résultats correspondent aux prédictions du modèle : la synchronisation améliore effectivement le pompage du sang. À l'avenir, les médecins pourraient utiliser ce principe pour traiter l'insuffisance cardiaque.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.23259

Dissipative coupling is known to induce synchronization. Conversely it may be hypothesized that oscillators driven to synchronize may reduce power dissipation in their coupling. The latter scenario is realized in the human cardiorespiratory system where cardiac and respiratory rhythms are controlled by the central nervous system while interacting viscoelastically through the pulmonary vasculature. Here we examine the functional significance of this coupling which is observed in respiratory sinus arrhythmia (RSA). By modelling electrical and viscoelastic interactions within the cardiorespiratory system, we identify the conditions leading to synchronization. We demonstrate that, when present, synchronization reduces cardiac power losses by 10% in humans and up to 55% in other species. The predicted gain in cardiac output is compared to the gain observed in-vivo by pacing the heart with a device restoring RSA. It is therefore surmised that RSA may improve cardiac pumping efficiency by reducing dynamic stress and power dissipation in the pulmonary vasculature.