Détection des extrasystoles auriculaires et ventriculaires à l’effort par analyse non linéaire d’électrocardiogrammes de chevaux de course cliniquement normaux au repos ou en exercice de faible intensité

Pourquoi les battements cardiaques des chevaux de course comptent

Les meilleurs chevaux de course poussent leur cœur à l’extrême, et certains présentent des troubles du rythme dangereux lors d’efforts intenses. Ces battements irréguliers peuvent nuire aux performances et, dans de rares cas, contribuer à des morts subites sur la piste. Pourtant, détecter des signes précurseurs requiert généralement des enregistrements cardiaques complexes réalisés pendant des entraînements intenses. Cette étude explore une idée plus simple : des motifs subtils présents dans de courts électrocardiogrammes (ECG) enregistrés au repos ou lors d’un exercice de faible intensité peuvent‑ils révéler quels chevaux développeront ultérieurement des extrasystoles à haute vitesse ?

Indices cachés dans des tracés cardiaques normaux

Les chercheurs se sont concentrés sur les battements « ectopiques » — battements supplémentaires ou mal localisés provenant des oreillettes (cavités supérieures) ou des ventricules (cavités inférieures) du cœur pendant l’effort. Ces événements sont fréquents chez des chevaux de course autrement sains et peuvent être totalement bénins, limiter légèrement les performances ou, dans les pires cas, participer à des morts subites liées à l’exercice. Traditionnellement, les vétérinaires les détectent par des ECG enregistrés lors d’efforts rapides, qui sont techniquement exigeants, sujets aux artefacts de mouvement et nécessitent une interprétation experte. En revanche, les ECG pris au repos ou à faible allure sont faciles à obtenir et à lire. La question clé était de savoir si des ECG apparemment normaux à faible intensité contiennent des signatures ténues indiquant une tendance du cœur à développer des extrasystoles plus tard dans la même séance.

Mesurer le désordre du battement

Plutôt que de rechercher des anomalies visuellement évidentes, l’équipe a utilisé des outils mathématiques qui mesurent à quel point le signal ECG est « désordonné » ou complexe. Ces méthodes non linéaires — appelées estimateurs de complexité et d’entropie — traitent l’ECG comme une suite de symboles et évaluent combien de motifs différents sont nécessaires pour le décrire. Un motif plus élaboré donne une complexité plus élevée ; un motif plus répétitif et uniforme donne une complexité plus faible. Travaillant avec 110 chevaux de race Thoroughbred et Standardbred en entraînement actif, les chercheurs ont enregistré des ECG ambulatoires avant, pendant et après des séances d’exercice de routine. À partir de ces enregistrements, ils ont extrait automatiquement des segments de 60 secondes de rythme normal propre et stable, à des fréquences cardiaques comprises entre 20 et 120 battements par minute, puis ont converti les formes d’onde en chaînes symboliques basées sur des points clés de chaque battement, comme le pic principal et l’onde de récupération.

Trouver la zone optimale de fréquence cardiaque et de méthode

Les investigateurs ont testé systématiquement de nombreuses combinaisons de choix de prétraitement du signal, d’estimateurs de complexité et de plages de fréquence cardiaque pour déterminer lesquelles séparaient le mieux les chevaux qui ont montré des extrasystoles à l’effort intense (cas) de ceux qui n’en ont pas montrés (témoins). Ils ont découvert que la performance dépendait fortement de la fréquence cardiaque et des parties de l’ECG mises en valeur. Les informations les plus utiles provenaient d’ECG enregistrés à des fréquences modérées, « submaximales », entre 60 et 100 battements par minute — équivalentes à une marche ou un trot léger pour un cheval de course. Dans cette plage, les méthodes basées sur la complexité de Lempel–Ziv ’76 et la complexité de Titchener ont donné de bien meilleurs résultats que d’autres mesures d’entropie. Les caractéristiques liées à la fin du complexe de contraction principal (complexe QRS) et à l’onde de récupération (onde T) étaient particulièrement informatives, ce qui suggère que la façon dont le cœur se réinitialise entre les battements porte des indices importants de vulnérabilité aux troubles du rythme induits par l’exercice.

Quelle a été l’efficacité de l’approche

En utilisant l’une des combinaisons les plus performantes — la complexité de Lempel–Ziv ’76 calculée à partir de signaux marqués au pic R et aux fins des ondes S et T dans des ECG entre 60 et 100 battements par minute — la méthode a obtenu une aire sous la courbe ROC de 0,86. En termes pratiques, cela se traduit par une sensibilité d’environ 86 % (peu de chevaux à risque manqués) et une spécificité d’environ 83 % (la plupart des chevaux à faible risque correctement identifiés). Notamment, la valeur prédictive négative était d’environ 98 %, ce qui signifie que si le test jugeait un cheval à faible risque, il était très peu probable que ce cheval présente des extrasystoles à l’effort. En revanche, la valeur prédictive positive était modeste, autour de 40 % : de nombreux chevaux signalés comme potentiellement à risque ne développeraient pas réellement d’extrasystoles problématiques, ce qui souligne que la méthode convient mieux comme outil de dépistage que comme diagnostic autonome.

Ce que cela signifie pour les chevaux et au-delà

Globalement, l’étude montre qu’en analysant le désordre subtil de courts ECG propres pris à une allure confortable, les vétérinaires peuvent écarter de manière fiable la plupart des chevaux peu susceptibles de développer des extrasystoles liées à l’exercice, tout en sélectionnant un groupe plus restreint pour une surveillance plus intensive lors de travaux à grande vitesse. Cela pourrait réduire le recours à des tests techniquement exigeants tout en améliorant la sécurité et le suivi des performances. Les résultats complètent des travaux antérieurs du même groupe sur un autre trouble du rythme, la fibrillation auriculaire paroxystique, et suggèrent des applications plus larges : des analyses non linéaires similaires pourraient aider à repérer des changements cardiovasculaires précoces chez les sportifs humains aussi, surtout lorsqu’elles sont combinées à des méthodes modernes d’intelligence artificielle.

Citation: Alexeenko, V., Tavanaeimanesh, H., Stein, F. et al. Detection of exercising ectopic atrial and ventricular beats using non-linear analysis of clinically normal racehorse electrocardiograms at rest or low-intensity exercise. Sci Rep 16, 13357 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41281-0

Mots-clés: arythmie cheval de course, ECG équin, dépistage du rythme cardiaque, complexité du signal, mort subite cardiaque