La physiologie du noeud sinusal est complexe. Dans la dépolarisation diastolique lente, source de l'automatisme, entrent en jeu plusieurs courants comme les courants calciques (I_Ca) de type lent et transitoire, le courant potassique (I_K) retardé, le courant I_f dit courant pacemaker. Dans l'organisation cellulaire du noeud sinusal, on trouve des cellules dominantes et des cellules latentes. Il peut exister un déplacement intrasinusal du pacemaker dominant sous l'effet de nombreux facteurs extrinsèques. Les stimuli chronotropes positifs déplacent le pacemaker dominant vers la partie céphalique du noeud sinusal, les stimuli chronotropes négatifs vers la partie caudale. Tous les canaux impliqués peuvent être des cibles pharmacologiques. L'activité sinusale peut aussi être modifiée de façon extrinsèque par de nombreux agents pharmacologiques, que ce soit à l'échelon unicellulaire ou des rapports intercellulaires, intriquant intimement automatisme et conduction.