Biologie - L\'appareil cardio-vasculaire PDF

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Cours de biologie sur l'apparteil cardio vasculaire...

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Appareil Cardio-Vasculaire L’appareil cardio-vasculaire ou système circulatoire est l’ensemble des structures anatomiques d’origine mésodermique destinées à véhiculer le sang et la lymphe. Il permet l’acheminement des nutriments, de l’oxygène et des hormones aux cellules de l’organisme mais également le transport des déchets métaboliques comme le dioxyde de carbone et l’urée vers les poumons, les reins ou le foie.

I – Circulation sanguine A – Cœur 1 – Morphologie

Situé dans le médiastin antérieur dans la cage thoracique, le cœur repose sur le diaphragme et pèse environ 270g. C’est un muscle strié creux, à contraction involontaire et dont la fonction est vitale puisqu’il joue le rôle de pompe pour la circulation sanguine. Le cœur est maintenu dans une séreuse, le péricarde, dont les feuillets pariétal et viscéral délimitent une cavité remplie de fluide.

En retirant le péricarde, il est possible de voir le cloisonnement du cœur grâce aux sillons superficiels. Les sillons inter-auriculo-ventriculaire, interventriculaire et inter-auriculaire sont des dépressions de tissu graisseux où circulent les vaisseaux du cœur, les vaisseaux coronaires.

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Ces sillons délimitent deux oreillettes (ou atrium) qui reçoivent le sang et deux ventricules d’où partent ou arrivent des vaisseaux sanguins : ▪

Vaisseaux afférents : ils correspondent à tous les vaisseaux qui reviennent au cœur , et sont nommés veines. Ils se jettent au niveau des oreillettes : l’oreillette droite reçoit la veine cave inférieure et la veine cave supérieure, tandis que l’oreillette gauche reçoit les 4 veines pulmonaires (vues seulement sur une vue postérieure du cœur).

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Vaisseaux efférents : ils correspondent aux vaisseaux qui partent du cœur, et sont nommés artères. Ils partent des ventricules : les 2 artères pulmonaires partent du ventricule droit tandis que l’artère aorte débouche du ventricule gauche. L’aorte forme la crosse aortique orientée à gauche d’où émerge les vaisseaux principaux ou collatérales : les artères coronaires droite et gauche (le cœur se sert en premier), puis le tronc artériel brachio-céphalique (se divisant en artère sous-clavière droite et artère carotide primitive droite) puis la carotide commune gauche et l’artère sous-clavière gauche.

2 – Anatomie

Le cœur est un muscle creux dont l’apex, c’est-à-dire la partie terminale effilée et amincie est orientée à gauche. Une cloison étanche sans communication sépare le cœur gauche du cœur droit. Les parois sont minces entre les oreillettes tandis qu’elle est épaisse au niveau des ventricules avec des saillies musculaires, les piliers du cœur (ou muscles papillaires) qui se rattachent aux valvules. Les valvules sont des membranes qui dirigent le flux sanguin dans les différents conduits et permettent d’éviter un reflux ; il en existe deux sortes : ▪

Valvules auriculo-ventriculaires : situées entre l’oreillette d’un côté et le ventricule du même côté, elle est formée de 3 clapets à droite et de 2 clapets à gauche, c’est pourquoi elles sont appelées valvule tricuspide à droite et valvule mitrale (ou bicuspide) à gauche.

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Valvules sigmoïdes : elles obturent les orifices des artères aorte et pulmonaires afin d’empêcher tout reflux de sang dans les ventricules lors de leurs contractions. Ce sont des valvules à 3 goussets.

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3 – Histologie

L’organisation histologique du cœur est semblable à celle des vaisseaux sanguins. Le tissu musculaire strié cardiaque se compose de cellules courtes à noyau basal, contenant des myofilaments associés en myofibrilles. Les cellules sont jointives transversalement par des stries scalariformes ou disques intercalaires , système de jonction entre les cellules avec de nombreux desmosomes et gap jonctions (échange d’ions). Le cœur et les vaisseaux comportent 3 tuniques : ▪

Intima : en contact avec la lumière, c’est une muqueuse constituée d’un épithélium pavimenteux unistratifié ou endothélium, d’une lame basale et d’un chorion. Au niveau du cœur, cette tunique porte le nom d’endocarde.

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Média : elle est constituée par du tissu musculaire strié cardiaque ou par du tissu musculaire lisse et d’un chorion. On parle de myocarde au niveau du cœur.

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Adventice : c’est un chorion fibreux dans lequel se retrouve quelques cellules musculaires lisses. Correspondant au péricarde viscéral, elle est également appelée épicarde.

4 – Innervation

Le cœur est doué d’automatisme grâce à un système de conduction spécialisé, le tissu nodal. Les cellules cardionectrices sont des cellules cardiaques liées les unes aux autres, formant des nœuds, des faisceaux et des réseaux. Elles se contractent très peu mais se dépolarisent spontanément à un rythme rapide en transmettant l’influx nerveux aux cellules adjacentes, ce qui permet la contraction du cœur. Le temps de repos entre deux systoles successives est la diastole (générale, auriculaire ou ventriculaire).

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Nœud sinusal ou nœud de Keith et Flack : c’est le « pace-maker » cœur, c’est-à-dire l’endroit où est généré l’impulsion électrique du cœur qui entraine la systole auriculaire (contraction des oreillettes). Les cellules cardionectrices du nœud sinusal se dépolarisent et transmettent à l’ensemble des cellules musculaires des oreillettes l’influx nerveux. Le sang des oreillettes passent dans les ventricules.

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Nœud auriculo-ventriculaire ou nœud d’Aschoff-Tawara : la dépolarisation atteint les cellules cardionectrices du nœud auriculo-ventriculaire, puis le faisceau de Hiss et ses deux branches (droite et gauche) et enfin le réseau de Purkinje. Cela permet d’induire la systole ventriculaire (contraction de toutes les cellules des ventricules), faisant passer le sang des ventricules dans l’artère aorte et les artères pulmonaires.

B – Vaisseaux sanguins 1 – Artères

Les artères sont des conduits musculo-membraneux chargés de transporter le sang du cœur vers les tissus et les organes. Leur histologie est semblable à celle du cœur. Il existe 3 types d’artères : ▪

Artères élastiques : ce sont des artères de gros calibre localisées en profondeur. L’artère aorte et les artères pulmonaires sont des artères élastiques.

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Artères musculaires : elles sont de calibre moyen et sont localisées en profondeur. Ce sont les plus nombreuses.

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Artérioles : de plus petit calibre, elles sont très abondantes en sous-cutanée ou intra-viscéral. 4

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L’intima est un épithélium pavimenteux unistratifié ou endothélium, doublé d’une lame basale et d’un chorion sous-jacent. La structure fibreuse et élastique de ce chorion forme la limitante élastique interne. Le festonnement (vaguelettes) de l’intima est caractéristique de l’artère.

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La média est constituée de cellules musculaires lisses dans un chorion composé de fibres élastiques. Les fibres de la média forme également un feston. A la limite entre la média et l’adventice se trouve la limitante élastique externe.

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L’adventice est un chorion riche en fibres élastiques et possédant quelques fibres de collagène.

2 – Veines

Les veines sont des conduits musculo-membraneux chargés de ramener le sang des tissus et des organes vers le cœur. Les veines des membres inférieurs possèdent des valvules anti-reflux évitant au sang de retomber dans les membres pelviens, ce qui pourrait entrainer des varices et des troubles de retour veineux. Leur histologie est semblable à celle du cœur. Il existe 2 types de veines : ▪

Veines superficielles : elles sont généralement visibles sous la peau d’où les prises de sang à ce niveau.

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Veines profondes : elles accompagnent les artères et les vaisseaux lymphatiques.

La lumière des veines est collabée, c’est-à-dire étirée, et la paroi est mince. L’intima est rectiligne, sans festonnage, ni limitante élastique. La média est une imbrication de chorion et de fibres musculaires lisses tandis que l’adventice est similaire à celle des artères.

3 – Capillaires

Les capillaires sont de fins vaisseaux de 3 à 40μm de diamètre, formant un réseau de petits tubules qui assure les principaux échanges de métabolites et de gaz entre les tissus et le sang. Leur particularité histologique est une absence de média et d’adventice ; ils ne sont composés que d’une intima. Les variations de cet endothélium permettent de distinguer 3 types de capillaires (observables seulement en ME) : ▪

Capillaires continus : ce sont les plus fréquents puisqu’on les retrouve dans les chorions, les muscles, les poumons et le système nerveux. Les cellules endothéliales sont jointives et la lame basale continue. Elle peut se dédoubler à certains endroits pour englober une cellule périphérique à fonction contractile, appelée péricyte, qui influe sur le calibre du vaisseau.

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Capillaires fenêtrés : ce sont des capillaires retrouvés en grand nombre dans les organes caractérisés par des échanges moléculaires important avec le sang, comme l’intestin, l’appareil excréteur et les glandes endocrines (sécrétions hormonales). Les cellules endothéliales sont jointives entre elles mais perforées par des pores. La lame basale est continue et fait le tour du capillaire. Les péricytes sont très rares.

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Capillaires sinusoïdes : ce sont des capillaires de grand diamètre que l’on retrouve seulement dans le foie, la rate, la moelle osseuse et quelques glandes endocrines. Les cellules ne pas jointives, et la lame basale n’est plus continue, ce qui forme des pores et des espaces intercellulaires plus ou moins larges. Il n’y a jamais de péricytes.

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C – Circulation sanguine La circulation sanguine est un circuit clos qui part du cœur, passe par les vaisseaux efférents (aorte, artères pulmonaires) et revient par les vaisseaux afférents (veines caves supérieure et inférieure et veines pulmonaires). On distingue la petite circulation ou circulation pulmonaire, responsable de l’hématose, c’est-à-dire de l’oxygénation du sang, et la grande circulation ou circulation systémique qui assure la distribution du sang dans tous les organes. Le cœur gauche et le cœur droit fonctionnent simultanément mais la pression est plus élevée dans le ventricule gauche (cerveau, pieds, mains, …) que dans le ventricule droit (poumons). Les oreillettes se vident en même temps, et les ventricules se contractent en même temps, avec une fréquence d’environ 60 battements par minute.

D – Le sang Le sang peut être considéré comme un tissu conjonctif car on y retrouve les composants conjonctifs majeurs : une matrice extracellulaire contenant des fibres et une substance fondamentale, et des cellules libres. La matrice extracellulaire qui représente 55% du volume sanguin est le plasma sanguin que l’on peut isoler des cellules par une technique d’hématocrite (centrifugeuse, surnageant). Il est de couleur jaunâtre et transparent ; il est composé à 90% d’eau, bien qu’on y retrouve du sodium, du potassium, du calcium, du magnésium, des sels inorganiques et des protéines plasmatiques (comme l’albumine) qui jouent un rôle tampon sur le pH et équilibrent les pressions physiologiques. C’est également dans cette matrice que circulent des lipoprotéines, des immunoglobulines (rôle de défense), des fibres sous forme de fibrinogènes (facteurs de coagulation), et des substances en transit comme les nutriments, les déchets métaboliques, les gaz respiratoires et les hormones. Le sérum correspond à la substance fondamentale seule.

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Les cellules fixes ou résidentes baignent dans le plasma : ce sont les cellules sanguines ou éléments figurés du sang. ▪

Les hématies (ou globules rouges ou érythrocytes) sont les cellules les plus nombreuses : à maturité, elles sont dépourvues de noyau (anucléées), biconcaves et remplies d’un pigment respiratoire, l’hémoglobine. Elles assurent le transport de l’oxygène et sont fabriquées à partir de la moelle osseuse rouge (hématopoïèse) au niveau des os plats (sternum, bassin, côtes, …). Elles circulent 3 à 4 mois dans la circulation sanguine avant d’être détruites par des cellules phagocytaires (principalement hépatiques, mais également spléniques et ganglionnaires). On en compte environ 5 millions par mm3.

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Les leucocytes (ou globules blancs) sont des cellules nucléés qui exercent une fonction défensive contre les substances étrangères. Leur nombre varie en fonction de leur nature, de 4 à 10 000 par mm3 de sang. En fonction de la forme du noyau et des granulations cytoplasmiques, on distingue plusieurs types de leucocytes :

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Les monocytes : avec un noyau en forme de haricot (réniforme), ils représentent 6 à 8% des leucocytes. Ils évolueront en macrophages, en cellules dendritiques ou en ostéoclastes.

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Les lymphocytes : cellules à noyau arrondi et occupant la quasi-totalité du cytoplasme, ils représentent 25 à 30% des leucocytes. Ils sont produits par la moelle, puis migrent vers des organes lymphoïdes où ils se différencient en lymphocytes T ou B.

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Les granulocytes : cellules à noyau plurilobé, ils représentent entre 65 et 73% des globules blancs. Ils sont produits par la moelle osseuse, puis séjournent une douzaine d’heures dans le sang où ils exercent leur fonction avant d’être détruits. On distingue trois types majeurs en fonction des granulations cytoplasmiques et de la forme du noyau : •

Les neutrophiles : leucocytes doués de mobilité et de diapédèse, ils jouent un rôle antibactérien par phagocytose. Ce sont les plus nombreux.

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Les basophiles : moins nombreux, ils ont un rôle de défense, de recrutement cellulaire et sont impliqués dans les allergies.

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Les éosinophiles : ils représentent 2 à 4% des leucocytes à l’état normal mais jusqu’à 10% en cas d’infection par un parasite, ils ont une fonction antiparasitaire.

Les plaquettes : entre 200 à 300 000 par mm3 de sang, les plaquettes sont le résultats de la fragmentation de grosses cellules présentes dans la moelle osseuse, les mégacaryocytes. D’une durée de vie d’environ 10 jours dans le sang, elles jouent un rôle important dans l’hémostase, c’est-à-dire dans les mécanismes d’arrêt des hémorragies. Elles sont impliquées dans la coagulation.

Un frottis sanguin se réalise en étalant une goutte de sang entre deux lames en verre, puis en colorant les cellules à l’hémoquick pendant 10s avant rinçage à l’eau distillée. Il est bien sur nécessaire de respecter des conditions d’hygiène strictes pendant ce test. 8

II – Circulation lymphatique Le système lymphatique possède plusieurs rôles : tout d’abord une fonction de drainage tissulaire. Chaque jour environ 3 à 4L de liquide sont réabsorbés par la circulation lymphatique, ce qui prévient la formation d’œdèmes mais également la diminution du volume sanguin circulant. Ensuite, il joue un rôle dans l’absorption des graisses et des substances liposolubles (vitamines A, D, E et K) au niveau de l’intestin grêle par les chylifères, et enfin, il possède un rôle de défense immunitaire : les organes lymphoïdes permettent la maturation des lymphocytes et la production clonale des lymphocytes.

La circulation lymphatiques est parallèle à la circulation veineuse dont les muscles squelettiques et les mouvements respiratoires exercent une fonction de pompage qui met en circulation la lymphe. C’est un système de drainage passif qui se connecte au système veineux à la base du cou, côté droit.

A – La lymphe La lymphe est un liquide clair dont la composition est proche de celle du plasma, bien que plus chargée en protéines et en lymphocytes. Elle provient du liquide interstitiel réabsorbé autour des cellules et qui prend le nom de lymphe dans les vaisseaux lymphatiques. On a 3 à 4L de lymphe qui circule dans l’organisme par jour.

B – Vaisseaux lymphatiques ▪

Les capillaires lymphatiques : vaisseaux de petit calibre, ils sont constitués d’un épithélium pavimenteux unistratifié dont les cellules sont capables de se séparer grâce à des systèmes protéiques appelés ponts d’ancrage. Les cellules peuvent ainsi ménager des ouvertures aisément franchissables par le liquide interstitiel. Ils vont récupérer le liquide interstitiel.

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Les vaisseaux lymphatiques : naissant du regroupement des capillaires lymphatiques et de plus gros calibre, ils sont munis de valvules anti-reflux et forment un réseau superficiel (peau et muqueuses) et un réseau profond. 9

Le long de leur trajet, ils peuvent présenter des renflements, les ganglions lymphatiques , qui gonflent lors d’inflammations.

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Les troncs lymphatiques : ils résultent du regroupement des vaisseaux lymphatiques. On en compte une dizaine chez l’Homme. Vont se regrouper au niveau d’une citerne, ou on aura deux canaux lymphatiques importants (droit et gauche) : canal thoracique gauche qui est connecté a la veine sous clavière gauche. Cette veine sous clavière gauche va se reconnecter sur la veine cave supérieur (qui ramène le sang au cœur)

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Les canaux lymphatiques : au nombre de deux, ils proviennent du regroupement des troncs lymphatiques et prennent naissance au niveau de la citerne de Pecquet ou citerne du chyle, située au niveau des deux premières vertèbres lombaires. Le canal thoracique circule devant la colonne vertébrale et remonte jusqu’au cou en drainant les deux membres inférieurs, l’abdomen, et la partie gauche du thorax avant de se jeter au niveau de la veine sous-clavière gauche. Le canal lymphatique droit draine la partie droite du thorax et débouche directement dans la veine sous-clavière droite. Les deux veines sous-clavières confluent ensuite au niveau de la veine cave supérieure côté droit. Il n’existe pas de vaisseaux lymphatiques drainant le cerveau. Se reconnecte sur la veine cave supérieure, en passant par des veines sous-clavières.

C – Tissu lymphoïde Le tissu lymphoïde est spécialisé dans le stockage, la maturation et la multiplication des lymphocytes. ▪

Organes lymphoïdes primaires ou centraux : ce sont les organes de maturation des lymphocytes. Le thymus mature les lymphocytes B et T tandis que la moelle osseuse (rouge) développe les lymphocytes B.

thymus 10

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Organes lymphoïdes secondaires ou périphériques : ce sont les lieux de passage, d’accumulation et de rencontre des antigènes et des cellules de l’immunité. o

La rate : c’est l’organe lymphoïde le plus volumineux avec 12cm de long pour 150-200g. Cette glande très vascularisée est située sous le diaphragme dans l’hypochondre gauche et contient deux types de tissus : de la pulpe rouge jouant un rôle dans la filtration du sang et l’élimination des globules rouges vieillissants, et la pulpe blanche, tissu (partie) lymphoïde de l’organe. Ce n’est pas un organe vital, mais si elle éclate, elle produit une hémorragie interne et donne la mort.

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Les ganglions lymphatiques : ce sont des renflements ovoïdes présents sur le trajet des vaisseaux lymphatiques superficiels et profonds. De 3 à 25 µm. La lymphe arrive par des vaisseaux afférents munis de valvules anti-reflux, traverse la corticale (qui contient des lymphocytes) puis la médullaire, et au niveau des follicules, il y a une filtration de la lymphe, avec le blocage des parasites et des bactéries, puis sort par des vaisseaux efférents (munis de valvule pour que la lymphe progresse). C’est également le siège de la multiplication des lymphocytes : lors d’une infection, les cellules présentatrices d’antigènes rejoignent les ganglions où elles présentent et activent les lymphocytes B et T, créant un phénomène d’emballement et de multiplication, d’où une augmentation du v...