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Physiologie Cardiovasculaire

I-Intro : Le corps humain est un système ouvert en communication avec le milieu extérieur (Le cours se portera surtout sur le système cardiovasculaire chez l’homme)

Diffusion : déplacement d’un soluté de la région la plus concentrée vers la région la moins concentrée, se déplace selon leurs gradients de concentration  Avantages : -Mécanisme simple qui ne nécessite pas d’énergie -Efficace sur des courtes distances  Inconvénients : -Le temps de diffusion est proportionnelle à la distance au carré à parcourir -Face à la diffusion, l’oxygène mettrait plusieurs années à arriver à notre cerveau (pas compatible avec la vie) Pour un unicellulaire comme une bactérie la diffusion suffit, au cours de l’évolution sont apparu d’autres systèmes de transports Convection : transport pas un convoyeur  Avantages : substances vont pouvoir être transportées sur de longues distances 4 éléments transportés dans le système par convection : -fluide vecteur ou convoyeur (ex : le sang) -conduits (vaisseaux sanguins) -pompe (cœur) -entrée /sorties : capillaires But du système cardio vasculaire (SCV) : réduire la distance de diffusion en amenant au plus près les éléments nutritifs aux cellules de l’organisme

1) Schéma général du système cardiovasculaire

-Anatomiquement : le cœur est un organe unique -Fonctionnellement le cœur est une double pompe ou on distingue le cœur droit du cœur gauche Circulation systémique (grande circulation) : De la sortie du cœur gauche a l’entrée du cœur droit, elle apporte tous les éléments nutritifs aux organes (mêmes aux poumons) Circulation pulmonaire (petite circulation) : sortie du cœur droit à l’entrée du cœur gauche, permet d’oxygéner le sang -Pression sanguine moyenne en cm Hg Le cœur a pour fonction d’augmenter la pression dans les vaisseaux pour permettre le déplacement du sang, se déplace des régions de haute pression vers les régions de basse pression Pression à la sortie du cœur gauche = 10 cm Hg La pression chute tout au long de l’arbre vasculaire à cause du frottement du sang sur la paroi des vaisseaux et du rétrécissement des vaisseaux

Secteur Haute pression : sortie du cœur gauche a l’entrée des organes Secteur a basse pression : sortie des organes à l’entrée du cœur gauche (tout le reste)

2) Dimensions des vaisseaux sanguins Vaisseaux

Diamètre a la lumière

Épaisseur paroi

Nombre approximatif

Pression en cm Hg

Aorte

2,5 cm

2 mm

1

10

200 X 106

4

X 1000

X 100

Artériole

30 m

20 m

Capillaire

6 m

1 m

5x109

Veinules

20 m

2 m

400x106

Veines caves

3 cm

1,5 mm

X 2,5

2

 Pourquoi les artérioles peuvent-elles résister à une pression élever malgré une paroi fine comparativement à l’aorte Loi de Laplace : exprime la relation qui existe entre la tension pariétale (T) c’est-à-dire la contrainte mécanique qui s’exerce sur la paroi des vaisseaux et la pression sanguine (R = Rayon du vaisseau) T =P interne x R

Répartition du sang dans le SCV : Volume de sang total : Volémie = 5 à 6 L mais repartie inégalement dans l’organisme Dans les veines on trouve 75 % de la volémie ` Artère : 15 % Capillaire : 5 % Cœur : 5%

Disposition des organes les uns par rapport aux autres : Organe

Organe

Organe

3 avantages à cette disposition : - Tous les organes reçoivent du sang riche en CO2 et en nutriments - Les organes sont perfusés en fonctions de leur besoin Organe

Débit sanguin au repos (mL/min)

Cerveau (1,5Kg) Cœur (300g) Muscle squelettiques (30 Kg) Peau Reins Abdomen Autre Débit cardiaque

750 250 1200 500 1100 1400 600 5800

Débit sanguin en exercice intense (mL/min) 750 750 12 500 1900 600 600 400 17 500

Variation débit

= X3 X10 X4 /2 /2 = X3

- Dans 1 situation donnée, on peut voir le débit a un organe augmenter très fortement sans que le débit cardiaque augmente de la même amplitude Le débit de perfusion est modulé à l’entrée de chaque organe par des structures (voir plus tard)

II- La pompe cardiaque Le cœur est un muscle creux -> fonction de pompe volumétrique (éjecte des liquides par modification de volume)

Elle éjecte le sang à chaque contraction Il pèse environ 300 g C’est un muscle strié Permet 1 sens unique de circulation du sang grâces aux valves

Schéma mise en jeu des valves

Dans le cœur on a 4 cavités cardiaques et 4 valves Schéma

Le muscle cardiaque a un fonctionnement automatique Il existe différents tissus dans le muscle cardiaque -Tissu myocardique : la paroi du ventricule et des oreillettes et les cloisons qui sépare ces cavités = muscle cardiaque -Tissu Nodal : nœud sinusal : paroi OD Nœud atriau-ventriculaire : dans OD à la limite entre O et V -Tissu de conduction : Faisceaux de His droite et Gauche : Prend naissance ou niveau du Nœud Auriculo Ventriculaire se divise en branches droite et gauche et parcours le bord interne des cavités ventriculaire Ce faisceau de His se divise en profondeur dans la paroi des ventricules pour former le réseau des fibres de Purkinje L’ensemble des 3 tissus peut être regroupé sous le terme tissu cardiaque Dans le tissu cardiaque on a des cellules excitables avec un différence de potentiel d’action entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule ; + négatif à l’intérieur Si cette cellule reçoit un stimulus on va avoir une inversion du potentiel transitoire Le potentiel d’action (PA) signal physiologique qui permet de déclencher la contraction du muscle

S’il y a PA -> Contraction Si pas de PA -> pas de contraction Au niveau cardiaque on a deux types de cellules excitable : -Cellules excitable automatique : elles génèrent des PA toute seule sans stimulus -Cellules excitables non automatique : besoin d’un PA Les cellules automatiques sont présentes uniquement dans le nœud sinusal -> centre de l’automatisme cardiaque = cellules pacemaker Elles sont reparties en amas et entouré de cellules musculaires cardiaque Toutes les autres cellules du cœur sont non automatiques Dans le nœud sinusal, toute les 200-300 ms se développe un PA -> ce PA généré dans les cellules automatique constitue 1 stimulus pour les cellules adjacentes non automatiques  Entraine la contraction de ces cellules = les cellules musculaires de OD Ce signal est transmis de proche en proche dans les cellules musculaire de l’OD non automatique Vitesses de propagation de signal électrique dans le cœur

La fonction cardiaque : Définie par 2 paramètres : Fréquence cardiaque : nombre de battements par minute FC au repos environ 70 bat/min FC augmente pendant exercice musculaire FC max =220-age

Volume d’éjection systolique (VES) Volume de sang éjecté à chaque contraction VES =70 mL au repos VES x 1,5 ou x2 pendant exercice musculaire Ces deux paramètres sont modulés par le système nerveux autonome - Système nerveux sympathique : son neurotransmetteur est la noradrénaline (NAD) qui augmente la fréquence cardiaque et le VES - Système nerveux para sympathique : neurotransmetteur = acétylcholine (ACH) qui diminue la FC et le VES La modulation de ces deux paramètres par le SN autonome s’exerce indirectement sur le débit cardiaque (= DC) car DC =VES x FC =volume de sang éjecté par le cœur = 5-6 L par minute

III-Les vaisseaux sanguins Vaisseaux -> conducteur de fluide Capillaire -> fonction d’échange

Intima

Média

Adventice

Artères Veines -Peu épaisse -Monocouche de cellules endothéliale

-Très épaisse -Cellules musculaire lisse -Cellules fibro élastiques -Épaisseur moyenne -Cellules conjonctives

-Moins épaisse

Les artères : -plus profonde que les veines -2 types d’artères en fonction de la composition de leur média

Fonction -Réduit les forces de frottement du sang sur la paroi des vaisseaux -Empêche la coagulation du sang -Régler le tonus vaso moteur en modulant le diamètre des vaisseaux Fixe les vaisseaux aux tissu environnants

Aorte Artériole

Cellules musculaire lisses +

Cellules fibro élastiques + -

Artères élastiques : Grosses artères (aorte jusqu’à 50m de diamètre) : bcp de cellules fibro élastiques dans la média Artères musculaires : petites artères (inférieur à 50 m de diamètre) -> média riche en cellules musculaire lisses qui joue un rôle important dans le tonus vasomoteur Si pas de noradrénaline -> cellules musculaire lisses au repos Si NAD -> fixe au récepteur ce qui contracte les cellules ML du vaisseaux sanguins ce qui entraine une diminution du rayon Le système nerveux sympathique règle le tonus vasomoteur des artères musculaire NAD-> augmentation du rayon -> vasodilatation = diminution tonus vasomoteur Si pas NAD -> inverse -> vasoconstriction Les Veines + superficielle que les artères (en surface) 2x plus de veines que d’artères Particularité des veines surtout de nos membres inférieurs : Valves évitent que le sang descende dans nos pieds et améliorent le retour veineux + les muscles squelettiques en se contractant aide au retour veineux Les capillaires : Plus petit vaisseau de l’organisme : 5 x 109 Très grande surface d’échange = environ deux terrains de foot Densité = 2000 capillaire /mm2 Organisation en réseaux = lit capillaire Il y a des sphincter pré capillaires à leur entrée qui permette d’ouvrir plus ou moins de capillaire à l’intérieur du lit capillaires Il y aura donc plus ou moins de sang qui arrive aux tissus et régulent le débit qui arrive aux organes

IV-Pression sanguine dans les artères systémiques

La pression artérielle moyenne = 10 cm Hg ou 100 mm Hg Elle oscille entre deux valeurs de pression : Une valeur haute la pression systolique = 12 cm Hg Une valeur basse la pression diastolique = 8 cm Hg La pression systolique a deux déterminant majeurs : la contraction du ventricule gauche et l’élasticité des grosses artères La pression diastolique est déterminée par la résistance à l’écoulement du sang dans les petites artères Artère musculaire : résistance périphérique total = RPT

RPT = 8LV /π x R4 L : longueur conduit (invariable) V = volume (invariable) R = rayon (varie bcp avec le tonus vasomoteur)

PAM = DC x RPT =FC x VES x RPT D’où les variations du diamètre des A musculaires PAM fluctue à la longueur de journée mais l’organisme essaie en permanence de ramener cette valeur a sa valeur moyenne consigne (ex hémorragie, colère) Baroréflexe : régulation nerveuse de la pression artérielle (très rapide) Barorécepteurs au niveau de l’aorte carotide qui détectent le degré d’étirement de la paroi des vaisseaux ; ils sont reliés par des nerfs aux centres cardiovasculaires centraux, ils intègrent le signal qui vont envoyer des signaux nerveux vers le cœur et non artères musculaires Quand on stimule la voie sympathique, le rayon des vaisseaux augmentes pour diminuer la pression artérielle

V- Les échanges au niveau des capillaires Les échanges par diffusion Concernent les nutriments, les déchets métaboliques, les gaz Mouvements toujours dans le sens du gradient de concentration Les échanges par filtration réabsorption

Ne concerne que l’eau La direction et la quantité d’eau qui traverse la paroi d’un capillaire sont déterminée pas 2 composantes de pression 1. La pression de filtration : équivalente à la pression du sang = Pf : elle fait sortir l’eau du capillaire 2. La pression osmotique des protéines du plasma ; résulte de la teneur élevée en protéine : Pop : elle fait rentrée de l’eau dans le capillaire = 2.5 cm Hg (paroi des capillaire imperméables aux protéine) Pression nette de filtration = Pf – Pop = PnF : résultante de toutes les pressions Mouvements d’eau à travers la paroi des capillaires Osmose : cas particulier de diffusion qui ne concerne que l’eau (voir schéma diapo td) Pression de filtration plus importante du côté des artériole qui du côté des veinules Sortie d’eau : filtration Entrée d’eau : réabsorption Gain en eau au niveau du milieu interstitiel car différence de 0,5 cl Hg dans le sens de la sortie On filtre 20 L d’eau par 24H et on en réabsorbe 18 L Les deux litres en excès sont pris en charge par le système lymphatique

VI – Système lymphatique Les capillaires lymphatiques sont parallèles a nos vaisseaux sanguins mais ils sont borgnes (extrémités fermés), ils ont des ouverture sur leur paroi qui permet à l’eau du milieu interstitiel d’y rentre, on parle alors de lymphe...