FICHE 3 / SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Introduction

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1 Homéostasie Grandeur régulée sa valeur effective est comparée à une valeur de consigne par l organisme pression artérielle ( cte, mais l amplitude de ses variations est moindre que celle du débit cardiaque) Circulation sanguine La diffusion suffit à assurer les apports en dioxygène et en nutriments aux cellules lorsque la distance à parcourir est 100 μm FICHE 3 / SYSTEME CARDIOVASCULAIRE Introduction Mécanismes de régulation tendent à réduire l écart entre la valeur effective et la valeur de consigne par un système de rétroaction négative (feedback négatif) débit cardiaque (régule PA) La convection (mouvement de fluide) forcée est indispensable dans les organismes pluricellulaires pour véhiculer les substances à proximité des cellules à travers la membrane alvéolo-capillaire depuis l air ambiant jusqu aux alvéoles à travers les capillaires périphériques jusqu aux cellules consommatrices de ce dioxygène. pulmonaires sous forme gazeuse grâce à l'action du système ventilatoire après liaison à l'hémoglobine, par convection forcée sanguine Anatomie fonctionnelle Multiples types de transport : nutriments, dioxygène, dioxyde de carbone, cellulaires (défense immunitaire), produits du métabolisme pour une excrétion rénale, électrolytes et systèmes tampons (régulation de l'osmolarité et du ph), hormonaux, calories Deux circulations en série : circulation pulmonaire (petite circulation, oxygénation du sang) et la circulation systémique (grande circulation, irrigation des tissus périphériques) Pompe Cœur : cœur droit (propulse le sang dans la circulation pulmonaire) cœur gauche (propulse le sang dans la circulation systémique) Réseau de distribution Artères Sites d ajustement de la résistance à Artérioles (et veinules) l écoulement du sang Site d échange par diffusion Capillaires Collecteur à capacité variable Veines Circulation systémique VG aorte artères élastiques (tronc, cerveau, membres sup et inf) artères musculaires de petit calibre artérioles capillaires veinules veines VCI et VCS OD cerveau artères carotides et les artères vertébrales membres supérieurs artères sous-clavières puis axillaires et humérales coeur artères coronaires poumons artères bronchiques abdomen artères hépatique (pour le foie), mésentériques supérieure et inférieure (pour l intestin), splénique (pour la rate), rénales (pour les reins) foie l artère hépatique et par la veine porte(transport des nutriments avant métabolisme par le foie) petit bassin et membres inf l artère iliaque primitive droite et l artère iliaque primitive gauche

2 Débits des deux pompes nécessairement identiques dans les circulations pulmonaire et systémique (ainsi que dans chaque secteur circulatoire): environ 6 L/ min (cas contraire : le sang s accumulerait dans un des deux systèmes collecteurs et ferait défaut dans l autre avec comme conséquence un désamorçage de la pompe ventriculaire en aval) Attention : une petite partie du sang veineux de la circulation systémique (correspondant à certaines des veines drainant la circulation coronaire et la circulation bronchique) ne retourne pas dans l oreillette droite mais dans l oreillette gauche la circulation pulmonaire est «shuntée» et l on parle, à ce propos de shunt anatomique expliquant que le débit systémique soit plus élevé de quelques % que celui de la circulation pulmonaire Remarque : lorsque l on se pose la question du rôle physiologique de l égalité des débits entre la circulation pulmonaire et la circulation systémique dans le fonctionnement du cœur, on néglige l existence de ce shunt Pressions des deux pompes Les pressions ventriculaires droites sont basses par rapport à celles du ventricule gauche La pression dans l artère pulmonaire est plus basse que celle de l aorte. Cette (quasi) égalité de débit avec des pressions différentes entre les deux circulations s explique par des résistances à l écoulement du sang plus élevées dans la circulation systémique que dans la circulation pulmonaire. Pour vaincre les résistances (dites périphériques) et permettre l écoulement du flux sanguin, le ventricule gauche doit élever davantage la pression hémodynamique que le ventricule droit. Le travail fourni par le ventricule gauche pendant un cycle cardiaque est plus élevé que celui du ventricule droit. Les tissus périphériques sont placés en parallèle dans la circulation systémique tandis que le poumon est placé en série entre le coeur droit et le coeur gauche. Pour chacun des tissus périphériques dont les circulations sont placées en parallèle, on parle de circulations régionales (ou locales). La fraction extraite de dioxygène n'est pas identique dans tous les tissus périphériques de sorte que la consommation locale en dioxygène n'est pas proportionnelle aux débits locaux. Débits métaboliques Débits fonctionnels Pour certains tissus, la quantité de dioxygène extraite est Pour d autres tissus, la valeur quantitative du débit (davantage primordiale pour leur fonctionnement : que le contenu en dioxygène) est essentielle à leur exemple : le muscle cardiaque, les muscles striés fonctionnement exemple : le foie, les reins Description fonctionnelle du cœur Cœur : 4 cavités + 4 valves (qui empêchent le reflux sanguin) Remplissage ventriculaire Valves tricuspides (droite) et mitrales (gauche) ouvertes Valves sigmoïdes fermées Ventricules relachés Poreillettes > Pventricules Ejection ventriculaire Valves tricuspides (droite) et mitrales (gauche) fermées Valves sigmoïdes ouvertes Ventricules contractés Pventricules > Partères (aorte et pulmonaire) Cycle cardiaque : remplissage + contraction ventriculaire + relaxation Valves mitrale et tricuspide : entre oreillettes et ventricules Valves sigmoïdes : entre ventricule et artères La fermeture des valves est indispensable pour empêcher le sang de refluer des ventricules vers les oreillettes durant la phase d éjection et des artères vers les ventricules durant la phase de remplissage ventriculaire. Les deux pompes en parallèle que constituent les deux ventricules fonctionnent à un débit identique (au shunt anatomique près) mais à des pressions différentes. Sang veineux Circulation systémique : dans les veines caves Circulation pulmonaire : dans les veines pulmonaires (désoxygéné) (oxygéné) Circulation lymphatique naît de vaisseaux capillaires présents dans les tissus à proximité des vaisseaux capillaires sanguins vaisseaux lymphatiques collecteurs vaisseaux lymphatiques afférents des ganglions lymphatiques vaisseaux lymphatiques efférents vaisseaux lymphatiques de gros calibre veines systémiques pas un circuit circulaire mais un réseau collecteur qui vient se surajouter au système veineux systémique

3 la lymphe : provient du léger déséquilibre dans les échanges liquidiens entre le secteur vasculaire et le tissu entourant les cellules (l interstitium), car la filtration de l eau plasmatique à partir des capillaires sanguins est supérieure à sa réabsorption par ces mêmes capillaires débit de lymphe = 3L/24h, très faible par rapport au débit cardiaque composition très proche de celle de l eau plasmatique rôle physiologique important par les transports qu elle permet de la périphérie vers les veines de gros calibre physiopathologie : impliquée dans des processus inflammatoires, infectieux et tumoraux. Artères Description - riches en fibres élastiques - paroi épaisse - compliance (plus faible que celle des veines) Propriétés Elasticité : - peut emmagasiner le volume lors de l éjection ventriculaire - propulse ce volume lors de la relaxation ventriculaire Rôle pression et Circulation systémique Artérioles Capillaires Veinules Veines (+ artères de calibre intermédiaire) - Riches en - Paroi perméable - petit diamètre - paroi mince, - Petit diamètre - en parallèle - R élevée déformable - R très élevée (2/3 - Scap = 1000 x Saorte - compliance +++ des R périph. totales), ajustable Vasomotricité : - VC : contraction - VD : relaxation Faible vitesse de circulation Distensibilité pression +++ Echanges tissulaires Maintien d une P Stockage sang transformation du - contrôle PA et suffisante dans les débit pulsatile en débit régional capillaires débit continu Débit Identique (6L/min dans tous les compartiments) Pression progressive (attention : cette diminution n est pas régulière) Vitesse Très élevée Faible Elevée Compliance = capacitance Résistance Vitesse Distensibilité C = ΔV/ΔP Loi de Poiseuille : R=8ηL/πr 4 Dépend de la viscosité η (donc de V=Q/S S est la section cumulée de tous les Détermine la P dans un vaisseau l hématocrite) et du rayon du vaisseaux d un compartiment Pvasc = (Vs - Vr)/C + Pext Vs : volume contenu dans le vaisseau Vr : volume au repos vaisseau ( du rayon d un facteur 4 R d un facteur 256) et de L Q=ΔP/R la vasomotricité permet de modifier R et de contrôler Q ou P Structures vaisseaux (sauf capillaires) : trois tuniques Endothélium Média Adventice Au contact du sang + MEC à fibres élastiques

4 Vasomotricité artériolaire Rôles VM : - adapter valeur des R périph. tot. au fonctionnement du cœur et à la régulation de la PA - adapter aux besoins la PA et le débit circulatoire dans un territoire spécifique Transduction des signaux reçus par les Réponse Second messager Mécanisme VC : contraction Ca2+ cytosolique Ouverture de canaux calciques dans la membrane plasmique - VOC : activés par dépolarisation - ROC : contrôlés par protéine G VD : relâchement GMPc Produit par guanylate cyclase activée par NO Ca2+ AMPc Produit en réponse à la fixation de PGI2 sur son récepteur mb. cytosolique Régulations intrinsèques à la paroi vasculaire (local / régional) : proviennent de la paroi elle-même Régulations intrinsèques Autorégulation myogénique Hyperhémie fonctionnelle VD dépendante du flux Régions concernées Reins, cerveau Muscles Action Directe Indirecte : dépendante de l endothélium Stimulus Réponse P dans le vaisseau tension mb. Ouverture canaux Ca2+ VC O2, CO2, H+, lactates suite à activité musculaire métabolites locaux : prostaglandines, histamine, adénosine médiateurs locaux (paracrines) Q forces de cisaillement sur l endothélium Ca2+ cytosolique activation NO synthase sécrétion NO (médiateur paracrine ; tonus VD basal intrinsèque)) VD Action intracellulaire du NO (liaison récépteur cytosolique guanylate cyclase) GMPc VD Conséquences R maintien de Q (local) R réorientation de Q R maintien de P (local) Régulations extrinsèques à la paroi vasculaire (globale, systémique) Régulations extrinsèques Voie hormonale Voie nerveuse Angiotensine II (système rénine-angiotensine) Peptides natriurétiques Adrénaline Noradrénaline Origine Peptide issu de l action de la rénine (enzyme produit par les reins) Cibles Endothélium (indirect) Mécanisme Ca2+ cytosolique Récepteur mb. Sécrétion des GMPc médiateurs paracrines Cœur Surrénale Neuromédiateur (système sympathique: tonus VC basal extrinsèque) Récepteurs à 7 domaines transmembranaires : - α : Ca2+ cytosolique ; VC - : AMPc : VD action sur Conséquences VC VD VD - localement : selon le tissu VC ou VD en fonction VC ( RPT) mais effet modéré par endothélium proportion de récepteurs α ou - globalement : VC (récepteurs α prédominants) RPT et PA systémique

5 Réponse réflexe systémique - Action conjuguée sur Q et R - Récepteur périph. : barorécepteurs aortiques et sinus carotidien - Arc afférent : fibres nerveuses se projetant dans le tronc cérébral - Centre régulateur : cellules nerveuses spécialisées du TC - Arc efférent : fibres sympathiques (cœur + artérioles des muscles squelettiques) ; fibres parasympathiques (cœur) Résumé