Dr BOGGIO La physiologie du cœur La physiologie circulatoire 2.2 S1 Cycles de la vie et grandes fonctions IFSI Dijon - Promotion COLLIERE

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1 1 Dr BOGGIO La physiologie du cœur La physiologie circulatoire 2.2 S1 Cycles de la vie et grandes fonctions IFSI Dijon - Promotion COLLIERE Physiologie du cœur Pompe grosse comme le poing éjection du sang dans la circulation retour du sang au cœur Débit 8000 litres de sang par 24 h à partir du ventricule gauche (idem pour le ventricule droit) Le système de conduction du cœur Le cœur est innervé par le système sympathique et le système parasympathique, les 2 parties motrices du système nerveux autonome. Mais le système nerveux autonome régule l'activité du coeur. Il ne la déclenche pas. Nuance majeure! Un muscle squelettique a besoin de stimulation nerveuse. Un muscle isolé ne se contracte pas. Un cœur isolé placé dans une solution nutritive bat (le myocarde se contracte) régulièrement pendant quelques minutes. Pour éviter les contractions désordonnées et inefficaces, il y a donc un système dominant unificateur : le système de conduction du cœur (ou système cardionecteur ou tissu nodal), tissu constitué de cardiomyocytes (cellules du myocarde) différenciés (= un peu différents sur les plans morphologique et fonctionnel des autres), 11.5 Ce système de conduction est une partie intégrante du tissu cardiaque. Il donne le rythme. C'est une sorte de croisement entre le tissu musculaire et le tissu nerveux. Ce système provoque de façon rythmique une sorte de potentiel d action qui part des oreillettes et se développe vers les ventricules très rapidement grâce à des jonctions ouvertes 3.3.

2 2 Le système de conduction comprend : 11.5 le nœud sinusal, ensemble de cellules (= nœud) dans l oreillette droite près de l arrivée de la veine cave supérieure le noeud auriculoventriculaire, à la jonction des oreillettes et des ventricules le faisceau auriculoventriculaire les 2 branches (D et G) du faisceau auriculoventriculaire les fibres de conduction cardiaque qui pénètrent dans le myocarde Le nœud sinusal est le centre rythmogène. Les cellules se dépolarisent spontanément et de façon régulière (environ 75 fois par minute) Du nœud sinusal la dépolarisation se propage rapidement de cellule à cellule dans les oreillettes. Elles se dépolarisent ensemble et se contractent. Avec un petit délai la dépolarisation atteint le nœud auriculoventriculaire. Il passe très rapidement dans le faisceau auriculoventriculaire, ses branches, les fibres de conduction cardiaque et finalement à tous les cardiomyocytes. Les cellules myocardiques ventriculaires se contractent presque simultanément. Cette contraction vide le ventricule vers l aorte et le ventricule droit vers le tronc pulmonaire. La révolution cardiaque Les oreillettes se contractent un peu avant les ventricules. La systole est la phase de contraction La diastole est la phase de relâchement Les ventricules ayant une rôle bien plus important, systole et diastole (sans précision) concernent les ventricules. On appelle révolution cardiaque la succession des événements qui se reproduisent à chaque battement cardiaque. Nombre de battements par minute = fréquence cardiaque = FC = 75 Durée d un battement 60/75 = 0,8 s La systole est plus courte que la diastole 11.6 Commençons la description en milieu de diastole. Milieu et fin de la diastole : les ventricules sont relâchés ; les valves de l aorte et du tronc pulmonaire sont fermées ; les valves auriculoventriculaires sont ouvertes ;

3 3 la pression du sang est très basse dans les ventricules. La pression du sang dans les veines pulmonaires et les veines caves est plus élevée que dans les ventricules. Le sang remplit les ventricules. Les oreillettes se contractent et éjectent le sang qu elles contiennent dans les ventricules. Systole ventriculaire Après avoir été dépolarisés, les ventricules se contractent. La pression intraventriculaire s élève, fermant immédiatement les valves auriculoventriculaires. La contraction se poursuit : la pression intraventriculaire augmente : c'est la contraction dite isovolumétrique (= le volume de sang dans le ventricule reste constant). Quand la pression intraventriculaire dépasse la pression dans l aorte et le tronc pulmonaire, les valves à l'entrée de l aorte et du tronc pulmonaire s ouvrent. Le sang est éjecté dans l aorte et le tronc pulmonaire : phase d éjection. Pendant ce temps les oreillettes sont relâchées et se remplissent. Début de la diastole Les ventricules se relâchent Les valves de l aorte et du tronc pulmonaire se ferment. Toutes les valves sont fermées : c'est la relaxation isovolumétrique. La pression intraventriculaire devient inférieure à la pression dans les oreillettes. La différence de pression ouvre les valves auriculoventriculaires. Les ventricules commencent à se remplir. N.B. Les valves cardiaques sont passives. Ce sont les différences de pression qui les ouvrent ou les ferment. Bruits du cœur Auscultation au stéthoscope. On entend : Toc tac ; Toc, tac... ou Boum Ta... Toc ou Boum : bruit plutôt long et sourd : fermeture des valves auriculoventriculaires. Ta : bruit plutôt bref et sec : fermeture des valves de l aorte et du tronc pulmonaire.

4 4 Débit cardiaque = Quantité de sang éjectée par un ventricule en une minute FC x VS VS = volume systolique = volume de sang éjecté par un ventricule à chaque battement. = 70 ml 75 x 70 = 5250 = 5 l/min Débit cardiaque = 5 l/min Or le volume de sang est de l'ordre de 5 l Tout le sang passe donc dans le cœur chaque minute. Le débit cardiaque varie selon les besoins. Il peut atteindre 25 l/min à l effort par adaptation du VS et de la FC. Adaptation du VS. Le ventricule ne se vide pas pendant la diastole. Il se vide à 60% : 70 ml Le VS augmente quand le ventricule est davantage rempli à la fin de la diastole, i-e quand les cardiomyocytes sont davantage distendus. C'est la loi du cœur, analogue à la loi force/étirement pour un muscle squelettique strié. Ici l étirement dépend du remplissage, lequel dépend du retour veineux, c'est-à-dire la quantité de sang qui revient au cœur par minute L exercice accélère le retour veineux grâce au jeu des «pompes» musculaires qui massent les veines dans les membres et de la «pompe» respiratoire : la baisse de le pression dans le thorax à chaque inspiration, aspire le sang des veines caves vers le cœur. Adaptation de la FC Le nœud sinusal fonctionne de façon autonome mais il est influencé par le système nerveux autonome. Le système parasympathique diminue la FC. Le système sympathique augmente la FC Mise en jeu. Au cours de l'exercice physique, du stress, ou lors d'une diminution de la pression artérielle les système sympathique est activité. Il augmente la FC et aussi la contractilité du myocarde (force de contraction).

5 5 Le cœur bat plus vite et le débit cardiaque augmente. Les cellules des muscles reçoivent davantage d oxygène. A l'effort, la FC peut atteindre 220 âge. En l absence de stress ou d effort, ou lorsque la pression artérielle augmente activation du système parasympathique diminution de la fréquence cardiaque diminution du débit cardiaque Des hormones agissent également. Les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) augmentent la fréquence cardiaque et la contractilité du myocarde. La thyroxine augmente la fréquence cardiaque La FC dépend aussi : de l âge : 140 chez le fœtus, 120 chez le nouveau-né, 100 chez le nourrisson du sexe : un peu plus élevé chez la femme de la température : augmente en cas de fièvre

6 6 La physiologie de la circulation Le pouls artériel On pense parfois que le pouls (ou pulsation), variation de pression de la paroi des artères ressentie à la palpation est lié au passage du sang à chaque systole cardiaque. C'est faux car il est synchrone dans toutes les artères. La contraction du ventricule est si violente qu elle est transmise à toutes les artères (comme l ébranlement d un tronc est transmis à ses branches) quasiment instantanément. On peut mesurer la FC en prenant le pouls, n importe lequel : 75 en moyenne. On peut prendre le pouls en palpant les artères qui ont une partie de leur trajet sous la peau Habituellement on choisit le pouls radial. La pression sanguine Un liquide propulsé par une pompe dans un circuit fermé circule sous pression. La pression diminue quand on s éloigne de la pompe. La pression sanguine est la pression que le sang exerce sur la paroi interne du vaisseau. La pression artérielle est la pression sanguine dans les grosses artères systémiques (grande circulation) situées près du ventricule gauche Dans l aorte, la pression du sang augmente pendant l éjection, puis, après la fermeture de la valve aortique, elle diminue parce que le sang s écoule vers la périphérie. On appelle pression systolique (la maxima) la pression la plus haute au moment de l'éjection et pression diastolique (la minima) la plus basse. La pression diminue dans les artérioles et s amortit. Le sang circule toujours selon un gradient de pression de la pression plus haute vers la pression plus basse. Donc la pression diminue dans les capillaires. Le retour veineux se fait avec un faible gradient de pression mais les veines sont larges, elles sont aidées par les muscles, l aspiration thoracique, les valvules. Si une veine est lésée, l'écoulement est continu. Si une artère est lésée, l'écoulement se fait par jets.

7 7 Les artères sont élastiques. Elles se distendent très légèrement quand un flux de sang y entre. Puis en reprenant leur diamètre, elles chassent le sang un peu plus loin. La pression artérielle est la pression d entrée du sang dans les circulations locales. Une pression élevée est dommageable. Une pression basse aussi... Mesure de la pression artérielle Méthode auscultatoire Méthode palpatoire. Valeur repère chez l adulte : En mm Hg : PA Systolique (maxima) = 110 à 130, inférieure à 140 Pas vraiment de limite basse. 100? PA Diastolique = 75 à 80, inférieure à 90 Très variable d une personne à l autre. Facteurs influençant la pression artérielle PA = DC x R DC = débit cardiaque R = Résistance périphérique = force de friction du sang contre les parois = force qui s'oppose à la progression du sang dans les vaisseaux. La résistance est modulée par la vasomotricité artériolaire (VC = vasoconstriction ; VD = vasodilatation). Toute modification de la PA est liée à une modification du DC ou de la R. Tous les facteurs qui influent sur la PA passent par l un des deux! Et sur le plan thérapeutique : itou Mécanismes nerveux de régulation de la résistance : système nerveux autonome Il n y a pas d innervation parasympathique des vaisseaux. Mais il y a une innervation sympathique des artérioles et des veines. Le système sympathique répond de façon réflexe à certains stimulus.

8 8 Exemple du passage à l orthostatisme (= passage de la position couchée à la position debout). Le sang est brusquement collecté dans les membres inférieurs. La pression artérielle chute. Des barorécepteurs, récepteurs nerveux situés dans la paroi de certaines artères, (carotides notamment) sont stimulés. Des influx nerveux parviennent (par les IX et les X) au tronc cérébral. Le système sympathique est alerté par voir réflexe. Il provoque (entre autres réponses) une vasoconstriction des artérioles. La résistance périphérique augmente. La pression artérielle est corrigée Autre exemple : hémorragie. Baisse du volume sanguin. D onc baisse du retour veineux. Mauvais remplissage des ventricules. Donc baisse du VS, donc du DC, donc de la PA. Stimulation des barorécepteurs. Vasoconstriction artériolaire réflexe. Correction de PA (si l hémorragie n est pas trop importante). Rappel : nerveux = rapide Autres mécanismes agissant sur la PA Les reins. Diminution du volume sanguin diminution de la PA (Cf. physiologie des reins) diminution de la diurèse rétention d eau préservation du volume sanguin Inversement : Volume sanguin élevé augmentation de la PA augmentation de la diurèse En plus : PA faible sécrétion de rénine par le rein activation de l angiotensine On a vu 9.10 que l angiotensine stimulait la sécrétion d aldostérone. C est aussi une substance qui agit sur les artérioles : c est un puissant vasoconstricteur. En plus (!) l aldostérone rétention de Na et d eau augmentation du volume sanguin Revoir Remarques sur la vasomotricité 1). A l effort le débit cardiaque

9 9 est redistribué dans les circulations locales. On observe : une VC dans les reins et le tube digestif une VD dans les muscles, la peau et les coronaires et ni VD, ni VC dans l encéphale. 2.) Dans la thermorégulation (régulation de la perte de chaleur), la vasomotricité (VD et VC) des vaisseaux de la peau intervient. En ambiance froide, VC cutanée (pâleur) pour diminuer la température de la peau et éviter la perte de chaleur. Inversement, en ambiance chaude Nombreuses substances effets sur la PA et sur la vasomotricité. Adrénaline augmente VC et PA Variations de la PA. Augmente avec l activité physique, la fièvre, l émotion (effet blouse blanche). Intérêt ++ de mesurer la PA au repos strict. Augmente souvent avec l âge et la masse corporelle Les échanges entre les capillaires et les liquides interstitiels (LI). Nécessité. Le sang amène aux cellules l oxygène, les nutriments, les hormones Il emmène le gaz carbonique et les déchets. Réseaux capillaires : 8000 km, longs et fins. Le sang arrive à 0,2 mm (moyenne) de chaque cellule. Système très approprié. Les capillaires ont une paroi mince. La circulation est lente : environ 1 seconde pour traverser le réseau capillaire. Entre le plasma et les cellules, il y a l endothélium vasculaire puis les liquides interstitiels (= LI) 11.20a Mécanismes de transport. Selon un gradient de concentration. O2 et nutriments dans un sens CO2 et déchets métaboliques dans l autre Quatre modalités de transport

10 b 1) les substances liposolubles diffusent librement à travers les membranes plasmiques : O2, CO2 2) transport vésiculaire (endocytose d'un côté, excocytose de l'autre). Macromolécules telles que certaines protéines signal) non liposolubles. 3) Fentes intercellulaires (sauf dans l encéphale. Cf. barrière hémato-encéphalique) pour l eau et la plupart des petites substances dissoutes. 4) Capillaires fenêtrés. Liquides et petites substances dissoutes. Fenêtre = espace (pore) entre deux cellules, fermé par une membrane Pour l eau, les échanges sont rapides. Ils sont accélérés par les lois de la filtration c A l entrée du capillaire, la pression du sang est de 35 mmhg. Elle pousse l'eau vers les LI par les fentes intercellulaires. La pression osmotique des protéines qui sont beaucoup plus abondantes dans le plasma sanguin que dans les LI est de 25 mmhg. Elle tend à retenir l eau dans le plasma. La différence (35 25 = 10 mm Hg) fait sortir l eau. C est l inverse au pôle veineux du capillaire. L eau tend à passer des LI vers le plasma. N.B. Une partie des LI revient dans la circulation par le système lymphatique. Développement et vieillissement du système cardiovasculaire Embryon. Le cœur commence à battre vers 3 semaines. Au départ simple tube Puis organisation en 4 cavités Circulation fœtale très différente de l adulte Poumons non fonctionnels. Circulation ombilicale vers le placenta Shunts majeurs : foramen ovale et conduit artériel (entre tronc pulmonaire et aorte) A la naissance : mise en route des poumons modifications hémodynamiques majeures (hémo : sang ; dynamique : mouvement)

11 11 Chez l enfant et l adulte. Modifications possibles liées à l entraînement (efforts prolongés). Augmentation de la taille du muscle cardiaque. Augmentation du VS. Baisse de la fréquence de repos. Vieillissement. Athérosclérose : rigidité des artères. Le durcissement des parois favorise la formation de caillots. Surtout gênant pour les coronaires. Hypertension artérielle. Risque d accident vasculaire cérébral. Pour réduire le vieillissement vasculaire : moins de graisses animales, moins de sel, de stress, de tabac, activités physiques (marche).