UPMC / LV340

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1 UPMC / Licence des sciences et technologie mention «sciences de la vie», année universitaire LV340 Physiologie Cardiovasculaire: Régulations de la pression artérielle Introduction : présentation du problème physiologique. - la lenteur des phénomènes de diffusion impose la présence d un appareil circulatoire. Convection, diffusion, - l approvisionnement correct des cellules en oxygène, nutriments, ions et autres molécules, ainsi que l élimination correcte des déchets de leur métabolisme nécessite une régulation fine de la pression artérielle Quelques notions et données d anatomie nécessaires à la compréhension du cours 1/ rappels et compléments sur le système nerveux végétatifs ; les récepteurs aux catécholamines et les récepteurs à l acétylcholine 2/ anatomie simplifiée de l appareil cardio-vasculaire et fonctionnement cardiaque 3/ quelques données sur l anatomie fonctionnelle du rein 4/ notion de grande fonction 5/ les différents types de boucle de régulation I/ Les paramètres physiologiques fixant la valeur de la PAM 1/ rythme cardiaque, volume d éjection et résistance périphérique totale 2/ rôle du retour veineux autorégulation cardiaque versus régulation nerveuse pompes musculaires 2/ interrelation physique PAM / volémie 3/ interrelation physiologique PAM / concentration osmotique du plasma 4/ mesure de la PAM (mesures «invasives» et mesure «non invasives» par brassard : utilisation du passage de l écoulement laminaire du sang à l écoulement turbulent) II/ Les niveaux de régulation de la pression artérielle moyenne (PAM) et les autres paramètres dont la régulation est interconnectée avec celle de la PAM 1/ régulation à court terme versus régulation à long terme : le rôle de la volémie et du rein dans la régulation à long terme de la PAM 2/les trois niveaux de la régulation à court terme de la PAM : niveau homéostatique, niveau adaptatif et régulation locales des flux sanguins III/ Le niveau homéostatique de la régulation de la PAM 1/ anatomie et caractéristiques fonctionnelles des barorécepteurs 2/ notion de chémorécepteurs 3/ boucle de régulation passant par le centre cardio-modérateur et l innervation parasympathique du cœur ; importance de l aspect tonique du fonctionnement des systèmes nerveux végétatifs. 4/ boucles de régulations passant par le centre vasomoteur et le système nerveux sympathique 5/ boucles neuro-endocrines passant par le centre vasomoteur : rôle de l adrénaline et du système rénine - angiotensine 6/ rôle de l arginine vasopressine (AVP) 7/ mode d action de l acétylcholine et des catécholamines sur le rythme et la force de contraction cardiaque 8/ mode d actions des neuromédiateurs et des hormones sur la vasomotricité IV/ Les niveaux adaptatifs de la régulation de la pression artérielle moyenne (PAM) 1/ régulations initiées par l hypothalamus 2/ régulations impliquant l intervention du cortex cérébral réaction sympathique versus réaction parasympathique 3/ quelques exemples de régulation initiés par des récepteurs périphériques : exemple des boucles réflexes déclenchées par les chémorécepteurs périphériques et les mécanorécepteurs de la musculature striée. V/ Régulation locales et localisées et de la circulation sanguine pouvant modifier la valeur de la PAM 1/ régulation myogéniques à court et long terme (distension passive versus contraction réactive ou effet Bayliss compliance différée et compliance inverse différée ou «stress relaxation»). 2/ régulations nerveuses à action localisée : exemple du rôle de l innervation parasympathique des vaisseaux sanguins et du rôle du sympathique cholinergique rôle de la cellule endothéliale dans la médiation des effets de certaines molécules informatives. 3/ régulations par hormones locales (exemple de l histamine et des systèmes rénine angiotensine locaux) 4/ la vasodilatation métabolique VI/ Régulation coordonnées de la PAM et d autres paramètres du milieu intérieur par voie hormonale 1/ coordination de la régulation du système cardio-vasculaire et du métabolisme énergétique par l adrénaline en réponse à une agression ou à un besoin d activité physique 2/ coordination de la régulation de la PAM, de la volémie et de la concentration osmotique du plasma par le système rénine - angiotensine 3/ coordination de la régulation de la PAM, de la volémie et de la concentration osmotique du plasma par l AVP 4/ coordination de la régulation de la volémie et de la concentration osmotique du plasma par l ANP et ses conséquences sur la régulation de la PAM 5/ rappels et compléments sur quelques autres hormones

2 Figure 1 : La diffusion des molécules Le temps moyen de diffusion des molécules d un compartiment à l autre est proportionnelle à la distance au carrée La diffusion du glucose à travers une jonction neuro musculaire est de l ordre de 10-6 seconde et de 15 heures à travers la paroi du ventricule de 1cm d épaisseur Figure 2: schéma d un système circulatoire clos SYSTEMES CLOS système à haute pression (à cause de la résistance périphérique) des parois élastiques permettent le maintien de la pression à des valeurs ± constantes possibilité de réguler la distribution entre les différents organes en fonction des besoins retour rapide du sang au cœur Propriétés d un système circulatoire clos La système circulatoire permet de transporter différentes substances par convection au contact des cellules, ou elles peuvent alors diffuser

3 Figure Le système nerveux neurovégétatif

4 1/ Les récepteurs aux catécholamines Récepteurs* 1-AR**, 2-AR, 3- AR 1-AR (+) ou (-) indiquent si l enzyme est activé ou inhibé par son interaction avec la protéine G ou indiquent si la concentration intracellulaire de second messager augmente ou diminue lorsque le récepteur est stimulé. * il existe aussi deux familles de récepteurs spécifiques de la dopamine, D1 et D2 ** les 1-AR des cardiomyocytes peuvent agir sur l ouverture de canaux à Ca++ indépendamment de l action du second messager. 2 / Les récepteurs à l acétylcholine (cholinocepteurs) a/ Les récepteurs nicotiniques (N1 et N2) sont des pentamères construits à partir de 4 sous-unités appelées α, β, γ et δ. N1 est de forme α3 β2, N2 est de forme α3 β γδ. N1 est, entre autre, le récepteur principal des ganglions végétatifs. N2 est le récepteur sur lequel agissent les motoneurones déclenchant la contraction des muscles striés. Les récepteurs nicotiniques sont des récepteurs canaux à Na+ / K+ (et avec des flux plus faible à Ca++ et Mg++) dont l ouverture est stimulée par la liaison avec l acétylcholine M1, M3, M5 Famille Gq / G11 Protéine G Enzyme couplé à La protéine G Second(s) messager(s) Gs Adénylyl-cyclase (+) Adénosine monophosphate Cyclique (AMPc) Famille Phospholipase C (+) Gq / G11 Phospholipase C (+) Inositol triphosphate (IP3) Diacyl-glycérol (DAG) 2-AR Gi Adénylyl-cyclase (-) Adénosine monophosphate Cyclique (AMPc) Inositol triphosphate (IP3) Diacyl-glycérol (DAG) M2*, M4 Gi Adénylyl-cyclase (-) Adénosine monophosphate Cyclique (AMPc) * M2 peut agir indépendamment du second messager sur l ouverture de canaux à K+

5 veines Le système circulatoire

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7 Relation entre le poids corporel de l espèce et la fréquence cardiaque

8 Figure : Principe de l électrocardiogramme

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10 Réabsorptions rénales en % de la quantité filtrée Na + 99,4 % K + 93,3 % Cl - 99,2 % - HCO % urée 53 % glucose 100 % eau 99,4 % Le rein réabsorbe en moyenne 87% des solutés filtrés et 99,4% de l'eau. Figure : Quelques données sur l anatomie fonctionnelle du rein

11 Stéthoscope Figure :Principe de la mesure de la pression artérielle sphygmomanomètre

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13 igure : Régulation de la PAM égendes de la figure, page suivante

14 Figure : Schéma simplifié du mode d action des neuromédiateurs sur une cellule du myocarde

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19 Régulation locale Métabolique Histamine Bradykinine NO Endothéline Hormones Adrénaline ADH Angiotensine II SNV (système nerveux végétatif) Vasomotricité Hématocrite (EPO) Viscosité PAM (pression artérielle moyenne). = D (débit Cardiaque) X R (Résistance périphérique) Pompes musculaires Activité respiratoire Retour Veineux Volume d éjection systolique X Fréquence cardiaque Volémie efficace Loi de Starling Hormones Aldostérone ADH Angiotensine II contraction cardiaque SNV (système nerveux végétatif) Hormones Adrénaline SNV (système nerveux végétatif)

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26 Figure : Principale étape de l activation de l angiotensine II

27 Illustrations issues de : 1- Levick J. R. (2000), An Introduction to Cardiovascular Physiology. London: Arnold. 2- Sherwood L. (2000), Physiologie Humaine.Bruxelles: De boeck Université. 3- Berne R.M. et Levy M.N. (2000) Principles of Physiology. St Louis : Mosby. 4- Guyton A.C. et Hall J. E. (2000) Textbook of Medical Physiology. Jackson : W.B. Saunders Company. 5- Mory G., 2005, Physiology Cardiovasculaire, cours de Licence.