U 1 Université Montpellier 1 Le contrôle systémique de l appareil cardiovasculaire Antonia Pérez-Martin Michel Dauzat Service d Exploration et Médecine Vasculaire Hôpital Carémeau - CHU de Nîmes Département de Physiologie UFR de Médecine Montpellier Nîmes Université Montpellier I FACULTÉ de MÉDECINE Montpellier - Nîmes Octobre 2011
Physiologie Cardio-Vasculaire 15 - Le contrôle systémique de l appareil cardiovasculaire Système nerveux autonome Systèmes hormonaux 16 - L adaptation cardiovasculaire coordonnée : - régulation de la pression artérielle - orthostatisme, exercice et hémorragie 17 - Les circulations régionales
15 - Le contrôle systémique Introduction Tête, Cou Membres supérieurs Fonction cardio-vasculaire Poumons Bronches Circulation sanguine O 2 Nutriments Déchets Informations Foie Tubules Coronaires Rate Mésentère Glomérules Tronc, Pelvis Membres inférieurs Michel Dau zat
15 - Le contrôle systémique Nécessité de l adaptation cardio-vasculaire Changements de position Situations de stress Exercice physique Activités métaboliques... Pression artérielle systémique adaptée Assurer les besoins métaboliques tissulaires Maintien perfusion cérébrale
15 - Le contrôle systémique But Assurer un débit tissulaire adapté (substrats, O 2 ) quel que soit l état hémodynamique Moyens Débit tissulaire Échelon de l organisme entier Échelon local Pression artérielle Résistances circulatoires locales Auto-régulation
15 - Le contrôle systémique L adaptation cardio-vasculaire Les paramètres soumis à l adaptation Paramètres cardiaques Débit cardiaque Qc x 4 Volume d éjection systolique VES x 1,5 Fréquence Cardiaque FC x 3 Paramètres vasculaires Pression artérielle Extraction en O 2 Différence artério-veineuse DAV O 2 x 3 Résistances circulatoires Vasorelaxation Vasoconstriction
15 - Le contrôle systémique La pression artérielle Pression artérielle PA PA = F / S Force exercée sur la paroi artérielle Pression dynamique (contraction VG) 2 composantes Pression hydrostatique (varie selon poids du sang et le niveau) Tension artérielle TA Tension exercée par la paroi sur la colonne sanguine PA TA
La pression artérielle 15 - Le contrôle systémique
15 - Le contrôle systémique La pression artérielle Loi de Poiseuille P = Q x R PA moyenne POD moyenne = QC x RPT FC x VES RPT = (8Lµ) / (πr 4 ) µ : viscosité sanguine L : longueur r = rayon VR VC
Régulation de la pression artérielle 15 - Le contrôle systémique Grandeur réglée QC Pression artérielle RPT VES FC VR VC Régulation locale Rapide (quelques secondes) Système nerveux autonome Système «réglant» Long terme Régulation de la volémie Plus lent Quelques minutes à quelques heures Système hormonal
L La régulation nerveuse : Le système nerveux autonome 15 - Le contrôle systémique
Centres nerveux supérieurs 15 - Le contrôle systémique Schéma général de la régulation nerveuse Σ et para-σ Cœur Centres bulbaires Baro-Récepteurs Feed-back permanent «auto-régulé» Σ Réseau vasculaire Fréquence cardiaque VES Système résistif Système capacitif Débit cardiaque PA Loi de Starling RPT PVC
15 - Le contrôle systémique Contrôle nerveux : le système parasympathique Acétylcholine Chronotrope FC (Inotrope -) Vaisseaux des tissus érectiles
15 - Le contrôle systémique Contrôle nerveux : le système sympathique Fibres bulbo-spinales Tronc Cérébral Moelle Ach Noradr. Fibres pré-ganglionnaires Ganglion sympathique Fibres post-ganglionnaires Ach Noradr. Médullosurrénale Noradr. Cœur Artères Veines β 1 α + (β) α
15 - Le contrôle systémique Contrôle neuro-hormonal : l adrénaline Médullosurrénale Adrénaline Cœur Lipolyse Glycogénolyse Vaisseaux Systémiques Vaisseaux coronaires, hépatiques, du muscle strié squelettique
Contrôle adrénergique noradrénaline naline affinité α > β adrénaline affinité β > α 15 - Le contrôle systémique α 1 vasoconstriction ( RPT) β 1 chronotrope + ( FC) inotrope + ( VES) β 2 vasorelaxation ( RPT) coronaires muscles striés squelettiques hépatiques
La régulation à moyen terme : le contrôle hormonal (humoral) 15 - Le contrôle systémique
15 - Le contrôle systémique Système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA) foie angiotensinogène perfusion rénale Σ (β ) [Na+] rénine rein Appareil juxta-glomérulaire endothélium enzyme de conversion angiotensine I rétention hydro-sodée aldostérone angiotensine II commande sympathique effets cardio-vasculaires propres Vasoconstriction ( [Ca++] ) + + + Inotropisme + corticosurrénale
15 - Le contrôle systémique Hormone Anti-Diurétique (ADH) ou vasopressine osmolalité plasmatique Hypothalamus Post-hypophyse ADH Vaisseaux périphériques et cutanés Rein Vaisseaux cérébraux et coronaires Vasoconstriction Rétention hydrique Vasorelaxation
15 - Le contrôle systémique Facteur atrial natriurétique Volémie Pression veineuse centrale Étirement de la paroi atriale Peptide atrial natriurétique (PAN) Vasorelaxation natriurèse
16 - L adaptation cardiovasculaire coordonnée
16 - L adaptation coordonnée Régulation de la pression artérielle Grandeur réglée QC Pression artérielle RPT VES FC VR VC Régulation locale Rapide (quelques secondes) Système nerveux autonome Système «réglant» Long terme Régulation de la volémie Plus lent Quelques minutes à quelques heures Système hormonal
Contractilité Le contrôle cardio-vasculaire coordonné VES x FC = QC x RPT PA BaroR p Σ / Σ Adrénaline (surrénale) Loi de Starling SRAA VR VC PV périph. PVC PAN Angiotensine ADH Aldostérone Volémie Michel Dauzat
Le baroréflexe PA et changement positionnel 16 - L adaptation coordonnée Volume Systolique (ml) ρgh ρgh 80 40 Michel Dau zat 5 10 15 Pression télédiastolique du VG (mm Hg) V A Pression veineuse Centrale - Pression veineuse à la cheville Effet de la posture
Le baroréflexe PA et changement positionnel 16 - L adaptation coordonnée Contractilité VES x FC = QC x RPT PA BaroR p Σ / Σ Adrénaline (surrénale) Loi de Starling SRAA VR PV périph. PVC PAN Angiotensine VC ADH Aldostérone Volémie
Le baroréflexe PA et changement positionnel 16 - L adaptation coordonnée Contractilité VES x FC = QC x RPT PA BaroR p Σ / Σ Adrénaline (surrénale) Loi de Starling SRAA VR VC PV périph. PVC PAN Angiotensine ADH Veinoconstriction Volémie Aldostérone Orthodynamisme Pompe musculoveineuse
Adaptation cardio-vasculaire à l hémorragie 16 - L adaptation coordonnée Conséquence immédiate de l hypovolémie Effet d'une hémorragie PVC 200 Pression (mm Hg) Débit Cardiaque (l/min) 10 7 180 160 140 120 100 80 60 Normal Courbe de Fonction Ventriculaire Gauche Normal 0-2 0 7 Pression Veineuse Centrale (mm Hg) Décalage de la courbe de fonction vasculaire 40 20 0 Hypo- Volémie 40 120 Volume (ml) Courbe Pression- Volume du Ventricule en relaxation
Conséquences immédiates de l hémorragie 16 - L adaptation coordonnée Contractilité VES x FC = QC x RPT PA BaroR p Σ / Σ Adrénaline (surrénale) Loi de Starling SRAA VR PV périph. PVC PAN Angiotensine VC ADH Aldostérone Volémie
Réponses immédiates à l hémorragie 16 - L adaptation coordonnée Contractilité VES x FC = QC x RPT PA BaroR p Σ / Σ Adrénaline (surrénale) Loi de Starling SRAA VR VC PV périph. PVC PAN Angiotensine ADH Aldostérone Veinoconstriction Volémie
Réponses immédiates à l hémorragie 16 - L adaptation coordonnée 10 Effet d'une hémorragie 10 Inotropisme + Débit cardiaque (l/min) 7 Débit Cardiaque (l/min) 10 Normal 7 Pression veineuse (mm Hg) Normal Débit cardiaque (l/min) 7 0 Normal - 2 0 7 Normal 0 Hypovolémie Constriction 7 Veino- -2 0 0 Pression Veineuse Centrale (mm Hg) - 2 0 7 Hypovolémie Veino- Constriction Pression veineuse (mm Hg) Michel Dauzat Michel Dauzat
Réponses immédiates à l hémorragie 16 - L adaptation coordonnée 200 Pression (mm Hg) 200 Pression (mm Hg) 180 160 140 Normal Courbe de Fonction Ventriculaire Gauche 180 160 140 Normal Courbe de Fonction Ventriculaire Gauche 120 120 100 80 Normal 100 80 Après intervention du baro-réflexe 60 60 40 20 0 Hypo- Volémie 40 120 Volume (ml) Courbe Pression- Volume du Ventricule en relaxation 40 20 0 Hypo- Volémie 40 120 Volume (ml) Courbe Pression- Volume du Ventricule en relaxation Miche l Dau zat
Hémorragie : Effet du remplissage vasculaire 16 - L adaptation coordonnée 10 Inotropisme + Inotropisme + Débit cardiaque (l/min) 7 Normal Normal Normal "remplissage" Normal 0-2 0 7 Hypovolémie Veino- Constriction Pression veineuse (mm Hg) Michel Dauzat - 2 0 7 Hypovolémie Veino- Constriction Pression veineuse (mm Hg)
Adaptation cardio-vasculaire à l exercise 16 - L adaptation coordonnée Exemple: VO 2 x 13,5 VO 2 = DavO 2 x Qc extraction O 2 DavO 2 x 3 apport en O 2 Qc x 4,5 VES x 1.5 FC x 3
Adaptation cardio-vasculaire à l exercise 16 - L adaptation coordonnée L hyperémie métabolique Michel Dauzat
Adaptation cardio-vasculaire à l exercise 16 - L adaptation coordonnée Contractilité VES x FC = QC x RPT PA BaroR p Σ / Σ Adrénaline (surrénale) Loi de Starling SRAA VR VC PV périph. PVC PAN Angiotensine ADH Aldostérone Conséquences directes de l exercice musculaire Volémie
La relation FC et travail musculaire 16 - L adaptation coordonnée Fc (min -1 ) Fcmax théorique Fc max théorique = 220 - âge Fc de repos Intensité (W) t (min) Wmax théorique 0 6 12 18 t (min)
Michel Dauzat FC (BPM) 150 SV (ml) 50 100 W. QC (l.min -1 ) 80 W 15 5 0 150 W 50 100 W PA (mm Hg) 150 100 50 Systolique Moyenne Diastolique W
ml/min. 18000 Débits sanguins locaux Muscle Strié Squelettique 16000 Cœur 14000 Cerveau 12000 12 000 10000 Reins 8000 6000 Système Splanchnique 4000 2000 0 1200 250 750 1100 1400 600 500 Repos 750 750 600 700 400 2000 Effort Divers Peau Michel Dauzat
Influence du type d exercice 16 - L adaptation coordonnée Exercice dynamique Exercice statique activation pompe veino-musculaire vasorelaxation métabolique surcharge volumétrique HVG «harmonieuse» compression vasculaire surcharge barométrique HVG «concentrique»