6. L appareil circulatoire Au niveau d un organisme pluricellulaire, la diffusion des molécules au sein d un milieu interstitiel ne peut assurer efficacement les besoins métaboliques des cellules. La circulation des liquides internes permet les échanges entre cellules ou entre cellules et milieu ambiant. Phase circulante du milieu intérieur, le sang est distribué en tout point de l organisme par un ensemble de vaisseaux (artères et veines) et mis en mouvement par une pompe, le cœur. Vaisseaux et cœur constituent l appareil cardio- vasculaire. Parallèlement à la circulation sanguine, il contient une autre circulation, la circulation lymphatique. A- Le sang Le sang est un liquide rouge, visqueux, salé représentant 1/13 ème de notre poids (le corps d un homme adulte renferme 5 à 6 litres de sang, ce qui représente 8 % de sa masse totale). Le sang est composé d un liquide, le plasma, tenant en suspension des cellules (éléments figurés du sang). Chez le fœtus, le foie et la rate permettent le renouvellement des cellules sanguines. Chez l adulte la moelle osseuse remplit ce rôle. 1- Le plasma Le plasma est une solution aqueuse jaunâtre riche en substances dissoutes (molécules et ions) dont certaines diffusent librement à travers la paroi des capillaires sanguins, ceci permet les échanges entre le sang et les tissus. 2- Les éléments figurés du sang. Schéma 2 Schéma 1 On distingue 3 grandes catégories différentes d éléments figurés du sang : - les globules rouges ou hématies ; - les globules blancs ou leucocytes ; - les plaquettes. a) Les globules rouges (= hématies = érythrocytes) - nombre : 5 millions / mm 3 de sang ; - représentent 97 % du contenu des cellules sanguines ; - cellules sans noyau (cellules anucléées) ; - naissent dans la moelle osseuse, meurent dans le foie. Durée de vie : 120 jours ; - colorés par un pigment rouge, l hémoglobine. L hémoglobine est une protéine contenant du fer. Cette hémoglobine permet le transport des gaz respiratoires en particulier le dioxygène. Chaque molécule d hémoglobine peut se lier à 4 molécules de dioxygène ; cette liaison est réversible. La réaction globale peut s écrire : Hb + 4O 2 Hb (O 2 ) 4 Désoxyhémoglobine dioxygène Oxyhémoglobine 1
- lors de la mise en présence de 2 échantillons de sang d origine différente, on peut observer une agglutination conduisant à une destruction des hématies. Ceci est dû à la présence d antigènes à la surface des hématies. La nature des antigènes de surface des hématies permet de définir les groupes sanguins. Ex : le système ABO. Groupes A B A B O Antigènes sur les hématies (agglutinogène) A B A et B ni A ni B Anticorps plasmatiques (agglutinines) anti B anti A Aucun anti A et anti B Nb : Une diminution du nombre de globules rouges traduit une anémie. Le donneur universel est O. Le receveur universel est AB. b) Les globules blancs (= leucocytes). Nombre : 4000 à 10000/mm 3 de sang. Les globules blancs sont classés en 3 catégories : - Les granulocytes (=polynucléaires) présentent un noyau plurilobé. Attirés par la présence des agents pathogènes (Bactérie, Virus, Champignons), ont le pouvoir de les éliminer : ils franchissent la paroi des vaisseaux sanguins, c est la DIAPEDÈSE ; ils absorbent et digèrent les agents pathogènes, c est la PHAGOCYTOSE (voir chapitre 13) se forment dans la moelle rouge des os, meurent dans les tissus. - les lymphocytes : leur durée de vie est très courte (1 semaine) cellules arrondies au noyau volumineux qui jouent un rôle important de la défense contre les agents pathogènes ; se forment dans la moelle osseuse. Certains lymphocytes sécrètent les anticorps ; se multiplient dans les ganglions lymphatiques. - Les monocytes grosses cellules à noyau volumineux qui interviennent pour évacuer les déchets et les débris cellulaire de nos tissus. ils passent dans les tissus où ils se transforment en macrophages. c) Les plaquettes (= thrombocytes) Ce sont des petits fragments cellulaires sans noyau (300000/mm 3 interviennent dans 2 mécanismes : de sang). Elles 2
l hémostase et participent à la réaction inflammatoire (voir chapitre 13) 3- Le processus de l hémostase L hémostase est un ensemble de phénomènes qui permet l arrêt du saignement en cas de rupture d un vaisseau. L hémostase se déroule en 4 étapes : VASOCONTRICTION : diminution du diamètre du vaisseau sanguin en amont de la rupture permettant une diminution du débit sanguin au niveau de la rupture ; AGRÉGATION PLAQUETTAIRE : formation d un amas (clou) plaquettaire permettant le colmatage de la lésion ; COAGULATION : formation du caillot sanguin entraînant l obturation de la lésion ; CIRCATRISATION : remplacement des cellules vasculaires lésées, destruction du caillot permettant la réparation de la lésion 4- La coagulation du sang Le sang ne reste fluide qu à l intérieur des vaisseaux sanguins. Au contact de l air, il coagule. 2 expériences : On prélève du sang et on le met en contact d un anticoagulant, on observe la sédimentation : SEDIMENTATION On prélève du sang et on n ajoute aucun anticoagulant, on observe la coagulation : COAGULATION 3
La coagulation du sang aboutit à la formation d un caillot, constitué principalement de globules rouges emprisonnés dans un filet de fibrine. Cette fibrine est issue de la transformation du fibrinogène du plasma au contact du dioxygène de l air. La coagulation du sang est une réaction de défense de l organisme contre les hémorragies. Remarques : - La coagulation est accélérée par la vitamine K. (on administre cette vitamine à tous les bébés après la naissance afin d éviter d éventuelles hémorragies du cordon ombilical). - La coagulation est freinée par des anticoagulants comme l héparine. B- Circulation sanguine 1- Organisation de l appareil circulatoire a) Le cœur Schéma 3 Le cœur est un muscle creux qui joue le rôle d une pompe. Il est logé dans la cage thoracique entre les poumons avec lesquels il communique. Il pèse environ 300 grammes et mesure de 12 à 14 centimètres de long. Ce cœur est constitué par le muscle cardiaque appelé myocarde dont les contractions permettent la circulation du sang. L extérieur du cœur est tapissé d une membrane appelée péricarde. L intérieur du cœur est tapissé d une autre membrane appelée endocarde. Le cœur peut être divisé en 2 parties (hémicoeur gauche et hémicoeur droit) qui ne communiquent pas. Elles sont subdivisées en : - Oreillette gauche (OG) et ventricule gauche (VG), - Oreillette droite (OD) et ventricule droit (VD) Les oreillettes et les ventricules communiquent entre eux par des valvules évitant le reflux du sang : - Valvule mitrale Valvules auriculo ventriculaires. - Valvule tricuspide À l oreillette gauche aboutissent 4 veines pulmonaires (issues des poumons). Du ventricule gauche pare l artère aorte. À l oreillette droite arrivent 2 veines caves : -la veine cave supérieure draine le sang du haut du corps (tête et membres supérieurs) ; -la veine cave inférieure draine le sang du reste du corps. Du ventricule droit part l artère pulmonaire qui se dédoublera en deux gros vaisseaux pour aller aux poumons. L artère pulmonaire et l aorte sont munies de valvules appelées valvules sigmoïdes empêchant le reflux du sang vers le cœur. 4
b) La circulation Schéma 4 On distingue deux circulations, complémentaires l une de l autre : - La petite circulation=circulation pulmonaire correspond au circuit cœur poumons cœur Le sang sombre (sang désoxygéné=sang non hématosé) part du ventricule droit vers les poumons par l artère pulmonaire. Le sang clair (sang oxygéné=sang hématosé) revient dans l oreillette gauche par les 4 veines pulmonaires. Le passage sang non hématosé-sang hématosé s appelle l hématose. la durée de la petite circulation est de 6 secondes - La grande circulation=circulation générale ou systémique correspond au circuit cœur organe cœur. Le sang oxygéné part du ventricule gauche par l artère aorte et irrigue l ensemble des organes du corps. Le sang désoxygéné revient à l oreillette droite par les 2 veines caves. La durée de la grande circulation est de 15 secondes. Remarques : - le cœur rejette 10 Litres de sang par minutes soit 15000 Litres par jour. - le sang s enrichit en dioxygène au niveau des poumons. Le rôle du sang et notamment le rôle de l hémoglobine est important dans le transport des gaz respiratoires (O 2 et CO 2 ). Ceci sera étudié dans le chapitre suivant. 2- Le fonctionnement du cœur Schéma 5 (ce schéma résume tout ce qu il faut savoir sur le cycle cardiaque, apprenez le en détail a) Le cycle cardiaque Systole (= contraction) auriculaire + Systole ventriculaire + Diastole (=relâchement) générale = cycle cardiaque = révolution cardiaque. Remarques : - On distingue 2 bruits. Ceux- ci sont un intérêt pour le médecin. Leur affaiblissement ou leur renforcement sont le signe d un mauvais fonctionnement des valvules ou un rétrécissement des orifices cardiaques - Chez un adulte au repos, la fréquence cardiaque est d environs 70 cycles par minute et le volume d éjection systolique est d environs 70 millilitres par cycle. On peut ainsi calculer le débit cardiaque : 70 x 70 = 4 900 ml/mn soit environ 5L /mn c) Les méthodes d exploration 5
- Auscultation au stéthoscope : écoute des bruits du cœur. Permet de détecter les souffles au cœur (bruits de reflux) ou d anomalies du rythme. - Prise du pouls : comptage des battements cardiaques par minute. Mise en évidence d anomalies du rythme. - Electrocardiogramme (ECG) : enregistrement de l activité électrique du muscle cardiaque. Détection de maladies de la conduction et de l infarctus du myocarde. - Echo-Doppler : enregistrement de l écho des ultrasons sur les hématies. Etude du mouvement du sang dans le cœur et les vaisseaux. 3- Les vaisseaux sanguins a) Les artères Les artères présentent une paroi épaisse permettant une résistance à la pression du sang. Ces artères transportent le sang du cœur vers toutes les parties du corps (sang oxygéné). Les grosses artères (aorte est ses premières branches, artère pulmonaire) sont riches en fibres élastiques. Cette richesse permet à l artère de se distendre et de revenir à son diamètre normal. Les artères moyennes et petites situées à l entrée et à la sortie des organes sont riches en cellules musculaires concentriques. Ces cellules permettent à l artère de modifier son diamètre. Le sang circule dans les artères sous une pression appelée pression artérielle. Celle- ci est mesurée chez un sujet assis ou allongé et au repos. Cette mesure s exprime par 2 valeurs : - P.maximale (environ 12 cm de mercure) obtenue au moment de la systole ventriculaire ; - P.minimale (environ 7 cm de mercure) obtenue au moment de la diastole générale. Cette mesure de la pression artérielle permet de détecter l hypertension artérielle (HTA) (maladie cardiovasculaire) N.b : - on peut mesurer la tension artérielle (TA). Cette tension renseigne le médecin sur l état du cœur. b) Les veines Les veines présentent une paroi plus mince que celle des artères du même diamètre. Une veine coupée s affaisse et le sang s écoule sans jaillir, alors qu une artère coupée produit un jet sanguin. Les veines transportent le sang des organes vers le cœur. La circulation du sang dans les veines se fait sous faible pression. Pour cette raison, les veines des membres possèdent des valvules afin d éviter le reflux du sang en sens inverse. N.b : -Le dysfonctionnement des valvules au niveau des jambes provoque des varices, correspondant à une dilatation veineuse. - L inflammation d une veine est appelée phlébite. 6
c) Les capillaires. Les petites artères et les petites veines se ramifient en capillaires. Les capillaires sont des vaisseaux de très petit calibre. Leur paroi est très fine, constituée d une couche de cellules. C est à leur niveau que se font les échanges entre le sang et les organes. 4- Rôle de la rate. Située à gauche de la cage thoracique entre l estomac et les fausses côtes, la rate est un organe lymphoïde qui joue plusieurs rôles : - stocke les plaquettes et les globules rouges ; - participe à la maturation des lymphocytes B ; - participe à la destruction des hématies ; - lieux de production des anticorps et de la phagocytose. Il existe une circulation parallèle à la circulation sanguine, la circulation lymphatique. C- Lymphe et circulation lymphatique Le réseau capillaire est très étendu mais toutes les cellules ne sont pas directement au contact d un capillaire sanguin, mais elles sont toutes baignées par la lymphe interstitielle. Cette lymphe est un intermédiaire dans les échanges réciproques entre les cellules et le sang. Cette lymphe a une composition proche de celle du sang mais elle ne contient pas d hématies et elle contient peu de protéines d origine plasmatique car celle- ci sont trop grosses pour diffuser à travers la paroi des capillaires. La circulation sanguine assure une distribution rapide, régulière, précise, adéquate aux besoins immédiats des organes. Au contraire, la circulation lymphatique est lente. La lymphe exerce plusieurs fonctions : - elle draine l excédent de la lymphe interstitielle ; - elle assure le retour des protéines de la lymphe interstitielle dans le sang ; - elle filtre les agents pathogènes donc elle intervient dans l immunité ; - elle se charge de nutriments lipidiques et des molécules liposolubles (vitamines A,D,E,K) issus de la digestion. D- Dysfonctionnements et hygiène de l appareil cardiovasculaire 1) Les maladies cardiovasculaires Le bon fonctionnement de l appareil circulatoire dépend du bon état de la paroi des vaisseaux et du cœur. Des lésions de l appareil circulatoire peuvent engendrer des maladies cardiovasculaires (MCV). Le dépôt de cholestérol et de lipides (athérome) dans la paroi des artères entraîne un durcissement des artères appelé ATHEROSCLÉROSE. Celle- ci aboutit à une diminution de la circulation du sang dans l artère avec formation d un caillot (thrombose) pouvant conduire à 7
la mort des cellules. Tout ceci peut entraîner une angine de poitrine et un infarctus du myocarde. Les facteurs de risque des maladies cardio- vasculaires sont : - Age. - Sexe. - Tabac. - Diabète. - Alimentation riche en graisse. - Stress. - Hérédité. - Obésité. - Sédentarité. - Association tabac / pilule. 2) Les hémorragies. Une hémorragie est une sortie (effusion) de sang hors d un vaisseau. Selon la localisation du vaisseau lésé, on distingue plusieurs types d hémorragies: Hémorragie externe lorsque le sang s écoule à la surface de l organisme. Hémorragie interne lorsque le sang s écoule dans un organe ou une cavité de l organisme. Hémorragie extériorisée, si le sang d une hémorragie s écoule à l extérieur par une voie naturelle (voies digestives, respiratoires ). 3) Hygiène de l appareil cardiovasculaire Pour éviter tous les dysfonctionnements cardiaques, il est essentiel de contrôler les facteurs de risques extérieurs. Les conditions d une bonne hygiène de l appareil cardiovasculaire sont les suivants : - alimentation équilibrée, - bonne hygiène de vie, - activité physique régulière, - éviter les produits toxiques comme le tabac et réduire la consommation d alcool. Le tabac peut entraîner l anémie (diminution du nombre de globules rouges). L abus d alcool peut entraîner des infarctus. 4) L anévrisme. L anévrisme est une dilatation anormale de la paroi artérielle. L anévrisme ne produit le plus souvent au niveau de l aorte abdominale ou de certaines artères du cerveau. A part une gêne circulatoire, un anévrisme conduit à une stagnation d une masse de sang formant une poche, la sténose. De cette zone, des caillots de sang peuvent s échapper, obstruant une artère et conduisant à une embolie (obstruction d un vaisseau sanguin). Tout ceci peut conduire à une hémorragie grave entraînant le coma. 8