Système cardio-vasculaire Cœur ψ Moteur de la circulation Vaisseaux (artères, veines) ψ système de distribution Sang ψ organe de transport ζ Pour en savoir plus: http://www.univ-st-etienne.fr/facmed/finit/physio/coeur/titre.html Anatomie des vaisseaux ζ L intima sert principalement aux échanges des substances à travers la paroi (gaz, liquides) ζ La média sert de régulateur de l hémodynamique ζ L adventice ou externa fixe le vaisseau au tissu voisin et le protège 1
Artères des membres inférieurs Veines des membres inférieurs Artères des membres supérieurs Veines des membres supérieurs Dr. Michel Hunkeler cours d anatomie/physiologie 2004-2005 2
Circulation sanguine permet: ψmaintien de la température ψtransport des cellules de défense de l organisme (globules blancs) ψtransport des nutriments (glucose, lipides) ψtransport des déchets cellulaires ψtransport des hormones ψmaintien de la pression dans les vaisseaux par le cœur ψtransport d oxygène et de gaz carbonique Pression sanguine ζ La pression artérielle peut être mesurée en diastole, en systole ou moyenne ψ La pression en systole est de l ordre de 120mm/hg à 20 ans ζ La pression diastolique est de l ordre de 70mm/hg ζ Dans les veines, le flux sanguin est maintenu par les muscles, les forces de gravité, les valvules veineuses, la respiration ζ La vitesse du flux sanguin est inversement proportionnelle au calibre des vaisseaux (50cm/sec dans l aorte) ζ La pression est régularisée par: ψ des récepteurs sensibles à la pression (dans l oreillette droite, ventricule G, la crosse de l aorte, le sinus carotidien) ψ le travail cardiaque ψ la viscosité sanguine ψ la résistance vasculaire ψ l élasticité des parois artérielles Anatomie du cœur ζ Muscle (myocarde) - 2 cœurs: ψ cœur droit : petite circulation ψ cœur gauche : grande circulation - 4 Cavités: ψ 2 oreillettes ψ 2 ventricules ζ Contenance environ 100ml pour les oreillettes, 200ml pour les ventricules ζ Paroi du ventricule G est plus épaisse (3-4X) que le ventricule Dr Circulation sanguine dans le cœur ζ Sang revient des organes dans l oreillette droite par les veines cave supérieure et inférieure. ζ Le sang passe ensuite dans le ventricule droit, à travers la valve tricuspide 3
ζ Sang éjecté à travers la valve pulmonaire dans l artère pulmonaire puis les poumons. Cycle cardiaque ζ Systole: ψ Moment de la contraction cardiaque ψ Dure environ 0,3 sec ζ Diastole: ψ Phase de relâchement pendant laquelle les cavités se remplissent ψ Dure environ 0,5 sec ζ Lors de l effort c est surtout le temps de repos (diastole) qui se raccourcit Les bruits cardiaques ζ Premier bruit du cœur: ψ Fermeture des valves mitrale et tricuspide ψ Début de la systole, fin de la diastole ζ Deuxième bruit du cœur: ψ Fermeture des valves aortique et pulmonaire ψ Début de la diastole, fin de systole Dr. Michel Hunkeler cours d anatomie/physiologie 2004-2005 4
Les bruits cardiaques anormaux ζ Souffles: ψ Lorsque les valves cardiaques ne ferment pas correctement (régurgitation) ψ Lorsque les valves cardiaques ne s ouvrent pas complètement (sténose) Le choc de pointe ζ Lors d une contraction le cœur se porte vers l avant et frappe la cage thoracique ζ On palpe le choc de pointe dans le 5ème espace intercostal à environ 8 cm de la ligne médiane Cœur ζ 3 couches: ψ endocarde ψ myocarde ψ péricarde Muscle cardiaque ζ Muscle strié mais différent du muscle squelettique ζ Les cellules du myocardes sont connectées entre elles par des disques intercalaires ζ Le myocyte n a qu un seul noyau au centre de la cellule (entre 2 disques intercalaires) ζ Ces ponts entre les cellules permettent: ψ D accélérer la transmission de l influx nerveux pour que toute les fibres cardiaques se contractent ensemble ψ De maintenir une cohésion entre les différentes cellules musculaires ψ Le coeur se comporte finalement comme une seule fibre musculaire 5
Système nerveux cardiaque ζ Le cœur est autonome dans son activité nerveuse. ζ Il produit sa propre activité électrique et est indépendant de la commande du système nerveux central ζ L impulsion électrique initiale part du nœud sino-auriculaire (dans la paroi de l oreillette droite, à l arrivée de la veine cave supérieur) ζ Le nœud sinusal donne le rythme cardiaque de base (sinusal). Il fait office de pacemaker ψ Le faisceau de His descend le long du septum interventriculaire ζ La contraction du ventricule commence à la pointe et remonte vers la base. L électrocardiogramme ψ La transmission électrique dans le cœur entraîne une variation de potentiel électrique qu il est possible de mesurer. Régulation extrinsèque de la contraction cardiaque ζ Système nerveux parasympathique 6
ζ Système nerveux sympathique ζ Système endocrinien (hormones) Système nerveux parasympathique ζ Contrôle l activité cardiaque par le biais du nerf vague (10ème nerf crânien) ζ Au repos le parasympathique exerce un effet dépresseur sur le cœur (diminue la fréquence cardiaque en ralentissant la conduction nerveuse) ζ Une stimulation vagale peut ralentir le rythme cardiaque jusqu à 20 battements/ minute (malaise vagale) ζ Le neurotransmetteur parasympathique est l acétylcholine ζ Le nœud sinusal a spontanément un rythme plus élevé que les battements cardiaques habituels mais il est freiné par le nerf vague (tonus vagal) Eléments agissant sur le rythme cardiaque ζ Hormones thyroïdienne ζ Température corporelle ζ Pression artérielle ζ Nerfs sensitifs (douleur augmente le rythme cardiaque) Système endocrinien ζ Catécholamines: adrénaline et noradrénaline (hormones de la glande surrénale) ζ Effet similaire au sympathique ζ En fait les catécholamines sont libérées par stimulation sympathique lors d un stress. Malaise vagal ζ Stimulation excessive du nerf vague ζ Provoque un ralentissement du cœur, une chute de pression et un malaise avec parfois perte de connaissance (tomber dans les pommes) ζ Les causes: ψ peur ψ douleur ψ lever brusque en particulier la nuit ψ chaleur 7
ψ toux ψ miction Traitement du malaise vagal ζ Etendu, les jambes surélevées ζ Parfois injection d atropine Sinus carotidien ζ Baro-récepteur situé à la bifurcation des artères carotides ζ Inhibe la stimulation sympathique ζ Survient plutôt chez la personne âgée, favorisée par un col de chemise serré, rasage,... Système artériel cardiaque ζ Le cœur a besoin d apport de sang pour fonctionner ζ Il utilise 5-10% du débit cardiaque pour son fonctionnement ζ Les artères coronaires apportent le sang au cœur ζ Elles partent de l aorte juste après la valve aortique Maladie des coronaires ζ Obstruction d une coronaire provoque une mort du myocarde: infarctus 8
Traitement: ψ Dilatation ψ Pontage ψ Médicaments (vasodilatateur ou antithrombotique) Causes de l obstruction coronaire ζ Athérosclérose: ψ dégénérescence des parois des artères qui deviennent plus rigides et sur lesquelles se déposent des plaques lipidiques (cholestérol) ψ Il y a secondairement une diminution du diamètre puis une obstruction de l artère Débit cardiaque ζ Produit du volume éjecté à chaque systole par le rythme ζ Débit moyen de 5l/mn ζ Variation du débit cardiaque avec: ψ Le volume d éjection au repos est de 3,1l/min/m2. ψ Plus élevé de 15% chez l homme ψ L émotion augmente le débit cardiaque ψ L effort augmente le débit cardiaque jusqu à 20 l/mn ψ La position debout diminue le débit cardiaque par rapport à la position couchée ψ La grossesse augmente le débit cardiaque de 30% Efficacité du myocarde Réponses cardio-vasculaires à l exercice ζ fréquence cardiaque ζ volume d éjection systolique ζ débit cardiaque ζ débit sanguin ζ pression artérielle ζ sang 9
Réponses cardio-vasculaires à l exercice Fréquence cardiaque maximale 10
ζ 220-âge Fréquence cardiaque d équilibre ζ Lors d un exercice d intensité constante, la fréquence cardiaque augmente relativement rapidement puis atteint un plateau (steady state). ζ C est le niveau optimal de fréquence cardiaque pour un exercice donné ζ Il faut pour un exercice donné 1-2 mn pour atteindre le plateau (stabilisation du rythme cardiaque) ζ Les sportifs endurants ont les pulsations cardiaques les plus lentes pour un seuil d exercice donné Volume d éjection systolique ζ Avec l exercice, le volume d éjection systolique augmente en fonction: ψ du retour veineux 11
ψ de la capacité de remplissage ventriculaire ψ de la contractilité ventriculaire ψ de la pression sanguine dans l aorte et le tronc artériel Volume d éjection systolique ζ Origine de l augmentation du volume d éjection systolique: ψ Loi de Frank-Starling: plus le ventricule est étiré plus le ventricule est capable de développer une force importante lors de la contraction ψ Amélioration de la contractilité des fibres ventriculaires entraînant une augmentation du volume d éjection systolique sans augmentation du remplissage ventriculaire Débit cardiaque ζ Produit de la fréquence par le volume d éjection systolique 12
Pression artérielle à l effort ζ L augmentation du débit cardiaque augmente la pression artérielle systolique ζ L augmentation de la pression accélère le débit dans tout le système vasculaire. ζ La pression diastolique ne varie guère avec l effort Effet de l activité sportive sur le cœur ζ Augmentation de l épaisseur des parois du ventricule gauche (VG) ψ epaisseur du septum de plus de 11 mm ψ parfois hypertrophie asymétrique ψ détectable après 5 semaines d entraînement ψ régression dès le 4ème jour d arrêt d entraînement ζ Augmentation du diamètre et du volume télédiastolique du VG ψ liée à l importance de l entraînement ψ détectable après 1 semaine d entraînement ψ dilatation du VG en diastole Effet de l activité sportive sur le cœur ζ Augmentation de la masse du VG ζ Augmentation du diamètre du VD ζ Augmentation de la taille de l oreillette G ζ Augmentation du volume d éjection (lié à la bradycardie) 13
Effet de l activité sportive sur le cœur ζ Diminution de la fréquence cardiaque au repos par ψ Diminution de l activité sympathique ψ Augmentation de l activité parasympathique ψ ralentissement du nœud sinusal ζ Augmentation de l amplitude du pouls ζ Déplacement du choc de pointe vers la gauche ζ Souffle systolique éjectionnel ζ Cardiomégalie radiologique ζ Augmentation de la taille du cœur ζ Augmentation du volume d éjection systolique Effet du sport endurance/résistance ζ Endurance: ψ augmentation de la masse du VG de 30-45% ψ augmentation de la taille du cœur de 30-45% ψ rapport masse/volume normal ψ augmentation de la VO2 max ψ augmentation du débit cardiaque maximal ψ augmentation du volume d éjection ζ Résistance: ψ augmentation de la masse du VG de 30-70% ψ pas de modification de la taille du cœur ψ Augmentation du rapport masse/volume ψ augmentation de l épaisseur de la paroi du VG Déconditionnement cardiaque après arrêt de l entraînement ζ diminution de l hypertrophie du ventricule G (diminution de 10% du diamètre du VG en 3 semaines) ζ diminution du contenu myocardique en protéine ζ diminution de la taille du VG en diastole ζ diminution de la VO2 max ζ diminution du volume plasmatique ζ augmentation de la fréquence cardiaque de repos 14
ζ augmentation de la fréquence cardiaque à l effort ζ perte de 60% de l hypertrophie du ventricule G et du contenu en protéine du myocarde en 1 semaine!!! ζ même chez un athlète entraîné depuis des années Electrocardiogramme d effort ζ Recherche: ψ maladie coronarienne ψ détermine la capacité fonctionnelle ψ recherche d arythmie à l effort ψ évaluation de l aptitude à l effort ψ suivi de la pression artérielle à l effort Electrocardiogramme d effort ζ Technique: ψ Paliers dans l effort de 3 mn ψ Enregistrement ECG en continu ψ Prise de la tension artérielle ψ Matériel de réanimation à disposition 15
Electrocardiogramme d effort chez le sportif ζ Mort subite très rare, test d effort peu sensible ζ Modifications dues à l entraînement parfois difficiles à distinguer peu pathologiques ζ Epreuve d effort: ψ sensibilité de 70% (30% de faux négatifs) ψ spécificité de 80% (20% de faux positifs) Facteurs de risque de problèmes cardiaques chez le sportif ζ Plus de 30 ans ζ Esprit de compétition très développé ζ Facteurs de risque cardio-vasculaire (tabac, cholestérol ) ζ Antécédent familiaux de mort subite ζ Entraînement irrégulier ζ Début et arrêt brusque de l effort Mort subite ζ Décès brutal sans signe annonciateur préalable ζ 15% des morts subites surviennent lors d un effort ζ 0,55 décès / 10.000 personnes actives /année ζ 1 décès / 8000 joggers / an ou 1 mort subite par 400.000 heures de jogging Causes de mort subite en compétition ζ Maladie coronaire 25% ζ Dysplasie du ventricule droit 20% ζ Malformation coronarienne 15% ζ cardiomyopathies hypertrophique 10% ζ Rupture aortique 5% ζ Divers (accident vasculaire cérébral, amphétamine, WPW...) ζ Inconnues 7% Le sang ζ Assure le transport de différentes substances dans tout l organisme ζ Permet la régulation de la température ζ Volume sanguin total dépend de la taille, du niveau d entraînement ζ Il est de 5-6 litres chez l homme et de 4-5 litres chez la femme ζ Il est constitué d éléments figurés (45%) et de plasma (55%) Le sang ζ Composition globale du plasma sanguin: Dr. Michel Hunkeler cours d anatomie/physiologie 2004-2005 16
ψ Eau 92% ψ Protéines 6-8% ψ Minéraux 0.8% ψ Lipides 0,6% ψ Glucoses 0.1% Globules rouges ζ Produit dans la moelle hématopoïétique (osseuse) ζ Cellules matures ne possèdent pas de noyau ζ Durée de vie d environ 4 mois ζ Transportent l oxygène ζ L O2 se fixe sur l hémoglobine du globule rouge ζ Chaque GR comprend 250 millions de molécules d Hb ζ Chaque molécule d HB pour fixer 4 molécules d O2 Adaptation du sang à l effort ζ La différence de concentration d O2 entre le sang artériel (20ml O2/100ml au repos) et le sang veineux (14 ml O2/100ml au repos) donne la différence artérioveineuse ζ Cette différence représente la quantité d O2 prélevée par les tissus au niveau des capillaires ζ Avec l effort cette différence augmente progressivement ζ Modification du volume plasmatique: ψ par fuite dans le liquide interstitiel suite à l augmentation de la pression ψ l accumulation des produits métabolique dans le muscle élève la pression osmotique qui crée un appel de liquide ψ perte d eau par la sudation Modification sanguine à l entraînement ζ Augmentation du nombre de capillaires dans les muscles ζ Vasodilatation ζ Redistribution sanguine ζ Augmentation du volume sanguin 2000 Neuchâtel Université de Neuchâtel 17