1 L appareil circulatoire 1.1 L'organisation de l'appareil circulatoire Le système circulatoire est l'entreprise de transport de l'organisme. Il véhicule jusqu'aux cellules l'oxygène et les aliments dont elles ont besoin et ramène les déchets de leur activité vers les organes épurateurs. L'appareil circulatoire de l'homme se compose d'un organe moteur, le cœur, qui se comporte comme une pompe aspirante et foulante, et d'un système de tuyaux : les artères et les veines qui véhiculent le sang. Dans les organes et les tissus, d'innombrables petits canaux, les capillaires, font la jonction entre les artères et les veines et c'est à leur niveau que se font les échanges nutritifs. Tout ce mécanisme sert à véhiculer le sang qui est un liquide nutritif, le plasma, dans lequel flottent des éléments cellulaires, globules et plaquettes. Une circulation lymphatique est branchée en dérivation sur la voie veineuse. 1.2 Le cœur Logé entre les poumons, le cœur, de forme conique, a sa pointe tournée vers l'avant et s'appuie vers la gauche sur le diaphragme, muscle respirateur principal. C'est un muscle creux qui, par sa contraction rythmique, assure la progression du sang à l'intérieur des vaisseaux. Le cœur se contracte environ 100 000 fois par jour : c'est le muscle le plus puissant de l'organisme. - 1 -
Une cloison médiane sépare le cœur en deux moitiés qui ne communiquent pas entre elles : une moitié droite {"cœur droit") et une moitié gauche {"cœur gauche") anatomiquement et physiologiquement indépendantes. Chaque moitié est constituée d'une partie supérieure, l'oreillette, et d'une partie inférieure, le ventricule. L'oreillette et le ventricule d'une même moitié communiquent par un orifice muni d'une valve. Dans chaque moitié, le sang amené aux oreillettes par les veines s'engouffre dans les ventricules correspondants qui l'expulsent vers les artères. Le muscle cardiaque est appelé myocarde. Il est constitué par des travées de fibres musculaires striées fonctionnant comme des fibres lisses ; c'est pour cela que le mouvement du cœur échappe à notre volonté. - 2 -
1.3 Les vaisseaux sanguins 1.3.1 Les artères Les artères partent du cœur vers les organes. Au fur et à mesure que l'on s'éloigne du cœur, le calibre des artères diminue : aux artères de gros calibre succèdent les artères de moyen calibre, puis les artérioles qui se ramifient en capillaires artériels. 1.3.2 Les veines Les veines ramènent le sang au cœur. Le secteur veineux forme un réseau à peu près symétrique à celui des artères : les capillaires veineux se réunissent en vaisseaux plus gros, les veinules, qui confluent entre elles pour former les veines qui ramènent le sang aux oreillettes. Les veines possèdent des valvules qui empêchent le sang de refluer en arrière sous son propre poids. 1.3.3 Les capillaires Les capillaires sont les éléments les plus fins de l'appareil circulatoire. Ils font la jonction entre les artérioles et les veinules et c'est à travers leur paroi, extrêmement fine, que se font les échanges gazeux sang/air et les échanges nutritifs sang/tissus. - 3 -
- 4 -
1.4 La double circulation 1.4.1 La circulation générale : cœur < > organes Parti du ventricule gauche, le sang oxygéné est distribué par les artères et les artérioles à tous les organes. À travers la paroi des capillaires, il cède aux tissus de chaque organe les aliments et l'oxygène qu'il renferme et reçoit en retour de l'organe le dioxyde de carbone et les déchets de son activité. Devenu du sang veineux, il fait retour, par les veinules, puis les veines et les veines caves à l'oreillette droite du cœur. Dans la circulation générale : -les artères sont riches en O 2 et pauvres en CO 2 -les veines sont pauvres en O 2 et riches en CO 2 1.4.2 La circulation pulmonaire : cœur < > poumons Le sang appauvri en oxygène, lancé dans l'artère pulmonaire, part vers les poumons où il libère le gaz carbonique en même temps qu'il se charge en oxygène. Des poumons, les quatre veines pulmonaires ramènent ce sang oxygéné à l'oreillette gauche du cœur. Dans la circulation pulmonaire : -les artères sont riches en CO 2 et pauvres en O 2 -les veines sont pauvres en CO 2 et riches en O 2 1.5 Le milieu intérieur Le sang et la lymphe ravitaillent les organes en oxygène et aliments et drainent leurs déchets vers les organes épurateurs (foie, reins, poumons, peau). De plus, ces deux liquides interviennent efficacement dans la défense de l'organisme contre les microbes. Sang et lymphe, intermédiaires nourriciers, épurateurs et défenseurs pour toutes nos cellules, constituent le milieu intérieur. - 5 -
1.5.1 Le sang Le sang peut être considéré comme un tissu dont les cellules (globules et plaquettes) sont en suspension dans un liquide, le plasma. Les cellules sanguines ayant une durée de vie limitée sont constamment détruites, mais aussi constamment renouvelées. Le plasma subit aussi des phénomènes de renouvellement : le sang est un milieu en perpétuelle évolution. - 6 -
1.5.1.1 Le plasma (45 % du sang) Le plasma est la partie liquide du sang. C'est le véhicule des éléments nutritifs dans notre corps et, en même temps, la voie de transit des déchets résultant de l'activité et de l'usure des organes. De plus, il contient le fibrinogène qui joue un rôle dans la coagulation du sang. Sa composition est extrêmement fixe et très voisine de celle de l'eau de mer. Pour 1 000 grammes (un litre) de sang, on trouve : -900 grammes d'eau, -80 grammes de protides, -6 grammes de lipides, -1 gramme de glucides, -des sels minéraux, -des bicarbonates et des phosphates qui assurent un ph constant (7,4), -des hormones produites par les glandes endocrines, -des anticorps jouant un rôle fondamental dans la défense de l'organisme. 1.5.1.2 Les cellules sanguines (55 % du sang) Les globules rouges ou hématies Ce sont de petits disques biconcaves de 7 µm de diamètre sur 2 µm d'épaisseur, visqueux, agglutinés les uns contre les autres et colorés par un pigment rouge, l'hémoglobine, qui contient du fer et qui a une grande affinité pour l'oxygène. Leur nombre est prodigieux : environ 5 millions par mm 3 de sang. Les hématies sont des cellules dégénérées, sans noyau ; aussi ont-elles une durée de vie très limitée (120 jours) et sont-elles constamment renouvelées. Il s'en forme sans cesse dans la moelle rouge des os, en particulier dans le sternum, les vertèbres et les os longs. Leur seule fonction est respiratoire : les globules rouges transportent de l'oxygène des poumons vers les tissus et une partie du gaz carbonique des tissus vers les poumons. Les globules blancs ou leucocytes Les leucocytes sont un peu plus gros que les globules rouges (7 à 15 µm) et bien moins nombreux : 7 à 8 000 par mm 3, ce qui représente un leucocyte pour 700 hématies environ. Ce sont des cellules incolores et nucléées. Leur durée de vie est encore plus brève que celle des hématies (3 semaines). 11 existe différentes variétés de leucocytes : -les polynucléaires (ou granulocytes), "tueurs de microbes" ; -les mononucléaires (monocytes et lymphocytes). Le rôle essentiel des leucocytes est la défense de l'organisme. Ils doivent ce rôle à trois propriétés : -la mobilité : les globules blancs peuvent traverser la paroi des capillaires par diapédèse pour phagocyter les cellules mortes de l'organisme et les microbes ; -la sécrétion d'enzymes bactéricides (poisons neutralisant certains microbes) ; -la sécrétion d'anticorps par les lymphocytes. - 7 -
Les plaquettes sanguines Ces éléments (environ 200 000 par mm 3 de sang) jouent un rôle fondamental dans l'hémostase, c'est-à-dire dans le mécanisme d'arrêt des saignements. Lorsqu'un vaisseau est blessé, l'adhésion et l'agrégation des plaquettes au niveau de la blessure détermine la formation du clou plaquettaire qui obstrue et arrête le saignement. Cette action est complétée par la transformation, à l'air libre, du fibrinogène, protéine soluble présente dans le plasma, en fibrine, protéine insoluble, qui forme un réseau de fibres enchevêtrées appelé caillot. Le sang coagule, une croûte apparaît. 1.5.1.3 Les principales fonctions du sang Fonction de transport : le sang transporte les gaz respiratoires (oxygène et dioxyde de carbone), les éléments nutritifs, les déchets à évacuer, les hormones des glandes endocrines, les anticorps, les vitamines. Fonction thermorégulatrice : l'irrigation plus ou moins intense d'une partie du corps détermine un réchauffement ou une déperdition de chaleur. Fonction immunitaire : défense de l'organisme par les globules blancs. - 8 -
1.5.2 La lymphe et la circulation lymphatique Une éraflure superficielle ne saigne pas, elle laisse suinter un liquide clair, le même qui remplit une ampoule ou une cloque. Ce liquide contient à peu près les mêmes éléments que le sang, sauf qu'il ne contient pas de globules rouges. La lymphe provient du sang. Au niveau des capillaires sanguins, une partie du plasma et des globules blancs traverse les parois des capillaires pour venir baigner directement les cellules. Ce plasma et ces leucocytes constituent la lymphe interstitielle, liquide nutritif qui imprègne nos tissus comme l'eau imprègne une éponge. Après avoir fourni aux cellules les aliments apportés par le sang et recueilli une partie de leurs déchets, ce liquide est collecté dans des capillaires lymphatiques puis dans des veines lymphatiques qui finissent par se déverser dans la circulation sanguine. Cette lymphe circulante est filtrée sur tout son parcours par de nombreux ganglions lymphatiques (700 environ), véritables réservoirs de leucocytes. Certains sont palpables sous la peau ; leur volume augmente en cas d'infection. Ainsi, la lymphe, qui provient du sang, réintègre l'appareil sanguin. Son rôle a été de nourrir les cellules et de participer à la défense de l'organisme. Le système lymphatique - 9 -
1.6 Synthèse L'appareil circulatoire Ensemble des structures destinées à véhiculer le sang et la lymphe qui alimentent, oxygènent, épurent et défendent nos tissus. Système fermé constitué d'un carrefour, le cœur, et de vaisseaux. Le cœur est un muscle creux (myocarde) constitué de deux moitiés indépendantes et qui joue le rôle de pompe aspirante et foulante. Chaque moitié est constituée d'une partie supérieure, Y oreillette, et d'une partie inférieure, le ventricule, qui communiquent par une valve. Les vaisseaux sanguins Les artères partent du cœur vers les poumons et les organes. Les veines arrivent au cœur en provenance des poumons et des organes. Les capillaires font la jonction entre les artérioles et les veinules ; c'est à travers leur paroi que se font les échanges gazeux et les échanges nutritifs. La double circulation sanguine Dans la circulation générale, les artères sont riches en O 2, les veines en CO 2. Dans la circulation pulmonaire, les artères sont riches en CO 2, les veines en O r Le sang = plasma + cellules sanguines. Canalisé dans les vaisseaux sanguins, il assure des fonctions de transport, de thermorégulation et de défense. Plasma = eau + nutriments + vitamines + anticorps + hormones, etc. Les globules rouges (hématies) sont colorés par l'hémoglobine (pigment rouge riche en fer) qui achemine l'oxygène depuis les poumons jusqu'aux tissus et le CO 2 des tissus vers les poumons. Les globules blancs (leucocytes) assurent la défense de l'organisme. Les plaquettes sanguines interviennent dans l'arrêt des hémorragies. La lymphe = liquide (plasma + globules blancs) qui filtre à travers la paroi des capillaires et se répand dans les espaces intercellulaires pour nourrir et défendre nos tissus (lymphe interstitielle) ; cette lymphe est recueillie dans les capillaires et vaisseaux lymphatiques qui retournent à la circulation sanguine (lymphe canalisée). - 10 -
2 L appareil respiratoire 2.1 L'organisation de l'appareil respiratoire Les cellules de notre organisme ont un besoin constant de l'oxygène qui leur est apporté par le sang. C'est au niveau des poumons que le sang se charge en oxygène au cours de l'inspiration et qu'il évacue le dioxyde de carbone au cours de l'expiration. L'appareil respiratoire est l'ensemble des organes qui permettent les échanges gazeux entre le sang et l'air qui nous entoure. Chez tous les mammifères, l'appareil respiratoire comprend deux parties : les voies respiratoires et les poumons, les premières conduisant l'air aux seconds. - 11 -
2.1.1 Les voies respiratoires Elles conduisent l'air aux poumons : il s'agit des fosses nasales, du pharynx, du larynx, de la trachée-artère et des bronches. - 12 -
2.1.2 Les poumons Les poumons sont des organes spongieux et élastiques, situés dans le thorax. Ils sont divisés par des sillons profonds en lobes : trois pour le poumon droit (700 grammes), deux pour le poumon gauche (600 grammes). La surface médiane de chaque poumon présente une ouverture à travers laquelle passent les bronches, les nerfs et les vaisseaux sanguins. À l'intérieur de chaque poumon, la bronche primitive se ramifie un grand nombre de fois en bronches de plus en plus fines. Les dernières ramifications donnent naissance aux bronchioles. Chaque bronchiole, accompagnée d'une artériole, aboutit à un élément pyramidal dont le volume est de l'ordre du centimètre cube : le lobule pulmonaire, unité respiratoire. Dans le lobule pulmonaire, la bronchiole se divise 2 ou 3 fois ; les dernières ramifications constituent les canaux alvéolaires dans lesquels s'ouvrent les alvéoles, emplies d'air. C'est au niveau des alvéoles pulmonaires, dont la paroi est plus fine que l'épaisseur d'un papier de cigarette, que s'effectuent les échanges gazeux pulmonaires entre le sang et l'air. - 13 -
2.2 La fonction respiratoire La fonction respiratoire permet : d'une part, la collecte de l'oxygène ; d'autre part, l'élimination du dioxyde de carbone produit par la combustion à l'intérieur de nos cellules. La respiration fait intervenir quatre mécanismes : l'échange d'air entre les poumons et l'air ambiant (ventilation pulmonaire) ; les échanges gazeux entre l'air alvéolaire et le sang (respiration pulmonaire) ; le transport des gaz respiratoires par le sang ; les échanges gazeux entre le sang et les cellules (respiration tissulaire). 2.2.1 La ventilation pulmonaire Ce sont les échanges gazeux qui s'effectuent entre l'air atmosphérique et les poumons (air alvéolaire). Ces échanges d'air se font grâce aux mouvements respiratoires. La ventilation pulmonaire comprend : l'entrée de l'air atmosphérique dans les poumons (inspiration), la sortie de l'air alvéolaire (expiration). 2.2.2 La respiration pulmonaire Les échanges gazeux entre l'air des poumons et le sang s'effectuent dans les alvéoles. Dans la respiration pulmonaire, le sang entre dans les poumons riche en CO 2 le sang sort des poumons riche en O 2-14 -
2.2.3 Le transport des gaz respiratoires par le sang Dans les vaisseaux sanguins : l'oxygène se combine avec les atomes de fer de l'hémoglobine, pigment rouge contenu dans les hématies. Cette combinaison s'appelle oxyhémoglobine. le gaz carbonique est dissous dans le plasma ou combiné avec l'hémoglobine pour former une combinaison réversible, susceptible de libérer le CO 2. 2.2.4 Les échanges gazeux entre le sang et les tissus Dans la respiration tissulaire, le sang entre dans les tissus riche en O 2. le sang sort des tissus riche en CO 2-15 -
2.3 Synthèse L'appareil respiratoire est l'ensemble des organes qui permettent les échanges gazeux entre le sang et l'air qui nous entoure. Les voies respiratoires conduisent l'air jusque dans les poumons et assurent l'évacuation de l'air vicié. Elles comprennent la cavité nasale, le pharynx, le larynx, la trachée et les bronches. Les poumons = deux masses spongieuses rosés qui se détendent avec la contraction du diaphragme pour permettre l'admission d'air. Le poumon droit est divisé en trois lobes ; le poumon gauche en deux. Chaque poumon est recouvert par une enveloppe, la plèvre. Les plèvres rendent les poumons solidaires de la cage thoracique. Chaque bronche pénètre dans un poumon et se divise un très grand nombre de fois. Les bronchioles terminales pénètrent dans l'unité respiratoire, le lobule pulmonaire qui contient des millions d'alvéoles, lieux de l'oxygénation et de l'épuration du sang. La fonction respiratoire permet d'une part la collecte de l'oxygène et d'autre part l'élimination du dioxyde de carbone et de l'eau produits par la combustion à l'intérieur de nos cellules. La respiration fait intervenir quatre mécanismes : les échanges gazeux entre les poumons et l'air ambiant ; c'est la ventilation pulmonaire (inspiration et expiration) ; les échanges gazeux entre l'air alvéolaire et le sang (respiration pulmonaire : le sang entre chargé de dioxyde de carbone dans les poumons ; il en sort riche en oxygène) ; le transport des gaz respiratoires par le sang ; les échanges gazeux entre le sang et les tissus (respiration tissulaire : le sang entre riche en oxygène dans un tissu ; il en sort chargé de dioxyde de carbone). - 16 -