LA CIRCULATION ET ECHANGES AVEC LES ORGANES Le sang circule dans tout notre corps par divers conduits ou vaisseaux. Quels sont la structure et le rôle des artères, des veines et des capillaires? Comment la circulation du sang se déroule-t-elle? I. LES DIFFERENTS TYPES DE VAISSEAUX SANGUINS On dénombre trois catégories de vaisseaux sanguins : les artères, les veines et les capillaires. Ils se distinguent par leur structure et leur rôle. A- Les artères et la pression artérielle Lorsqu'un médecin prend la tension d'un patient, il mesure la pression artérielle ou force exercée par le sang sur la paroi de ce vaisseau. Il détecte ainsi deux valeurs : une tension maximale et une tension minimale. La tension maximale varie, chez un adulte en bonne santé, entre 12 et 15 cm de mercure, alors que la tension minimale varie entre 6 et 8 cm de mercure. L'âge, les activités physiques, l'émotion ou l'état de santé du sujet peuvent influer sur cette pression artérielle. En coupe, une artère présente une paroi épaisse musculaire et élastique : le diamètre interne ou calibre de l'artère augmente sous l'afflux du sang pour se réduire après cette surcharge. Le sang circule toujours sous pression dans les artères. Par ailleurs, celles-ci peuvent conduire à de plus petits vaisseaux : les artérioles. B- Les veines Les veines sont des vaisseaux bleutés. Elles sont parfois visibles sous la peau : on peut, par exemple, constater leur présence au niveau de la main, des poignets ou encore de la pliure du bras. En revanche, il est impossible d'y percevoir la circulation du sang car la pression sanguine est plutôt faible. En coupe, une veine présente une paroi mince et flasque qui n'est pas faite, comme celle des artères, pour résister à une forte pression. Par ailleurs, les veines peuvent se ramifier en plus petits vaisseaux : les veinules. C. Les capillaires Les capillaires sont des vaisseaux de petit calibre (diamètre d'un cheveu d'où leur nom) à l'intérieur desquels la pression sanguine est très faible. Ils forment un réseau reliant artérioles et veinules.les réseaux de capillaires sont le siège d'échanges importants au niveau de divers organes (poumons, intestins, muscles,
etc.). Le calibre des capillaires peut augmenter au niveau d'un organe. Ceci améliore le débit sanguin et facilite les échanges au niveau de cet organe. II. LE SENS DE LA CIRCULATION SANGUINE A. La circulation du sang dans les artères La section accidentelle de l'artère de la cuisse ou de la carotide du cou provoque une perte de sang ou hémorragie par jets saccadés. Ceci montre bien que le sang y circule sous forte pression ; celle-ci lui permet de remonter dans les artères, depuis le cœur vers l'organe irrigué. B- La circulation du sang dans les veines La section accidentelle d'une veine provoque une hémorragie qui se traduit par un jet continu et non saccadé. Ceci montre que, dans une veine, le sang circule sous une pression plutôt réduite, depuis l'organe vers le cœur. C. La double circulation et l'oxygénation des organes Le sang revient des organes au cœur par les veines caves. Les veines ramènent au cœur un sang appauvri en dioxygène et enrichi en dioxyde de carbone en provenance des organes (à l exception des veines pulmonaires). Le sang est envoyé aux poumons par les artères pulmonaires. Il est alors oxygéné tandis que le dioxyde de carbone est éliminé. De retour vers le cœur par les veines pulmonaires, le sang est envoyé aux différents organes par l artère aorte pour l apport de dioxygène et de nutriments. Ainsi les artères apportent-elles aux organes le sang enrichi en dioxygène et en nutriments (en glucose, par exemple), à l exception de l artère pulmonaire. Ainsi la double circulation, circulation pulmonaire et circulation générale permet l approvisionnement des organes en dioxygène et nutriments et l élimination des déchets. Le sang circule à sens unique dans un système clos.
III- ECHANGES AVEC LES ORGANES Nos organes produisent en permanence des déchets. Ceux-ci proviennent des réactions de production d'énergie et du renouvellement de nos constituants cellulaires ou de nos cellules. Ces déchets doivent être éliminés de l'organisme. Problème : Quels sont les organes qui en assurent l'élimination?
A. L'élimination du dioxyde de carbone Le dioxyde de carbone (CO2) est un déchet produit en permanence par nos organes lorsque ceux-ci libèrent de l'énergie en dégradant des nutriments grâce au dioxygène. Le dioxyde de carbone est rejeté par les organes dans le sang qui va le transporter jusqu'aux poumons. Le sang entrant dans les poumons contient plus de dioxyde de carbone que le sang qui en sort. Composition en dioxyde de carbone dans le sang entrant au niveau des poumons et dans le sang sortant, individu au repos. Pour 100 ml de sang Sang entrant Sang sortant Dioxyde de carbone 53 ml 49 ml C'est au niveau des alvéoles pulmonaires que le dioxyde de carbone est rejeté en dehors de l'organisme (voir fiche : L'approvisionnement du sang en dioxygène, 2. La surface d'échanges : les alvéoles pulmonaires). Composition en dioxyde carbone dans l'air inspiré et l'air expiré, chez un individu au repos. Pour 100 ml d'air Air inspiré Air expiré Dioxyde de carbone 0,03 ml 5 ml B. L'élimination des autres déchets 1. Origine des déchets produits
Le dioxyde de carbone n'est pas le seul déchet produit par l'organisme. En effet, les cellules ou leurs constituants sont en permanence renouvelés. On peut se rendre compte de ce renouvellement en prenant comme exemple les cellules de la peau : des cellules mortes se détachent et sont éliminées et d'autres cellules les remplacent. Il en va de même pour les autres organes : si les cellules ne sont pas éliminées, leurs constituants (c'est-à-dire la matière dont elles sont «construites») sont renouvelés. L'activité des cellules est donc également une source de production de déchets (l'urée par exemple). Si les cellules mortes de la peau peuvent facilement être éliminées car elles sont en contact direct avec l'extérieur, les déchets produits par les autres organes ne peuvent pas directement être rejetés en dehors de l'organisme : ils passent alors dans le sang. 2. Rejet des déchets en dehors de l'organisme Les poumons ne peuvent assurer que le rejet des déchets gazeux (dioxyde de carbone).c'est l'appareil urinaire qui se charge de l'élimination des autres déchets présents dans le sang, dont l'urée. Chez l'homme, le rein est un petit organe de 12 cm de hauteur, 6 cm de largeur et de 3 cm d'épaisseur, qui, vidé de son sang, ne pèse que 150 g. Mais environ 1 650 litres de sang traversent les deux reins chaque jour. La totalité des 5 litres de sang de notre corps passe dans l'un ou l'autre de nos reins 330 fois par jour! Les reins sont des organes richement vascularisés qui filtrent en permanence le sang. Les déchets présents dans notre sang passent dans les reins et constituent l'urine (un adulte rejette quotidiennement 1,5 litre d'urine produite par les reins). En quittant les reins, le sang est débarrassé de ses déchets.
COMPOSITION DU SANG ENTRANT ET SORTANT D'UN REIN Constituant Sang entrant dans un rein (dans 1 L de sang) Sang sortant d'un rein (dans 1 L de sang) Eau 930 g 920 g Protéines 75 g 75 g Glucides 1 g 1 g Lipides 1,5 g 1,5 g Déchets (urée ) 0,45 g 0 g L'urine produite au niveau des reins gagne la vessie par l'uretère où elle est temporairement stockée. Elle est ensuite éliminée de l'organisme lorsque nous urinons (nous ressentons le besoin d'uriner lorsque notre vessie contient environ 250 ml d'urine). Nous produisons quotidiennement 1,5 litre d'urine. Les personnes dont les reins fonctionnent mal ne sont pas capables d'éliminer ces déchets ; leur organisme risque alors une intoxication. C'est pourquoi elle doivent subir régulièrement une dialyse : l'appareil de dialyse joue alors le rôle des reins en filtrant le sang.