Table des matières I. INTRODUCTION A LA PHYSIOLOGIE DE L EXERCICE... 1 II. LE SYSTEME RESPIRATOIRE... 1 III. LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE... 1 A. COMPOSITION DU SANG ET ROLES DU SANG... 1 1. Les globules rouges... 1 2. Les globules blancs et les plaquettes... 1 3. Le plasma... 1 B. LE CŒUR : STRUCTURE ET FONCTION... 2 1. Situation du coeur... 2 2. Le cœur : 2 pompes distinctes... 2 3. Le myocarde... 2 4. Le système cardionecteur... 2 5. Le couplage excitation-contraction... 2 6. La révolution cardiaque... 2 7. Les paramètres caractérisant la fonction cardiaque (diapo 22)... 3 C. LE SYSTEME VASCULAIRE... 5 1. Hémodynamique... 5 I. Introduction à la physiologie de l exercice II. Le système respiratoire III. Le système cardio-vasculaire A. Composition du sang et rôles du sang 1. Les globules rouges 2. Les globules blancs et les plaquettes 3. Le plasma 1
B. Le cœur : structure et fonction 1. Situation du coeur 2. Le cœur : 2 pompes distinctes 3. Le myocarde 4. Le système cardionecteur 5. Le couplage excitation-contraction 6. La révolution cardiaque Diapo 19 Les évènements électriques qui se produisent dans le cœur conduisent à une alternance de contraction et de relâchement du myocarde ce qui permet le travail de pompage. Le cycle de contraction et de relâchement est appelé la révolution cardiaque. La révolution cardiaque comprend des périodes de contractions (systoles auriculaire et ventriculaire) et des périodes de relâchement (diastole auriculaire et ventriculaire). Les phases de contraction permettent d éjecter le sang du cœur et les phases de relâchement permettent le remplissage des cavités. Chronologie d un cycle cardiaque : exemple du cœur droit Diapo 20 Les mêmes évènements se produisent dans le cœur droit et le cœur gauche. Lorsque le coeur est relâché (diastole auriculaire et ventriculaire), l oreillette aspire le sang venant des veines caves supérieure et inférieure. Ce processus est un processus passif induit par les différences de pression sanguine. Alors que l oreillette se remplit de sang, simultanément, le sang se déverse dans le ventricule, la valve auriculo-ventriculaire étant ouverte. 70% du contenu du sang de l oreillette passe dans le ventricule avant que l oreillette ne se contracte. La contraction de l oreillette (systole auriculaire) chasse le reste du sang dans le ventricule. Presque immédiatement après la contraction de l oreillette, le ventricule se contracte (l oreillette s est alors relâchée). En première partie de systole ventriculaire, la valve auriculo-ventriculaire et la valve pulmonaire sont fermées ce qui augmente la pression intra-ventriculaire. Quand la 2
pression intra-ventriculaire dépasse la pression dans l artère, la valve pulmonaire s ouvre et le sang est éjecté. Tout le sang des ventricules n est pas éjecté (60% du contenu du ventricule). Puis, le ventricule se relâche (diastole ventriculaire). La valve pulmonaire se ferme. Pendant ce temps, l oreillette a commencé à se remplir de sang. Quand la pression dans l oreillette est supérieure à la pression ventriculaire, la valve auriculo-ventriculaire s ouvre et le remplissage du ventricule commence. Cœur droit et cœur gauche, quelles différences? Diapo 21 La révolution cardiaque se passe de la même façon dans le cœur droit et dans le cœur gauche. Toutefois, les pressions dans les artères de sortie ne sont pas les mêmes. La pression est plus importante au niveau de l aorte que dans l artère pulmonaire. Malgré ces différences de pression, le sang éjecte la même quantité de sang dans les deux ventricules. Ceci est le résultat de la différence de force développée par les ventricules puisque le ventricule gauche est plus fort (tunique myocardique plus épaisse). 7. Les paramètres caractérisant la fonction cardiaque (diapo 22) Le volume d éjection systolique C est le volume éjecté des ventricules à chaque contraction. Il se mesure en ml/battement. En moyenne chez un homme adulte au repos, le VES est de 70ml/battement. La Fréquence cardiaque C est le nombre de battements cardiaques par minute. Elle se mesure en battements/mn. En moyenne chez un homme adulte au repos, Fc = 75 battements/mn. Débit cardiaque C est le volume de sang éjecté du ventricule gauche (ou du ventricule droit) dans l aorte (ou dans l artère pulmonaire) en une minute. Il se mesure en ml/mn. En moyenne chez un homme adulte au repos, le débit cardiaque est de 5,25 l/mn. VES x Fc = 70 x 75 = 5250 ml/mn soit 5,25 l/mn. 3
La modulation de la fréquence cardiaque (diapo 23-25) Si on dissèque un cœur et qu on isole celui-ci de toutes influences nerveuses et hormonales, le battement rythmique du cœur se fait à une fréquence de 100 battements/mn. Cette fréquence est déterminée par les décharges du nœud sinusal. Toutefois, in situ, le cœur bat en moyenne à une fréquence de 75 battements/mn car l activité électrique du nœud sinusal est modulée par des influences nerveuses. En effet, des nerfs appartenant au système nerveux parasympathique et sympathique innervent le cœur au niveau du nœud sinusal. La stimulation des nerfs parasympathiques diminue la fréquence cardiaque et celle des nerfs sympathiques l augmente. Au repos, l activité parasympathique domine largement l activité sympathique et la Fc moyenne est de 75 battements/mn. Certaines situations physiologiques telles que le stress ou l exercice physique entraînent une adaptation de la fréquence cardiaque. C est au niveau du centre cardiaque, localisé dans le bulbe rachidien, que l on recueille les informations en provenance de récepteurs internes (barorécepteurs jaugeant la pression artérielle présents au niveau des sinus carotidiens et de la crosse aortique et que l on adapte en conséquence la fréquence cardiaque en modulant l activité des systèmes nerveux sympathique et parasympatique. Par ailleurs, le cœur est également sensible à des influences hormonales. Par exemple, l adrénaline, sécrétée par la glande médullosurrénale élève la fréquence cardiaque (elle a les même effets que le système nerveux sympathique). La régulation du VES (diapo 26) Au repos, les ventricules ne se vident pas complètement au cours de la contraction. Quand cela est nécessaire, une contraction plus puissante peut augmenter le VES en augmentant la vidange ventriculaire. La modulation du VES passe par une modulation de la force de contraction du myocarde. Deux mécanismes participent à la modulation de la contraction du myocarde. Loi de Starling La contraction du ventricule est en relation avec le volume de sang présent à la fin de la diastole ventriculaire (avant que le ventricule ne se contracte). Plus il est rempli et plus la force de contraction sera importante. C est l étirement des cellules musculaires cardiaques par le volume de sang dans les ventricules qui va déterminer la force avec laquelle les fibres musculaires vont se contracter. 4
Rôle du système nerveux sympathique Les nerfs sympathiques ne sont pas présents uniquement au niveau du nœud sinusal mais ils se distribuent à l ensemble du myocarde contrairement au système nerveux parasympathique. La stimulation des nerfs sympathiques augmente la contractilité ventriculaire (force de contraction). C. Le système vasculaire Diapo 27 Le système vasculaire est le système qui permet au sang d être véhiculé dans tous le corps. Il s agit d un circuit clos où l on distingue deux circuits séparés : la circulation pulmonaire et la circulation systémique. Dans les 2 cas, le sang quitte le cœur par le réseau artériel. Les artères sont donc les conduits qui conduisent le sang depuis le cœur vers les autres organes. Les artères vont se ramifier pour donner naissance à des artérioles. Au niveau des tissus, les artérioles vont se subdiviser à nouveau pour former des capillaires. C est à leur niveau que vont se produire les échanges entre les tissus et le sang. Les capillaires vont alors se regrouper pour former des petites veines (veinules) qui vont fusionner à l approche du cœur et former des veines ramenant le sang au cœur. 1. Hémodynamique Pression sanguine et pression artérielle Dans le système vasculaire, le sang se déplace sous l effet des gradients de pression ( P, différence de pressions). Ainsi, il se déplace toujours des zones de hautes pressions vers des zones de basses pressions (Diapo 28). La pression sanguine est la force exercée par le sang contre la paroi d un vaisseau. Elle est exprimée en mm Hg 1. Dans les artères, la pression sanguine est appelée pression artérielle (ou tension artérielle). C est dans l aorte et dans les grosses artères que la pression sanguine est la plus élevée (diapo 29). La pression artérielle varie dans les artères au cours du cycle cardiaque en relation avec les périodes de repos et de contraction du cœur. Ainsi, on distingue la pression 1 En physiologie, l unité utilisée pour les pressions est le millimètre mercure. Ex : 120mmHg. Une pression de 120mmHg correspond à la force exercée par une colonne de mercure de 120 mm de haut d une surface de 1 cm². 5
artérielle systolique qui correspond à la pression artérielle lorsque le sang est éjecté du cœur (ex : aorte, 120 mmhg) et la pression diastolique qui correspond à la pression artérielle quand le cœur est au repos (ex aorte, 80 mm de Hg). La pression du sang devient de plus en plus petite à mesure qu on s éloigne du cœur. A l extrémité veineuse des capillaires, la pression sanguine n est plus que de 16mmHg et elle diminue à mesure que l on s approche de l oreillette droite pour atteindre une valeur de 0. De quels paramètres dépend la pression artérielle? Trois paramètres déterminent la pression artérielle (diapo 30). Il s agit du débit cardiaque, de la volémie et de la résistance des vaisseaux. - Le débit cardiaque. La pression artérielle s élève quand le débit cardiaque augmente. - Le volume sanguin total. La force exercée par un liquide contre une paroi est proportionnelle à la quantité de liquide. Les situations pathologiques ou physiologiques conduisant à la variation du volume sanguin total vont se répercuter sur la pression artérielle. Ex : La déshydratation induit une diminution de la PA. - Résistance des vaisseaux. La résistance vasculaire est la force qui s oppose à l écoulement du sang, elle résulte de la friction du sang sur la paroi des vaisseaux. Quand la résistance des vaisseaux augmente, la pression artérielle s élève. Plusieurs facteurs ont une influence sur la résistance vasculaire: la viscosité du sang, la longueur et le diamètre des vaisseaux. Paramètres qui ont un effet sur la résistance vasculaire : - La longueur des vaisseaux - Le diamètre des vaisseaux - La viscosité du sang Plus le vaisseau est long, plus la résistance à l avancement du sang est importante. Moins le sang est fluide et plus la résistance est élevée (ex : la pression artérielle est réduite en état de déshydratation). Plus le diamètre du vaisseau est petit, plus la résistance à l écoulement est grande. 6
La résistance vasculaire est très faible dans les gros vaisseaux (artères et veines). Par contre, dans les vaisseaux les plus étroits (artérioles, capillaires et veinules), la résistance est plus élevée. 7