CHAP9 P2 PHYSIOLe système cardio-vasculaire et le sang

• Le système cardio-vasculaire comprend le sang, le cœur et les vaisseaux sanguins.
• Le sang assure les échanges avec les cellules, tandis que le cœur pompe le sang.
• Le sang circule dans un circuit fermé de vaisseaux sanguins pour irriguer tout le corps.

Composition et rôles du sang

• La volémie désigne le volume de sang dans l'organisme, variant de 5 à 6 litres chez l'homme et de 4 à 5 litres chez la femme.
• Le pH sanguin se situe entre 7,35 et 7,45, avec une température de 38°C dans des conditions physiologiques normales.
• La centrifugation du sang révèle 3 couches : les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes, et le plasma.

Globules rouges

• Après centrifugation, les globules rouges forment une masse rougeâtre au fond du tube.
• Les globules rouges, ou érythrocytes, transportent l'oxygène grâce à l'hémoglobine.
• Ces cellules anucléées produisent de l'énergie de manière anaérobie et ont une durée de vie limitée à 120 jours.
• La quantité de globules rouges (5m/µl de sang) est régulée par l'érythropoïétine (EPO), une hormone rénale.
• L'EPO stimule les cellules souches de la moelle osseuse à produire des globules rouges.
• L'hématocrite, soit la quantité de globules rouges dans le sang, est de 45% chez l'homme et 42% chez la femme.
• L'hématocrite est influencée par le sexe, l'âge, l'altitude et l'entraînement, et peut être augmentée par l'EPO ou les transfusions sanguines.

Globules blancs et plaquettes

• Après centrifugation, une fine couche blanchâtre (moins de 1% de l'échantillon) apparaît en plus des globules rouges.
• Cette couche est composée de globules blancs (leucocytes) et de plaquettes (thrombocytes).
• Les globules blancs participent au système immunitaire et les plaquettes à la coagulation.
• Un échantillon de sang contient 4 000 à 10 000 leucocytes et 0,15 à 0,3 x 10^9 plaquettes.

Plasma

• Le plasma constitue la couche la plus superficielle après centrifugation, représentant 55% de l'échantillon.
• Chez un sujet de 70 kg, le volume plasmatique est de 3 litres.
• Volume sanguin = volume plasmatique + volume érythrocytaire.
• Calcul du volume plasmatique = volume sanguin (5,5 litres) - volume érythrocytaire (5,5 * 45%).
• Composé à 93% d'eau, le plasma contient des solutés, y compris des ions.
• Contient des substances chargées électriquement (ions ou électrolytes).
• Les ions représentent moins de 1% du poids plasmatique, avec le sodium comme cation le plus abondant et le chlore et les bicarbonates comme anions.
• Ces ions maintiennent l'homéostasie, notamment le pH et l'osmolarité.
• Il contient des molécules de gaz (O2, CO2) pour les échanges gazeux.
• Il contient des nutriments (glucose, acides aminés, lipides, vitamines) et des dérivés du métabolisme.
• Il contient des hormones et des grosses protéines (fibrinogène, albumine, globulines).
• Le fibrinogène intervient dans la coagulation, les globulines dans la défense immunitaire et le transport de substances, et l'albumine dans la régulation du pH.
• Au cours d'un exercice, le volume plasmatique diminue en raison de la redistribution des fluides et de la perte d'eau liée à la régulation de la température, mais cela dépend de l'hydratation, de l'intensité et des conditions environnementales.

Le cœur : structure et fonction

• Le cœur, une pompe d'environ 300 g, assure l'écoulement du sang.
• Il est situé au centre de la cage thoracique et protégé par le péricarde.

Le cœur : 2 pompes distinctes

• Sur le plan fonctionnel, le cœur est composé de deux pompes : le cœur droit et le cœur gauche.
• Chaque cœur est constitué d'une oreillette et un ventricule. Les oreillettes reçoivent le sang et les ventricules l'éjectent.
• Les veines caves déversent le sang pauvre en O2 dans l'oreillette droite, puis le ventricule droit l'envoie vers le circuit pulmonaire.
• Le sang réoxygéné revient par les veines pulmonaires à l'oreillette gauche, puis est éjecté par le ventricule gauche dans l'aorte pour irriguer l'organisme.
• Les valves auriculo-ventriculaires (tricuspide à droite, mitrale à gauche) empêchent le reflux du sang.
• Les valves aortique et pulmonaire empêchent le reflux dans les ventricules.

Le myocarde

• Le myocarde est un muscle strié qui permet au cœur de se contracter.
• Il est plus épais au niveau du ventricule gauche, qui éjecte le sang dans le système circulatoire systémique.
• Les cellules du myocarde sont alimentées par la circulation coronarienne.
• Les fibres musculaires cardiaques ont des caractéristiques communes avec les fibres squelettiques mais aussi des spécificités.
• La production d'ATP se fait quasi exclusivement en aérobie et elles consomment en priorité des acides gras (60%).
• Elles sont reliées par des disques intercalaires avec des desmosomes et des jonctions ouvertes.

Le système cardionecteur

• La fonction du système cardionecteur est de générer une stimulation électrique de manière automatique et rythmique et de la propager jusqu'aux cellules cardiaques.
• Le système cardionecteur est constitué de cellules cardionectrices.
• Le nœud sinusal se trouve dans l'oreillette droite.
• Le nœud auriculo-ventriculaire est à la base de l'oreillette droite, et les nœuds sinusal et auriculo-ventriculaire sont reliés par les faisceaux internodaux.
• Du nœud auriculo-ventriculaire part le faisceau de His, qui se divise en deux branches.
• Les fibres de Purkinje sont en contact avec les cellules cardiaques.
• Les cellules cardionectrices sont auto-excitables et peuvent décharger un potentiel d'action.
• Au repos, le potentiel de repos est de -60mV.
• Les potentiels d'action sont générés de manière rythmique et automatique.
• Le potentiel d'action se propage du nœud sinusal, à travers les faisceaux internodaux, au nœud auriculo-ventriculaire, au faisceau de His et aux fibres de Purkinje.
• Le nœud auriculo-ventriculaire retarde la propagation du signal, permettant la contraction auriculaire avant la ventriculaire.

Le couplage excitation-contraction

• Le potentiel d'action déclenche la dépolarisation des cellules cardiaques, menant à leur contraction.
• Le potentiel d'action se propage via les jonctions communicantes (gap junctions).
• La dépolarisation des cellules cardionectrices facilite l'entrée des ions Na et Ca dans les cellules musculaires, déclenchant une contraction.
• C'est la répétition automatique et rythmée des cellules du nœud sinusal qui donne la fréquence des battements cardiaques.
• Le rythme sinusal détermine la fréquence cardiaque (rythme sinusal).
• L'électrocardiogramme recueille les potentiels d'action électriques des cellules cardionectrices et cardiaques.

Volume d'éjection systolique

• C'est le volume éjecté des ventricules à chaque contraction, mesuré en ml/battement.
• Chez un homme adulte au repos, le VES est de 70 ml/battement.

Fréquence cardiaque

• C'est le nombre de battements par minute, mesuré en battements/mn.
• Chez un homme adulte au repos, Fc = 75 battements/mn.

Débit cardiaque

• C'est le volume de sang éjecté du ventricule gauche (ou droit) en une minute, mesuré en ml/mn.
• Chez un homme adulte au repos, le débit cardiaque est de 5,25 litres/mn.
• Valeur calculée: VES x Fc = 70 x 75 = 5 250 ml/mn.

Modulation de la fréquence cardiaque

• Isolé de toute influence, le cœur bat à 100 battements/mn.
• In situ, le cœur bat à 75 battements/mn car l'activité électrique du nœud sinusal est modulée par des influences nerveuses.
• Les nerfs parasympathiques diminuent la fréquence cardiaque, tandis que les nerfs sympathiques l'augmentent.
• Au repos, l'activité parasympathique domine l'activité sympathique.
• Le centre cardiaque dans le bulbe rachidien adapte la fréquence cardiaque en fonction de l'activité des systèmes nerveux sympathique et parasympathique.

Régulation du VES

• Une contraction peut augmenter le VES en modulant la force de contraction du myocarde.

Loi de Starling

• La contraction du ventricule est liée au volume de sang présent à la fin de la diastole ventriculaire.
• L'étirement des cellules musculaires par le volume de sang dans les ventricules détermine la force de contraction.

Rôle du système nerveux sympathique

• Les nerfs sympathiques augmentent la contractilité ventriculaire (force de contraction).