Histologie de l'appareil cardiovasculaire PDF

Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire Chapitre I. Histologie de l’appareil cardiovasculaire L’appareil cardiovasculaire des vertébrés est un type de système circulatoire en circuit fermé (clos) qui assure le transport du sang du cœur vers les e...

Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire Chapitre I. Histologie de l’appareil cardiovasculaire L’appareil cardiovasculaire des vertébrés est un type de système circulatoire en circuit fermé (clos) qui assure le transport du sang du cœur vers les extrémités et les divers organes, et en retour, de ceux-ci vers le cœur par l’intermédiaire des vaisseaux sanguins. I.1. Anatomie de l’appareil cardiovasculaire Chez les mammifères le cœur en forme de cône possède quatre cavités (2 oreillettes et 2 ventricules) complètement séparées avec une double circulation (Netter, 2012). Il est enveloppé dans un sac à double paroi (le péricarde). Entre les 2 parois existe un liquide lubrifiant qui permet leur glissement à chaque pulsation du cœur. Le muscle cardiaque est composé de 3 couches : - Couche externe : appelée aussi péricarde viscéral, c’est l’épicarde, cette membrane enveloppe le cœur et la base des gros vaisseaux. Elle est composée de 2 feuillets: Le feuillet fibreux(ou péricarde fibreux), le plus externe et le plus épais. Le feuillet séreux (ou péricarde séreux), le plus interne. Ces 2 feuillets délimitent une cavité virtuelle, la cavité péricardique, espace de glissement qui permet le glissement du cœur sur les autres organes lors des mouvements cardiaques. - Couche intermédiaire : le myocarde est le tissu musculaire du cœur. Composé de cellules appelées cardiomyocytes, sont capables de se contracter spontanément, de manière indépendante et automatique. Le myocarde est considéré comme un muscle strié, alors que son fonctionnement est autonome (c’est d’ailleurs le seul muscle autonome considéré comme un muscle strié). - Couche interne : composée d’un épithélium de revêtement, c’est l’endocarde *Le cœur possède un autre type de tissu musculaire peu abondant par apport au tissu myocardique, et même, il se diffère de lui du point de vue histologique, c’est le tissu nodal, composé de : * nœud sinusal (nœud de Keith et Plack) situé au niveau de l’abouchement de la veine cave supérieure * nœud auriculo-ventriculaire (nœud d’Aschoff Tawara) situé au niveau de la portion postéro- inférieure de la cloison intermédiaire. * faisceau de Hiss : n’existe que chez les oiseaux et les mammifères, il constitue la seule jonction musculaire entre les oreillettes et les ventricules, car les faisceaux myocardiques des oreillettes et ceux des ventricules sont complètement séparés par des anneaux fibreux. 1 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire Figure 1: Les pompes cardiaques. I.1.1. Les pompes cardiaques : le cœur est composé de 2 pompes musculaires (droite et gauche) qui fonctionnent de manière synchrone, la puissance de chaque pompe est liée à son épaisseur. * la pompe droite est branchée avec la petite circulation pulmonaire qui assure les échanges gazeux. * la pompe gauche branchée à l’aorte, permet le transport et l'échange interne des ressources (notamment les nutriments et l’O2) vers les cellules de l'organisme ainsi que la collecte des déchets métaboliques (comme le CO2, l'urée et l'acide urique) qui quittent les cellules. *Les oreillettes, aussi appelées auricules ou atriums, sont les cavités cardiaques responsables du recueil du sang provenant de l’organisme. Leurs parois sont minces et peu musclées, mais elles possèdent une grande capacité de dilatation. On parle ainsi d’un rôle de pompe «aspirante» : elles recueillent le sang qui arrive au niveau du cœur pour l’expulser en direction des ventricules. A noter que chaque oreillette n’éjecte du sang que dans le ventricule lui correspondant : l’oreillette droite communique avec le ventricule droit, et l’oreillette gauche avec le ventricule gauche. De plus, l’oreillette droite est séparée de l’oreillette gauche par une paroi appelée septum interauriculaire. *Les ventricules sont les cavités cardiaques responsables de l’expulsion du sang en dehors du cœur. Leurs parois sont épaisses et très musclées. On parle ainsi de pompes « refoulantes»: elles 2 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire expulsent le sang vers les différents organes de l’organisme. Le ventricule droit est séparé du ventricule gauche par une paroi appelée septum interventriculaire. Figure 2: Le tissu nodal. I.1.2. Les valvules cardiaques : assurent l'écoulement unidirectionnel dans le cœur, c'est-à- dire des oreillettes vers les ventricules et des ventricules vers l'aorte ou l'artère pulmonaire selon le cas (Netter, 2012). *Valvules auriculo-ventriculaires : permettent la communication entre les oreillettes et les ventricules, ils sont au nombre de 2 : * Valvule tricuspide : muni de 3 battants, sépare le ventricule de l’oreillette de la pompe droite. * Valvule bicuspide : « mitrale » muni de 2 battants, sépare le ventricule de l’oreillette de la pompe gauche Ces valvules se ferment de bas en haut et s’ouvrent du haut en bas grâce à la différence de pression entre les cavités auriculaires et ventriculaires. *Valvules sigmoïdes : séparent les ventricules des gros vaisseaux (aorte et artères pulmonaires), ils sont munis de valves qui s’ouvrent et se ferment sous l’effet de la différence de pression. Ils jouent le rôle d’un « clapet de non retour ». I.2. Système circulatoire sanguin Le système circulatoire sanguin transporte le sang au travers d'un réseau de vaisseaux sanguins constituant le système artériel et le système veineux (Eroschenko, 2008). *Le système artériel : regroupe les vaisseaux efférents du cœur, à savoir les artères et toutes leurs ramifications. Deux artères sont directement reliées au cœur : L’aorte, qui avec ces ramifications véhicule le sang oxygéné du ventricule gauche vers tous les organes du corps, Classiquement, elle est divisée en 2 parties : l’aorte thoracique qui irrigue les organes thoraciques et l’aorte abdominale qui irrigue les organes abdominaux L’artère pulmonaire qui véhicule le sang du ventricule droit vers les poumons à partir desquels le sang chargé d’O2 retourne vers l’oreillette gauche du cœur via les veines pulmonaires, c’est la circulation pulmonaire « petite circulation ». 3 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire *Les artères coronaires : sont des artères permettant de vasculariser, et par conséquent de nourrir le muscle cardiaque (ou myocarde). Elles naissent de l'aorte thoracique ascendante et restent à la surface du cœur où elles cheminent dans les sillons cardiaques. Donc, à chaque battement du cœur le sang passe du ventricule gauche dans l’aorte puis gagne les organes. Les artères dans chaque organe se ramifient en artérioles, qui donnent naissance aux vaisseaux sanguins extrêmement fins appelés « capillaires » où le sang cède son O2 et reçoit le CO2 produit par la respiration cellulaire. Les capillaires se confluent ensuite pour former les veinules qui conduisent aux veines. Ces dernières retournent le sang pauvre en O2 vers le cœur (oreillette droite), c’est la grande circulation « circulation générale ». Figure 3: L'appareil circulatoire des mammifères *Le système veineux : est constitué de veinules résultant de la convergence des capillaires et des vaisseaux de plus gros calibre, les veines qui ramenant le sang désoxygéné des capillaires au cœur (oreillette droite) ex : Veines caves antérieure (ramène le sang de la tête, du cou et des membres antérieures) et postérieure (ramène le sang du tronc et des membres postérieures). Il existe 3 exceptions à cette description : Les veines pulmonaires qui renvoient le sang oxygéné des poumons au cœur, les veines portes qui reçoivent le sang des veines pylorique, gastrique, cystique, mésentérique supérieure et splénique, et enfin les veines ombilicales qui transportent le sang du fœtus vers le placenta. *Les anastomoses artério-veineuses : sont des court-circuits reliant directement les artères aux veines, sans passer par les réseaux capillaires. Les capillaires constituent les zones d'échange alors que les artères et veines assurent un rôle de transport sanguin (Eroschenko, 2008). I.3. Histologie du cœur et des vaisseaux sanguins I.3.1. Les tuniques cardiaques : histologiquement le cœur est entouré d’une enveloppe externe (péricarde) et composé de trois tuniques de l’intérieur à l’extérieur (endocarde, myocarde et epicarde). 4 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire Figure 4 : Les tuniques cardiaques a) L'endocarde L'endocarde tapisse les cavités cardiaques, les valves et les cordages. Il comporte trois couches : -Un endothélium (cellules endothéliales pavimenteuses d’un aspect caractéristique en forme "d'œuf sur le plat") en continuité avec celui des gros vaisseaux caves, pulmonaires et aortique, il est associé par l'intermédiaire de sa lame basale à -Une couche sous-endothéliale de tissu fibro-élastique auquel se mêlent des cellules musculaires lisses. Au niveau des cordages et des valves, il tapisse un tissu conjonctif dense, tandis qu'au niveau des cavités il est séparé du myocarde par -Une couche sous-endocardique : elle est formée de cellules adipeuses et de tissu conjonctif lâche bien vascularisé renfermant des fibres nerveuses, des vaisseaux sanguins de petit calibre, et dans les ventricules les ramifications du tissu cardionecteur du réseau de Purkinje (système de conduction des impulsions). Figure 5: Structure histologique de l’endothélium cardiaque 5 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire b) Le myocarde Le myocarde constitue le substratum fondamental de la paroi cardiaque. Il est plus épais où les pressions sont plus fortes (ventricules plus qu'oreillettes et ventricule gauche davantage que ventricule droit). Le myocarde est organisé sous forme de travées myocardiques constituées de cellules musculaires cardiaques anastomosées et solidarisées par leurs extrémités ; entre ces travées, l'environnement conjonctif est riche en capillaires sanguins et en fibres nerveuses. Il existe 3 types de cardiomyocytes : A- Les cardiomyocytes contractiles : ont une forme cylindrique dont les extrémités présentent des bifurcations, grâce auxquelles elles entrent en connexion avec les cellules myocardiques adjacentes pour former un réseau tridimensionnel complexe. Fibre myocardique Strie scalariforme Tissu conjonctif vascularisé Sarcolemme Sarcoplasme Noyau de la cellule myocardique B- Les cellules cardionectrices : Ce sont des cardiomyocytes modifies qui constituent le système de conduction rapide du myocarde : système cardionecteur ou tissu nodal. Ces cellules sont spécialisées dans l'initiation de l'excitation et dans la conduction de l'excitation. Figure 6: Histologie du myocarde C- Les cellules myoendocrines : Ils contiennent de nombreux grains de sécrétion sphériques, denses en microscopie électronique et disposés de part et d’autre du noyau. Elles sécrètent : 6 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire -Le Le facteur natriurétique auriculaire (ANF) type A (premier polypeptide décelé) est sécrété par les cellules myoendocrines en réponse à une dilatation auriculaire (atriale). - Action de cette hormone sur les vaisseaux artériels, en entrainant: - une diminution de la pression avec vasodilatation - et une inhibition de la sécrétion d'endotheline et de Rénine-angiotensine (vasoconstrictives). Elle a une action sur le rein en augmentant considérablement la diurèse et la natriurèse - Le facteur natriurétique de type B est sécrété par les cellules myo-endocrines ventriculaires en réponse à l’élévation de pression en fin de diastole et à l’augmentation de volume. C) L'épicarde : tapisse l'extérieur du cœur et est en fait le feuillet viscéral de la séreuse péricardique qui se réfléchit ensuite au niveau des gros troncs artériels pour se continuer par le feuillet pariétal (médiastinal) du péricarde. Il est constitué d'un mésothélium reposant par l'intermédiaire de sa lame basale sur une couche sous-mésothéliale conjonctive comportant en particulier des fibres élastiques. L'épicarde est séparé du myocarde par une couche sous-épicardique où l'on observe une épaisse couche de tissu adipeux, des nerfs et les vaisseaux coronaires (artères et veines coronaires et leurs branches). Le feuillet pariétal du péricarde comprend les mêmes éléments que le feuillet viscéral avec en plus, le sac fibreux péricardique qui a l’aspect d’une aponévrose de 400 μm d’épaisseur. Figure 7: Histologie des tuniques cardiaques I.3.2. Les vaisseaux sanguins I.3.2.1. Les artères Les artères conduisent le sang du cœur vers les réseaux capillaires. Leur calibre décroît de l'aorte jusqu'aux artérioles et leur constitution varie selon ces niveaux. Toutefois, et quel que soit le niveau, on retrouve des structures histologiques de conduction et de conservation de la pression sanguine (fibres et lames élastiques, cellules musculaires lisses organisés en faisceaux circulaires) (Mescher, 2016). La paroi artérielle comporte de manière concentrique et de dedans en dehors l'intima, la média et l'adventice. 7 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire * L'intima : constituée par un endothélium associé à une membrane basale puis à une couche sous-endothéliale formée de tissu conjonctif lâche. *La média : faite de couches concentriques de cellules musculaires lisses, de fibres, de lames élastiques et des fibres de réticuline interposés entre les cellules musculaires lisses. La média possède aussi une Limitante Elastique Externe (LEE) qui la sépare de l’adventice. *L'adventice : composée de tissu conjonctif dense (fibres de collagène de type I et des fibres élastiques). Autour de l'adventice existe la périadventice, relie l'artère aux structures qui l'accompagnent. Figure 8: Histologie des vaisseaux sanguins La paroi des artères est elle-même vascularisée lorsque cette paroi est relativement épaisse: c’est les vasa vasorums (vaisseaux des vaisseaux) qui siègent principalement dans l'adventice. Au niveau de la périadventice, on trouve des fibres nerveuses motrices qui sont destinées à donner des réponses motrices. On distingue 3 différents types d'artères suivant leur calibre et leur structure : les artères élastiques (de gros calibre), les artères musculaires (de moyen et de petit calibre) et les artères de transition ou intermédiaires (Eroschenko, 2008). On observe une transition entre les différents types décrits avec une réduction progressive du tissu élastique vers l'aval. a) Les artères élastiques : sont des vaisseaux de conduction de la pression (aident dans la stabilisation du courant sanguin), ce sont les artères proches du cœur de gros calibre, recevant le sang du cœur à haute préssion. ex : (artère pulmonaire, aorte et ces branches) - L' intima est revêtue d’un endothélium dont les cellules polygonales sont liées les unes aux autres par des jonctions, leur cytoplasme est riche en vésicules de pinocytoses impliquées dans les échanges entre le sang et les tissus. En plus des organites cellulaires, on retrouve des vésicules cylindriques appelées des Corps de Weibel - Palade qui contiennent le facteur de Von Willebrand qui est secrété par les cellules endothéliales de façon continue intervenant dans la formation des agrégats plaquettaires. L’intima est assez épaisse avec une couche conjonctive sous-endothéliale comportant aussi des cellules musculaires lisses particulières «cellules myointimales » et des histiocytes qui peuvent se charger de matière grasse. 8 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire - La média est épaisse et comporte plusieurs dizaines de couches de lames élastiques concentriques anastomosées et fenêtrées associées à des faisceaux de fibres collagènes et élastiques et des cellules musculaires lisses à prolongements bifurqués «cellules rameuses ». - L'adventice, relativement mince, est riche en fibres élastiques et comporte obligatoirement des vasavasorum et des fibres nerveuses. b) Les artères musculaires Les artères musculaires de moyen et de petit calibre, sont les ramifications des troncs artériels précédents (par exemple les artères radiales ou fémorales ou tibiales). Ce sont des vaisseaux de distribution (controlent l’afflux du sang aux organes). Leur intima est fine et caractérisée par l'existence d'une Limitante Elastique Interne (LEI), c'est une lame élastique habituellement continue plissée dans le sens longitudinal. Leur média plus ou moins épais selon le calibre est constitué d'une couche à orientation circulaire de cellules musculaires lisses enrobées de quelques fibres collagènes et élastiques. Elle est limitée de part et d'autre par la LEI et limitante élastique externe (moins épaisse que l'interne). L'adventice est épaisse et essentiellement constituée de faisceaux de fibres collagènes où se mêlent des fibres élastiques. Elle est richement innervée, et comporte aussi des vasavasorums surtout lorsque le calibre est important. Figure 9: Coupe transversale (Artère, veine, artériole, veinule et cappilaire) 9 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire c) Les artères de transition (Artérioles) Certaines artères ne sont ni purement élastiques ni purement musculaires, ce sont les artères de transition notamment les artères axilaires et le tronc iliaque. La média de ces artères comporte des cellules musculaires lisses disposées en couches concentriques à la lumière et séparées par des fibres conjonctives. Les artérioles sont les branches artérielles terminales qui s'ouvrent sur les lits capillaires. Elles sont reconnues d'une part par leur petit calibre (diamètre inférieur à 0,3 millimètre) et d'autre part par leur structure : Leur intima est réduite à l'endothélium reposant sur la lame basale. La LEI est absente dans les artérioles de très petit calibre. L'adventice est fine et constituée de fibres de collagènes, parfois de fibres élastiques et fusionne avec le tissu conjonctif environnant. Elle reçoit des afférences neurologiques. Les artérioles jouent un rôle fondamental de vasomomotricité et participent à la régulation du lit capillaire. Figure 10: Structure des différents types d’artères I.3.2.1.1. Histophysiologie de la paroi artérielle 1. Endothélium *Un rôle majeur de contrôle de vasomotricité. *Endothélium est un lieu de passage entre le sang circulant et la paroi des vaisseaux sous- jacents. *C’est un lieu de transformation de certaines substances vaso-actives élaborées dans d’autres organes et acheminées vers myocytes exemple : -Angiotensine I et Angiotensine II grâce à une enzyme de conversion (ECA) présente dans les cellules endothéliales et transmisse aux myocytes de la paroi artérielle. *les cellules endothéliales élaborent des substances qui agissent par effet paracrine sur les myocytes de la paroi : -endothéline : action dans la vasoconstriction -Monoxyde d’azote : action dans la vasodilatation. *Endothélium contrôle la multiplication des myocytes : -stimulée par endothéline ou Angiotensine II -inhibé par le Monoxyde d’azote. 10 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire 2. Les cellules musculaires -Elles ont des propriétés de contractibilité. -Elles élaborent les constituants de la matrice extra-cellulaire du tissu conjonctif environnant. 3. Les lames élastiques -Permettent d’amortir l’élévation brutale de la pression sanguine. -Elles maintiennent la lumière béante même si artère est sectionnée. I.3.2.2. Les veines Les veines drainent le sang des capillaires vers le cœur. Les veines contiennent des valvules qui imposent le sens de circulation du sang (empêchant son reflux). Les parois des veines sont élastiques (mais bien solides que les artères). Tout comme les artères, les veines sont constituées de trois couches de l'intérieur vers la partie la plus externe, l’intima, la média puis l'adventice (Mescher, 2016). Les principales différences avec une artère de même calibre sont : 1. La paroi de la veine est plus mince 2. dans la majorité des veines il n'y a pas de LEI ni LEE 3. cellules musculaires lisses à disposition musculaire moindre (paroi moins tonique) 4. L'adventice est la couche la plus épaisse, contient plus de vasavasorum a) Classification des veines Il existe plusieurs variétés de veines selon leur calibre : veines de gros calibre et veines de petit et moyen calibre) et selon leur fonction : *Veines réceptives : ces veines vont recevoir du sang passivement, le sang va y circuler selon la loi de la pesanteur : c'est des veines supracardiaques. Le tonus de la paroi est très faible, la paroi fibreuse soit fibro-élastique alors que la composante musculaire est pauvre. Figure 11: Classification des veines (Schatz, 2019). *Veines propulsives : elles ont une topographie sous cardique, caractérisées par une paroi plus épaisse, un tonus plus important, elles ramènent le sang vers le cœur contre la pesanteur. Deux structures vont assurer la propulsion : des cellules musculaires de la media à disposition circulaire et oblique et des valvules : replies de l'intima revêtus par un endothélium, elles ont un rôle antireflux : en s'écartant ou se rapprochant elles régulent la propulsion du sang dans un seul sens. 11 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire a) Arteries and (b) veins share the same general features, but the walls of arteries are much thicker because of the higher pressure of the blood that flows through them. (c) A micrograph shows the relative differences in thickness. LM × 160. Figure 12 : différences histologiques entre les artères et les veines I.3.2.2. Les capillaires sanguins : les capillaires sanguins sont des vaisseaux de petit calibre disposés en réseau, et intercalés entre une artériole et une veinule. C’est au niveau desquels que s'effectuent des échanges entre le sang circulant et le milieu interstitiel extracellulaire (700 m2). Le diamètre varie entre 3 et 10 micromètres alors que le Globule rouge a un diamètre de 7 μm Le capillaire le plus simple est constitué d’un endothélium reposant sur une lame basale. Il existe trois types de capillaires : continus, fenêtrés, discontinus. *Les capillaires continus : on rencontre : -des cellules endothéliales aplaties (1-3 μm d’épaisseur) jointives par des jonctions de type Zonula ou occludens, étirées dans le sens du courant sanguin tapissant la lumière du capillaire. Le cytoplasme est réduit en un voile pauvre en organites mais riche en vésicules de pinocytoses assurant le transport des liquides. -des péricytes dérivant des cellules mésenchymateuses. Ils sont logés dans le dédoublement de la membrane basale, possédant dans leur cytoplasme des protéines contractiles impliquant une fonction de contractilité. Ils un rôle dans la contraction, dans l’homéostasie, développement de la microcirculation (angiogenèse), et dans la régénération de certains tissus comme le muscle Les capillaires continus sont courants par exemple au niveau des muscles, du tube digestif, des poumons, le thymus et cerveau. 12 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S Cours d’histologie spéciale Chapitre 1 : Appareil cardiovasculaire *Les capillaires fenêtrés : Possèdent des pores ou fenestrations avec ou sans diaphragme au niveau de l'endothélium (pores de 70 nanomètre). La membrane basale est continue. Ils s'observent essentiellement dans les tissus où les échanges moléculaires sont importants (intestin, rein, plexus choroïdes, glandes endocrines). Les techniques de marquage ont montré que les fenestrations permettent le passage rapide des macromolécules. *Les capillaires discontinus Les capillaires discontinus sont aussi appelés sinusoïdes : de diamètre grand et irrégulier, ils possèdent des orifices ou brèches entre et à l’intérieur des cellules endothéliales (1 à 3 μm) ; leur membrane basale est discontinue, voire absente (foie). Ils ralentissent le courant sanguin et autorisent le passage facile d’éléments figurés du sang ; on les rencontre dans la rate, le foie, la moelle osseuse. On les trouve dans le foie et la rate. 13 2ème année Docteur vétérinaire Dr HAFFAF S