Physiologie Fiche de cours N°1.1 PDF

Révisions : Révisions : UNIVERSITÉ SORBONNEDE UNIVERSITE PARIS 2022 2023 - 2023 - 2024 Physiologie Fiche de cours N°1.1 Introduction à la physiologie cardiovasculaire : Organisation du système cardiovasculaire PAS DE CHANGEMENT PLAN I. Principes généraux en physiologie II. Anatomie fonctionnelle III...

Révisions : Révisions : UNIVERSITÉ SORBONNEDE UNIVERSITE PARIS 2022 2023 - 2023 - 2024 Physiologie Fiche de cours N°1.1 Introduction à la physiologie cardiovasculaire : Organisation du système cardiovasculaire PAS DE CHANGEMENT PLAN I. Principes généraux en physiologie II. Anatomie fonctionnelle III. Pressions, volumes et débit IV. Vasomotricité artériolaire systémique MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK Légendes Notion nouvelle cette année Notion déjà tombée au concours 1 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique I. Principes généraux de la physiologie Physiologie Notion d’homéostasie La physiologie c’est l’étude de l’homéostasie de l’organisme o Notion de régulation Homéostasie : Capacité d’un organisme à : o Conserver certaines de ses caractéristiques fonctionnelles constantes o Limiter leurs variations § Grandeurs régulées D’autres caractéristiques peuvent varier dans le même temps de façon considérable Ex : Système cardio vasculaire : o Pression artérielle systémique (Grande circulation, tension artérielle mesurée chez le médecin) § Grandeur régulée - Varie dans des proportions pré-établies dans l’organisme o Débit cardiaque variable § Grandeur non régulée et régulante - Obéit à une comparaison entre la valeur de cette grandeur et une grandeur consigne o Les variations du débit cardiaque vont intervenir pour la régulation de la pression artérielle Homéostasie Système de comparaison Lorsque la grandeur est régulée : o Sa valeur effective est comparée à une valeur de consigne § Valeur mémorisée dans l’organisme La régulation tend à réduire l’écart entre la valeur effective et la valeur de consigne par un système de rétroaction négative → Retour à la valeur de consigne ou feedback négatif Lorsque la capacité à revenir à la valeur de consigne est altérée on parle de défaut d’homéostasie Organes Fonctions d’homéostasie Conséquences d’un défaut d’homéostasie Cœur et vaisseaux Pression artérielle systémique Hypertension artérielle Poumon Maintien de la pression en O2 (PO2) et en CO2 (PCO2) dans les artères systémiques Si baisse de la PO2 : Hypoxie hypoxémique Reins Bilan électrolytique stable : o La concentration de sodium (Na) § Natrémie est régulée o Quantité (Osmole par volume) est également régulée § Osmolarité plasmatique constante Régulation de nombreuses substances (Ex : Glucose dans le plasma = Glycémie) Concentrations électrolytiques anormales Troubles de l’hydratation (compartiments hydriques trop élevés ou trop bas) MANUELIE MÉGANE Exemples d’homéostasie Systèmes endocriniens Défaut : Diabète sucré MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 2 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique I. Principes généraux de la physiologie Role de la circulation sanguine Dans les organismes pluricellulaires, contrairement aux organismes unicellulaires (Ou pluricellulaires avec faible nombre de cellules), l’apport de ces nutriments : o Ne peut pas se faire uniquement par diffusion : § Entre l’environnement / l'extérieur et la cellule § Ou entre cellules, de façon immédiate o Se fait également via des phénomènes de convection La diffusion locale : o Permet d’apporter à une cellule les apports en dioxygène et en nutriments dont elle a besoin pour fonctionner § Transport partant d’un endroit fortement concentré en la substance d’intérêt vers un endroit moins concentré o N’est fonctionnel que sur des distances courtes : § Distance à parcourir très petite ≤ 𝟏𝟎𝟎 𝝁𝒎 - Insuffisant pour des organismes pluricellulaires (Ex : Homme) avec des ordres de grandeurs de distances plus grands Pour un organisme complexe multicellulaire : o La convection forcée est indispensable pour véhiculer les substances à proximité des cellules § Mouvement de fluide unidirectionnel et à grande vitesse Le dioxygène est présent dans l’air atmosphérique et est nécessaire au fonctionnement de nos cellules, son transport dans le corps s’articule en 4 étapes : o Convection forcée ventilatoire depuis l’air ambiant vers les alvéoles pulmonaires § Ventilation : Depuis l’extérieur vers le poumon (Dioxygène sous forme gazeuse) o Diffusion à travers la membrane alvéolo-capillaire via un gradient de concentration § Depuis l‘alvéole jusqu’aux globules rouges (Hématies) - Sur une courte distance - Augmentation de la quantité de dioxygène dans les globules rouges § L’hémoglobine, protéine des globules rouges, stocke le dioxygène en le fixant o Convection forcée comme la 1ère étape : Transport rapide du globule rouge chargé vers la périphérie de l’organisme : § A travers la circulation sanguine o Diffusion du dioxygène du sang vers la cellule consommatrice § A travers la paroi mince d’un capillaire périphérique comme la paroi alvélo-capillaire (Dans le poumon) qui est cette fois une paroi capillaire sanguine. - Exemple : La cellule musculaire qui a besoin de dioxygène pour travailler et pour vivre Différences Pluri/ Unicellulaires Diffusion Convection forcée Exemple du dioxygène : Interaction entre diffusion et convection forcée MANUELIE MÉGANE Divers transports assurés par la circulation La circulation sanguine permet de transporter : o Des nutriments § Nécessaires au fonctionnement du métabolisme cellulaire o Du dioxygène O2 o Du CO2 § Produit par les cellules et qu’il faut l'éliminer o Des cellules § Cellules immunitaires du sang : monocytes, lymphocytes - Assurent la défense immunitaire contre les agressions extérieures o Les produits du métabolisme : § Vers les reins pour une excrétion rénale dans l’urine o Les électrolytes (ions qui sont dissous dans l'eau plasmatique) et les systèmes tampons : § Impliqués dans la régulation de l’osmolarité et du pH o Les calories : § Impliqués dans la thermorégulation o Les hormones : § Nécessitent d’être transportées car elles sont synthétisées dans un endroit différent de celui de leurs cellules cibles Ex : Insuline à Produite par le pancréas et transportée vers les cellules musculaires MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 3 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire Organisation du système cardiovasculaire Deux circulations interviennent de façon simultanée et synchrones : o La circulation systémique o La circulation pulmonaire Le cœur est constitué de deux ventricules qui fonctionnent simultanément : Double pompe o Permet la convection forcée § Le sang circule de façon unique sans circulation alternée o Les ventricules droit et gauche sont accolés et forment les cavités ventriculaires du cœur Chaque ventricule va assurer la convection forcée de deux circulations : o Systémique (Ou grande circulation) : Assurée par le ventricule gauche § Dans le sang artériel systémique : - L'hémoglobine saturée en dioxygène § Dans le sang veineux systémique - L’hémoglobine est désaturée o Pulmonaire (Ou petite circulation) : Assurée par le ventricule droit § Dans le sang artériel pulmonaire - L'hémoglobine est désaturée en dioxygène § Dans le sang veineux pulmonaire - L’hémoglobine est saturée A la sortie des ventricules, la propulsion du sang se fait dans un réseau de distribution : o Constitué d’artères Deux circulations Pompe Réseau de distribution MANUELIE MÉGANE Sites d’ajustement de la résistance Veines Capillaires Les artères élastiques donnent naissance à un réseau de petites artères, les artérioles : o Sites d’ajustement principal de la résistance à l’écoulement du sang Partagent cette fonction avec les veinules : o Deuxième site de résistance à l’écoulement du sang Les veinules se rejoignent pour former des veines : o Chargées de ramener le sang vers le cœur o Système collecteur à capacité variable qui reçoit le sang qui vient des capillaires Site d’échange par diffusion Artérioles et veinules : Site de résistance Capillaire : Site d’échange MONGA TCHOKOUAK Schéma général SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 4 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire Débits La quantité globale de sang ou volume sanguin total (= Volémie = VST) est de 𝟓𝑳 en moyenne (Pour une personne de 60 𝑘𝑔) o Il est réparti de façon inégale dans les différents compartiments : § 63 % dans les veines systémiques (grande circulation) 10% dans le cœur 10% dans les artères et artérioles 12 % dans l’ensemble de la circulation pulmonaire § 5% dans les capillaires systémiques Remarque : Si les débits sont identiques dans tous les compartiments, les quantités de sang dans chacun des compartiments sont très dissemblables o Débit identique ≠ volume identique L’hématocrite est égal au rapport du volume de globules rouges sur le volume sanguin total (VST) o Valeur normale : Environ 45% § § § Débits Différences de débits Les débits des deux pompes droite et gauche sont nécessairement identiques (~ 6 L/ min). o Sinon, le sang s’accumulerait dans un des deux systèmes collecteurs et ferait défaut dans l’autre § Conséquence : Désamorçage de la pompe ventriculaire en aval Cette règle n’est pas tout à fait exacte car une petite partie du sang veineux de la circulation systémique (Certaines des veines drainant la circulation coronaire et la circulation bronchique) ne retourne pas dans l’oreillette droite mais dans l’oreillette gauche o On parle de circulation pulmonaire « shuntée » (Shunt anatomique) C’est pour cette raison que le débit systémique est plus élevé que celui de la circulation pulmonaire (Quelques %) Remarque : Lorsque l’on se pose la question du rôle physiologique de l’égalité des débits entre la circulation pulmonaire et la circulation systémique dans le fonctionnement du cœur, on néglige l’existence de ce shunt MANUELIE MÉGANE Régulation Certains débits régionaux sont régulés (Contrairement au débit cardiaque général) : o Pour que l’organe fonctionne correctement il faut que le débit dans ce système régional particulier soit bien limité dans ses variations § La fraction extraite de dioxygène n’est pas identique dans tous les tissus périphériques - La consommation locale en dioxygène n’est pas proportionnelle aux débits locaux Débits régionaux Débit métabolique 2 types o o Débit fonctionnel = Débit dans les organes dans lequel l’élément essentiel est le transfert de dioxygène, besoins en dioxygène importants pour fonctionner correctement Élément essentiel : quantité de dioxygène Muscles cardiaques squelettiques, muscles striés Valeur quantitative du débit plus importante que le contenu en dioxygène pour leur fonctionnement o Élément essentiel : Quantité d’eau plasmatique par unité de temps qui pénètre dans l’organe et qui en sort o Reins (Production de l’urine), foie MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 5 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire Organisation du système cardiovasculaire La couleur représente la couleur de l’hémoglobine : o Rouge : Saturation en dioxygène de l’hémoglobine § Grace au passage dans les poumons o Bleu : Hémoglobine pauvre en dioxygène Description du réseau circulatoire : Schéma MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 6 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire Aorte et collatérales Organisation du système cardiovasculaire : Description du réseau circulatoire artériel et veineux La grande circulation naît au niveau du ventricule gauche qui va propulser le sang dans l’aorte : o Artère unique qui permet la distribution du sang dans toute la circulation systémique o C’est la première artère qui existe après le ventricule gauche L’aorte est reliée ensuite, à des artères plus fines : Les branches collatérales o Les artères coronaires § Permettre de vasculariser le muscle cardiaque lui-même o Les artères bronchiques § Permettent d'apporter de l'oxygène aux bronches qui sont l’armature armature du poumon o Les artères vertébrales et carotides, au niveau de la crosse de l’aorte : § Permettent d’irriguer le cerveau en passant par le cou Les artères sous-clavières : o Vont donner les artères humérales et axillaires pour vasculariser les membres supérieurs D’autres artères des branches collatérales sont destinées à irriguer l’abdomen : o L’artères hépatique : foie o Les artères mésentériques supérieure et inférieure : intestin o L’artère splénique : rate o Les artères rénales : reins § En rétropéritonéale (En dehors du sac du territoire de l’abdomen) L’aorte va ensuite se diviser en branche en deux branches plus terminales : Les artères iliaques primitives o Qui vont elles-mêmes se subdiviser en artère iliaque interne (u hypogastriques) et en artère iliaque externe § Permettent de vasculariser les membres inférieurs et le pelvis Toutes ses grosses artères, appelées artères élastiques vont ensuite donner lieu à des artères de calibre intermédiaire, puis des artérioles qui vont ensuite se subdiviser en des réseaux capillaires o Le sang va diffuser à l'intérieur de ces capillaires et à l'extérieur des capillaires pour apporter du dioxygène et des nutriments aux cellules Définition Après avoir irrigué les divers organes, les capillaires vont reconstituer les veinules qui vont ensuite se rejoindre et confluer pour former des veines Ces veines vont ensuite se réunir pour former les veines caves inférieure et supérieure vers l’oreillette droite du cœur o Elles permettent de ramener le sang de l'abdomen, du rein, des membres inférieurs et du pelvis vers le cœur La veine cave supérieure reçoit quant à elle le sang veineux des membres supérieurs et du cerveau Les veines cave inférieure et supérieures se réunissent ensuite dans l'oreillette droite où le sang va être transféré dans le ventricule droit puis être éjecté o Le ventricule droit va propulser le sang dans le tronc artériel pulmonaire § Vascularisation du poumon par du sang pauvre en dioxygène o Le poumon va être re-saturer le sang en dioxygène par la ventilation o Le sang repart ensuite dans la circulation gauche par les veines pulmonaires MANUELIE MÉGANE Veines caves Veinules et veines La veine porte est un cas un peu particulier, car elle ne va pas directement dans la veine cave : En sortie de la rate et de l’intestin, les veines splénique et mésentériques se réunissent pour former une veine plus importante : La veine porte o A la sortie de l'intestin et de la rate elle rejoint d’abord le foie qu’elle va elle-même vasculariser avec l’artère hépatique § Les nutriments après avoir été digérés et absorbés par l'intestin subissent alors un métabolisme et permettent de construire des macromolécules dans le foie § Ils vont repartir par les veines sus-hépatiques vers la veine cave inférieure o Veine porte MONGA TCHOKOUAK Veines pulmonaires Il y a 4 veines pulmonaires = Veines contenant une quantité élevée de dioxygène Qui vont confluer vers l'oreillette gauche avant que le sang passe dans le ventricule gauche puis dans la circulation systémique SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 7 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire Description fonctionnelle du coeur Anatomie Circulation du sang Les valves Le cœur possède 4 cavités : o L’oreillette droite o L’oreillette gauche o Le ventricule droit o Le ventricule gauche Depuis les veines cave supérieures et inférieures vers l’oreillette droite Transféré ensuite dans le ventricule droit puis propulsé dans le tronc de l’artère pulmonaire Le sang revient ensuite au cœur par les veines pulmonaires dans l’oreillette gauche Puis transféré ensuite dans le ventricule gauche puis propulsé dans l’aorte et ainsi de suite Le sang ne reflue pas vers les oreillettes grâce à l’existences de valves qui permettent d'empêcher le sang de refluer : o Des ventricules vers les oreillettes lors de la contraction § Valves aurico-ventriculaires La valve tricuspide pour les cavités droites La valve mitrale pour les cavités gauches o Des artères vers les ventricules lors de la relaxation et du remplissage § Valves sigmoïdes La valve sigmoïde pulmonaire La valve sigmoïde aortique Débits identiques Les débits sont identiques dans les deux ventricules o 2 pompes qui travaillent en parallèle : 𝐷é𝑏𝑖𝑡 (𝑐œ𝑢𝑟 𝑑𝑟𝑜𝑖𝑡) = 𝐷é𝑏𝑖𝑡 (𝑐œ𝑢𝑟 𝑔𝑎𝑢𝑐ℎ𝑒) MANUELIE MÉGANE Débits et préssions Pressions différentes Travail fourni L’épaisseur de la paroi cardiaque n’est pas identique partout : o Plus épaisse pour le ventricule gauche que le ventricule droit ATTENTION : Les débits sont identiques mais les pressions ne le sont pas o La pression de l’aorte est beaucoup plus élevée que celle de l’artère pulmonaire § Les pressions sont plus élevées dans la circulation systémique que dans la circulation pulmonaire car les résistances à l’écoulement du sang sont plus élevées dans la circulation systémique Pour vaincre les résistances (Dites périphériques) et permettre l’écoulement du flux sanguin : o Le ventricule gauche doit élever davantage la pression hémodynamique que le ventricule droit o Le travail fourni par le ventricule gauche pendant un cycle cardiaque est plus élevé que celui du ventricule droit MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 8 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire Description Le cycle cardiaque Les cœurs droit et gauche fonctionnent de manière simultanée et cyclique 1 cycle = Phases de remplissage puis de contraction ventriculaire Suivies d’une phase de relaxation (Valves fermées) PHASE D’EJECTION VENTRICULAIRE Phase d’éjection et de remplissage ventriculaire PHASE DE REMPLISSAGE VENTRICULAIRE Ventricules CONTRACTES Pression ventricules > Pression artères o Passage de sang des ventricules vers les artères Ventricules RELÂCHÉS Pression oreillettes > Pression ventricules o Passage de sang des oreillettes vers les ventricules Valves tricuspide et mitrale FERMÉES Valves tricuspide et mitrale OUVERTES Valves sigmoïdes OUVERTES Valves sigmoïdes FERMÉES MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 9 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique II. Anatomie fonctionnelle du système cardiovasculaire La circulation lymphatique Organisation du système lymphatique C’est un autre système de convection forcée en parallèle Contrairement à la circulation sanguine, la circulation lymphatique ne forme pas un circuit circulaire (Ne forme pas une boucle) mais un réseau collecteur o Il vient se surajouter au système veineux systémique Le liquide qui circule dans les vaisseaux lymphatiques est la lymphe o Elle a pour origine l’excédent de filtration par rapport à la réabsorption : § Résidus d’eau plasmatique transféré du capillaire sanguin vers le tissu interstitiel qui n’est pas retourné dans le capillaire sanguin o Il y a un léger déséquilibre qui entraine plus de filtration que de réabsorption au niveau des capillaires de cette zone, entre le sang et les tissus périphériques o Pour compenser ce déséquilibre, cet excès d'eau ne doit pas stagner dans les tissus périphériques § Présence d’un système où les capillaires lymphatiques vont permettre de ramener dans un autre compartiment sanguin cette eau qui n’a pas été absorbée au niveau du capillaire § Il y a d'autres fonctions aussi de transport de métabolites et de lipides Ce réseau nait de capillaires lymphatiques borgnes o Possédant une partie fermée, occluse avec des systèmes de valves § Qui vont permettre de faire entrer la lymphe à l'intérieur de ses vaisseaux lymphatique) qui naissent à proximité des capillaires sanguins o Ils se réunissent ensuite pour former des vaisseaux collecteurs o Ces derniers se réunissent pour former des vaisseaux lymphatiques afférents o Présence d’un ganglion lymphatique à proximité des organes qui fait office de relai entre le vaisseau afférent et efférent o Les vaisseaux efférents se réunissent pour former 2 grands vaisseaux lymphatiques (Exemple : Canal thoracique) qui vont rejoindre la circulation sanguine dans des veines systémiques Débit très faible : 𝟑𝑳/𝟐𝟒𝒉 à comparer avec 𝟔𝑳/𝒎𝒊𝒏 pour la circulation sanguine o Quantitativement le débit lymphatique est très faible par rapport au débit cardiaque car il n'y a pas de pompe ventriculaire comme dans la circulation cardiaque o La lymphe va être propulsée uniquement de proche en proche en fonction des différences de pressions qui existent depuis l'amont vers l'aval o C’est une circulation qui est donc forcément à faible débit mais qui suffit à compenser le léger décalage qui existe entre la filtration et la réabsorption par les capillaires sanguin La lymphe Réseau collecteur lymphatique MANUELIE MÉGANE Débit du réseau lymphatique MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 10 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique III. Pressions, volumes, et débits Paramètres circulatoires : La compliance Relation entre pression et volume Tous les tissus vasculaires n’ont pas à même distensibilité pour une même variation de pression (Voir Annexe partie 1) o Certains sont très distensible o D'autres beaucoup moins o Voire pas du tout pour les capillaires La pression exercée par le volume sanguin (Vs) dans un compartiment vasculaire dépend de cette distensibilité o Plus un vaisseau est distensible, moins la pression s'élèvera au fur et à mesure que Vs augmentera à partir de sa valeur de repos (Vr) 𝚫𝐕 Pour quantifier cette capacité à se distendre on utilise une grandeur : La compliance 𝑪 = 𝚫𝑷 o Rapport de la différence des volumes vasculaires sur la différence des pressions vasculaires intérieures et extérieure § 𝚫𝐕 : 𝑽𝒔 − 𝑽𝒓 (Augmentation du volume vasculaire) § 𝚫𝑷 : 𝑷𝒗𝒂𝒔𝒄 − 𝑷𝒆𝒙𝒕 (Différence de pression entre l'état initial et l'état final de pression que l'on exerce sur la paroi) 𝑷𝒗𝒂𝒔𝒄 = 𝑽𝒔 − 𝑽𝒓 + 𝑷𝒆𝒙𝒕 𝒄 𝑷𝒆𝒙𝒕 = 𝑶 (Par convention) Différences entre artères et veines C’est une valeur qui est caractéristique d'un vaisseau donné : Artère, veine, artériole, veinule o La compliance va être d'autant plus élevée que le vaisseau est plus facilement distensible La compliance des veines systémiques en particulier (Parois minces) est environ 20 fois plus élevée que celle des artères (A parois épaisses) o Ceci leur assure une fonction de réservoir lorsque le volume sanguin total augmente (Volémie) o Rôle important quand la quantité globale de sang dans l'organisme a tendance à augmenter : § Par une modification du fonctionnement du rein, par des apports de boissons qui peuvent induire des variations du volume sanguin transitoire § Ainsi la majeure partie de ce sang en excès est stocké dans les veines systémiques - Puisqu'elles sont très faciles à dilater, à distendre pour permettre d’emmagasiner du sang Dans une moindre mesure, les artères élastiques sont distensibles lorsque la pression augmente o Ceci leur permet d’emmagasiner une partie du sang éjecté par le ventricule gauche o Lorsque la force de propulsion cardiaque s’interrompt, quand la valve aortique se ferme, la pression diminue, l’artère reprend sa forme initiale et le sang emmagasiné dans la première partie du cycle cardiaque est propulsé en aval MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 11 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique III. Pressions, volumes, et débits Paramètres circulatoires : La résistance 1/2 Débit Pression Relation entre débit et pression Le débit dans un vaisseau sanguin est déterminé par la différence de pression du sang entre les deux extrémités du vaisseau : o Force de propulsion du sang à travers le vaisseau L'opposition à l'écoulement du sang est appelée résistance vasculaire (R) Le sang devait nécessairement circuler depuis un système de haute à basse pression (Principe général) o Depuis les ventricules jusqu’aux veines L’écoulement du sang n'est pas identique d'un compartiment à l'autre o Certains compartiments laissent moins facilement le sang circuler § Cela va entraîner une perte énergétique - Une quantité d'énergie est perdue par le système du fait de la résistance à l'écoulement du sang - (Comme il y a des résistances électriques à la circulation des électrons) La résistance va permettre de relier la pression moyenne initiale 𝑷𝒊 , la pression moyenne finale 𝑷𝒇 et le débit 𝑸 : 𝑸= 𝑷𝒊.𝑷𝒇 𝑹 = 𝚫𝑷 𝑹 d’où R = (Pi – Pf)/ Q et ∆ P = Pi – Pf = Q x R) o Le débit est égal à la différence de pression entre l'entrée et la sortie de ce compartiment divisé par la résistance à l'écoulement du sang Résistance o Le débit est donc directement proportionnel à la différence de pression moyenne ∆ P pour une valeur donnée de R Quand on applique cette formule à l’ensemble de la circulation systémique : o Pi est la pression aortique moyenne (PAM) est l’entrée o Pf la pression à l’entrée de l’oreillette droite (Sortie) § Négligeable (Quelques mmHg) par rapport à PAM On peut alors écrire que : o La pression aortique moyenne est égale au produit du débit cardiaque MANUELIE MÉGANE 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒂𝒐𝒓𝒕𝒊𝒒𝒖𝒆 𝒎𝒐𝒚𝒆𝒏𝒏𝒆 ≈ 𝑸 × 𝑹 MONGA TCHOKOUAK Paramètr Paramètres circulatoires : es circulatoires : SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 12 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique III. Pressions, volumes, et débits Paramètres circulatoires : La résistance 2/2 Loi de Poiseuille : o 𝑅 dépend : § Du rayon et de la longueur du contenant - Les variations de résistance sont très sensibles aux variations de rayons qui varient en permanence en particulier dans les artérioles Résistance à l’écoulement du sang § De la viscosité 𝜼 du contenu (donc du sang) - La viscosité peut varier de façon relativement lente, elle va dépendre de la quantité de globule rouge par rapport au volume sanguin total - Viscosité du sang 3 fois supérieure à celle de l’eau 𝑹 = 𝟖𝜼𝒍/𝝅𝒓𝟒 Hématocrite : Rapport du volume globulaire par rapport au volume sanguin total 𝑯𝒕 = 𝑽𝒈𝒍𝒐𝒃𝒖𝒍𝒂𝒊𝒓𝒆 /𝑽𝒔𝒂𝒏𝒈 Les résistances dépendent de manière Relation entre viscosité et hématocrite directement proportionnelle, de la viscosité du sang : o Elle augmente fortement avec l’hématocrite Lorsque l’hématocrite s’élève à des valeurs pathologiques (Supérieures à 45 %) : o La viscosité augmente également Ce qui peut avoir des conséquences néfastes sur la fonction cardiovasculaire o L'utilisation de l'érythropoïétine peut être dangereuse : § En augmentant la quantité de globules rouges : § La quantité d'oxygène qui est stockée dans le sang augmente § La viscosité sanguine donc la résistance à l'écoulement du sang augmente ce qui est dangereux MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 13 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique III. Pressions, volumes, et débits Paramètres circulatoires : Relation entre vitesse, débit et surface 1/2 𝚫𝑷 = 𝑸 × 𝑹 𝑸=𝒗×𝑺 = Vitesse moyenne × section du vaisseau Formule 1 Aorte (S=2,5cm2 et v= 33cm/s) 5.109 Capillaires (S=2500cm2 et v=0 ,03 cm/s) o On multiplie la section d’un vaisseau par le nombre de vaisseaux pour avoir la section totale S Dans le ventricule gauche Il y a une grande différence de pression dans le ventricule gauche : o Quand il se contracte, il augmente sa pression jusqu'à 120 millimètres de mercure approximativement o Quand il se relâche sa pression est proche de la pression atmosphérique à 0 Les variations de pression sont beaucoup moins importantes dans les Dans les vaisseaux artériels Variations de pressions vaisseaux artériels o Variations entre 120 et 80 approximativement Grâce à l’élasticité de l’aorte, le flux va devenir plus continu dans les artérioles que dans les artères élastiques o Le sang circule pendant la diastole dans ces artérioles L’effondrement des pressions est lié à la résistance à l'écoulement du sang qui règne à l'intérieur des artérioles : o C’est le barrage artériolaire qui fait que la pression est beaucoup plus basse en aval qu'en amont o Car cette résistance à l'écoulement du sang s'accompagne également d'une perte énergétique, liée aux frottements des éléments du sang contre les parois, qui va se traduire par une baisse de pression en aval du barrage artériolaire MANUELIE MÉGANE Dans les capillaires Dans les capillaires la pression va varier entre 35 et 20 à peu près à 25 millimètres de mercure en moyenne Le sang circule toujours d'un système de haute pression vers un système à Dans la circulation Le débit basse pression o C'est vrai pour les artères, les artérioles et les veines § La pression dans les veinules est plus élevée que dans les veines car les pressions ont tendance à baisser jusqu’à l’oreillette droite Le débit (Q) est forcément identique dans tous les compartiments pour que le sang puisse circuler de façon efficace et ne pas être stocker dans un compartiment par rapport à un autre MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 14 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique III. Pressions, volumes, et débits Paramètres circulatoires : Relation entre vitesse, débit et surface 2/2 Relation entre vitesse circulatoire et surface Il y’a 5 x 109 capillaires dans la circulation systémique, et qui sont d'une épaisseur extrêmement petite On ne peut pas examiner la section d'un capillaire, mais de l'intégralité des capillaires additionnés les uns aux autres, et à ce moment-là comme on a un nombre considérable o On aboutit à une section globale pour l'ensemble des capillaires de 2500 cm² en moyenne donc 1000 fois plus élevé que la seule section de l’aorte Comme le débit doit être identique dans l'aorte et dans l'ensemble de ces capillaires pris comme un compartiment unique o La vitesse dans l'aorte est 1000 fois plus élevé que dans les capillaires § 33 cm par seconde dans l'aorte en moyenne - 1000 fois plus petite en moyenne dans les capillaires puisque leur section est 1000 fois plus élevé et que le débit est identique La vitesse du sang dans les capillaires conditionne la qualité des échanges du sang o La vitesse est beaucoup plus basse dans les capillaires que dans les autres compartiments en particulier dans l'artère o La vitesse très faible d’écoulement dans les capillaires sanguins est un élément favorisant les échanges La vitesse du sang dans les veines à tendance à ré augmenter puisqu’au fur et à mesure qu'on s'éloigne des capillaires et des veinules, les veines confluent entre elles et la section globale du compartiment diminue MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 15 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique III. Pressions, volumes, et débits Particularités structurales et fonctionnelles des compartiments vasculaires systémiques ARTERES (AORTE…) ARTERIOLES Principales caractéristiques structurales Riche en fibres élastiques Peu distensibles ↓ o Élastiques o Compliance non négligeable Principales conséquences physiologiques Élasticité et compliance àUn certain volume de sang est emmagasiné lors de l’éjection ventriculaire puis propulsé lors de la relaxation ventriculaire à Amortissement des variations pulsatiles de la pression et du débit sanguin en aval du coeur VEINULES VEINES Petit diamètre Riches en cellules musculaires lisses (CML) ↓ Site principal de résistance à l’écoulement du sang et diamètre, donc résistance, ajustable CAPILLAIRES Vasomotricité : Vasoconstriction (VC) par contraction des CML, vasodilatation (VD) par relaxation des CML à Régulation de la pression artérielle, des débits régionaux Paroi perméable ↓ Grande surface de section Scap = 1000 x Saorte Petit diamètre Riche en CML ↓ Résistance à l’écoulement modérée et ajustable Très nombreux Vitesse de circulation du sang faible à Favorable aux échanges (par diffusion et filtration) Vasomotricité à Régulation fine de la pression dans les capillaires Très distensibles ↓ Compliance supérieure à celle des artères (Cv = 20. Ca ) Distensibilité élevée à Stockage de sang, avec une capacité variable Pression (Moyenne) : Diminution progressive (Mais non régulière) Paramètres circulatoires Vitesse élevée Vitesse moyenne Vitesse faible Vitesse moyenne MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 16 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique IV. Vasomotricité artériolaire systémique Vasomotricité Généralités Les exemples de vasomotricité dans ce cours ne s'appliquent pas à toutes les régions de l'organisme : o Dans certains territoires vasculaires il y a un type de vasomotricité § Qui va être utile à cette région, ce tissu ou cet organe Vasomotricité : Capacité de modification du diamètre d’un vaisseau par modification de l’état de contraction des cellules musculaires lisses (CML) de sa paroi : o Vasoconstriction (VC) quand le vaisseau est contracté o Vasodilatation (VD) lorsqu’il est relâché Cette propriété est un élément essentiel pour le calcul des résistances La vasomotricité artériolaire (= Endroit où les résistances à l’écoulement du sang dans la circulation systémique qui la plus élevée) a une double fonction : o Fonction locale ou régionale : Adapter aux besoins de l’organisme la pression artérielle et le débit circulatoire dans un territoire vasculaire spécifique § Elle va donc permettre de modifier la pression ou le débit localement pour permettre à cet organe de travailler correctement o Fonction générale : Adapter la valeur des résistances périphériques totales (RPT) : § Au fonctionnement cardiaque § A la régulation de la pression artérielle systémique Rôles de la vasomotricité artériolaire IV. Vasomotricité artériolaire systémique Anatomie fonctionnelle des arterioles 1/2 Composition des vaisseaux Les artères sont composées de trois tuniques cellulaires : o La plus interne : Au contact avec le sang circulant, est l’endothélium § Entouré de la deuxième tunique : La média - Composée de cellules musculaires lisses vasculaires et de fibres élastiques o La plus externe : L’adventice § Comporte des fibroblastes synthétisant du collagène - Matrice structurant le vaisseau § Le tissu conjonctif va recevoir les nerfs qui vont pénétrés dans les vaisseaux par l'adventice MANUELIE MÉGANE Vasodilatation : o Le vaisseau est relâché parce que les cellules Vasoconstriction et vasodilatation musculaires lisses dans la tunique intermédiaire (Média) ne soient pas contractées : § Augmentation du diamètre de la lumière Vasoconstriction : o Si les mêmes cellules sont contractées, le vaisseau se contracte globalement : § Diminution de la lumière vasculaire MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 17 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique IV. Vasomotricité artériolaire systémique Anatomie fonctionnelle des arterioles 2/2 Fibres élastiques et cellules musculaires lisses Rôle physiologique des fibres élastiques de l’artère suite à sa déformation sous l’effet de l’augmentation de la pression : o Permettre que l’artère reprenne sa forme initiale lors de la décroissance de la pression § Donc la partie emmagasinée du sang éjecté par le ventricule gauche sera restituée dans la circulation sous- jacente pendant la diastole o Cette augmentation du volume systolique des artères § Joue donc un rôle d’amortissement du flux pulsatile § Permet sa transformation progressive en flux continu Les cellules musculaires lisses artériolaires jouent un rôle fondamental dans l’établissement de résistances à l’écoulement du sang, variables selon les besoins de l’organisme : o Cette variabilité du calibre des vaisseaux en fonction de l’état de contraction des cellules musculaires lisses vasculaires = VASOMOTRICITE § Les variations de calibre des vaisseaux sont beaucoup plus marquées dans les artérioles que dans les artères IV. Vasomotricité artériolaire systémique Nature et transduction des signaux reçus par les CML : Signaux régulateurs MANUELIE MÉGANE PLC : Phospholipase C – DAG : diacylglycerol – PKC : Protéine Kinase C Quel que soit le signal régulateur (Intrinsèque ou extrinsèque), l’état de contraction des CML est contrôlé par des 2nd messagers 2nd messagers Le schéma ci-dessous détaille les voies de transduction impliquées dans la contraction des CML en réponse à des signaux vasoconstricteurs : o L’angiotensine II o La noradrénaline (Récepteurs alpha) MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 18 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique IV. Vasomotricité artériolaire systémique Deuxième messager Augmentation [Ca2+] cytosolique (intracellulaire) Nature et transduction des signaux reçus par les CML : Deuxièmes messagers et réponse de la CML Réponse de la CML Contraction è VC Mécanisme Ouverture de canaux calciques de la membrane plasmique : o VOC : canaux activés par une dépolarisation o ROC : canaux contrôlés par des protéines G Ouverture de canaux calciques du réticulum endoplasmique : Activation des récepteurs de l’inositol triphosphate (IP3) Guanosine GMPc : produit par le guanylate cyclase, activée monophosphate cyclique = GMPc Adénosine monophosphate cyclique = AMPc Relâchement è VD par le monoxyde d’azote (NO) par exemple AMPc : produit, par exemple, en réponse à la fixation de prostacycline (PGI2) récepteur membranaire Diminution [Ca2+] cytosolique sur son MANUELIE MÉGANE MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 19 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique IV. Vasomotricité artériolaire systémique Régulations intrinsèques : Régulations locales (Voir Annexe partie 2) Régulations mettant en jeu des signaux internes à la paroi d’un vaisseau INTRINSEQUE à la CML INTRINSEQUE à la paroi vasculaire 3 types de régulations intrinsèques Autorégulation myogénique Hyperhémie fonctionnelle Vasodilatation dépendante du flux Organes (ex.) Reins, cerveau Muscules squelettiques Non précisé Vaisseau Artérioles Artères de calibre intermédiaire Mécanisme DIRECT : Indépendant de l’endothélium INDIRECT : Dépendant de l’endothélium Modification de métabolites ↑ Pression dans le vaisseau Stimulus ↑ Tension de la membrane plasmique des CML locaux à la suite d’une ↑ de l’activité tissulaire o ↓ PO2 o ↑ PCO2 o ↑ H+ o o ↑ lactates ↑ K+ (= ↑ acidité ↑ Débit dans le vaisseau : ) o ↑ Forces de cisaillement au niveau de l’endothélium o o ↑ [Ca2+] cytosolique Activation de la NO synthase Sécrétion d’un médiateur paracrine le monoxyde o Médiateurs locaux (Paracrines) o d’azote (NO) Prostaglandines (PGE2…), histamine, adénosine CML : Action intracellulaire du NO (liaison à une enzyme cytosolique, la guanylate cyclase) Ouverture de canaux Réponse calciques : Contraction des CML à VC Relaxation des CML : à VD MANUELIE MÉGANE o o ↑ [GMPc] Relaxation des CML à VD ↑ Résistance : Conséquences Maintien du débit local* ↓ Résistance : Augmentation du débit local ↓ Résistance : Maintien de la pression locale *Inversement en réponse à une diminution de pression transmise par l'arbre artériel, la relaxation des CML permet une diminution locale des résistances et le maintien constant du débit local. MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 20 /21 I. Principes généraux en physiologie / II. Anatomie fonctionnelle / III. Pressions, volumes et débit / IV. Vasomotricité artériolaire systémique IV. Vasomotricité artériolaire systémique Régulations extrinsèques (Voir Annexe partie 3) Régulation générale de la pression artérielle systémique HORMONALE (Signaux provenant du sang) Voie : Signal régulant la vasomotricité : Angiotensine II (Système rénine – angiotensine : SRA) Peptide issu de l’action de la rénine (Enzyme produite par les reins, dont la sécrétion est régulée) Origine Cellules cibles CML effet direct Endothélium effet indirect sur les CML NERVEUSE (Système nerveux autonome – SNA) Peptides natriurétiques Adrénaline Noradrénaline (ANP, BNP) Glandes surrénales : libération stimulée par le système sympathique Cœur CML Neuromédiateur sécrété par le système sympathique CML Fixation sur un récepteur membranaire è ↑ [Ca2+] cytosolique Mode d’action / VC L’endothélium sécrète monoxyde d’azote (NO) et prostacycline (PGI2) médiateurs paracrines agissant sur les CML Fixation sur NPR-A, un récepteur membranaire à ↑ GMPc § VD Fixation sur un récepteur membranaire : o Deux types de récepteurs : § Récepteurs alpha (α) : ↑ [Ca2+] cytosol Récepteurs béta (β) : ↑ AMPc à VC à VD Localement : Selon le tissu, VC (ex : peau, tube digestif) ou VD (Ex : Muscles squelettiques), suivant la proportion de récepteurs α ou β Globalement (A l’échelle de l’organisme), les récepteurs α sont prédominants : MANUELIE MÉGANE Conséquences vasculaires BILAN : Même si son effet est limité par l’endothélium, l’angiotensine II provoque une VC ð ↑ Résistance périphériques totales ð ↑ Pression artérielle systémique VD o VC o ↑ Résistances périphériques totale o ↑ Pression artérielle systémique Le système sympathique est ainsi responsable d’un tonus vasoconstricteur basal extrinsèque L’adrénaline prolonge l’action du système sympathique MONGA TCHOKOUAK SORBONNE UNIVERSITE 2023 - 2024 21 /21