Physiologie Générale de l'Appareil Cardio-Vasculaire PDF

Anatomie Pr. Le Ferrec PHYSIOLOGIE GÉNÉRALE DE L’APPAREIL CARDIO- VASCULAIRE SOMMAIRE I – Anatomie générale du cœur..................................................................................

Anatomie Pr. Le Ferrec PHYSIOLOGIE GÉNÉRALE DE L’APPAREIL CARDIO- VASCULAIRE SOMMAIRE I – Anatomie générale du cœur................................................................................................................... 2 A. Cœur droit........................................................................................................................................ 2 B. Cœur gauche................................................................................................................................... 3 C. Structure du cœur............................................................................................................................ 3 II – Système de conduction intrinsèque cardiaque................................................................................... 4 III – Les vaisseaux sanguins : artères (élastiques et musculaires), artérioles, veines, capillaires....... 6 A. Les artères....................................................................................................................................... 6 B. Les artérioles.................................................................................................................................... 7 C. Les veines........................................................................................................................................ 8 D. Les capillaires................................................................................................................................... 8 IV – Généralités sur la circulation sanguine............................................................................................... 8 1 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire I – Anatomie générale du cœur Le cœur est un muscle creux qui, par sa contraction rythmique, assure la progression du sang dans les vaisseaux sanguins. Le cœur est situé dans le thorax au niveau du médiastin, entre les deux poumons et au-dessus du diaphragme. Le cœur est divisé à l’intérieur par une cloison verticale et une cloison horizontale, symbolisées ici en jaune. Cette division crée quatre cavités : deux cavités supérieures ou oreillettes et deux inférieures ou ventricules. Chaque oreillette communique avec le ventricule par un orifice appelé orifice auriculo-ventriculaire fermé par une valve. Les cavités droites sont totalement séparées des cavités gauches. Ainsi, le sang qui circule dans les cavités droites ne se mélange pas au sang des cavités gauches. Parfois, les physiologistes précisent que le cœur est constitué de deux pompes : - Le cœur droit qui reçoit le sang des organes périphériques et le pompe à travers les poumons. - Le cœur gauche qui reçoit le sang oxygéné des poumons et le pompe vers les organes périphériques. D’une manière générale, la paroi des oreillettes est moins développée que celle des ventricules. Cette différence est la conséquence de la force nécessaire pour propulser le sang dans l’ensemble du système circulatoire, à partir des ventricules. A. Cœur droit Dans l’oreillette droite débouchent : - La veine cave supérieure (VCS) - La veine cave inférieure (VCI) - Le sinus coronaire L’oreillette droite est séparée du ventricule droit par la valve tricuspide. Dans le ventricule droit, on observe l’orifice de l’artère pulmonaire, fermé par la valve sigmoïde pulmonaire. 2 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire B. Cœur gauche Dans l’oreillette gauche débouchent quatre veines pulmonaires. L’oreillette gauche est séparée du ventricule gauche par la valve mitrale. Dans le ventricule gauche, on observe l’orifice de l’aorte fermé par la valve aortique. C. Structure du cœur Le cœur est constitué par un tissu musculaire particulier : le myocarde. Le myocarde est tapissé par l’endocarde au niveau des cavités cardiaques, à l’intérieur ; et par le péricarde au niveau de sa face externe. Le péricarde est formé par le péricarde fibreux et par le péricarde séreux : - Le péricarde fibreux est un sac fibreux qui entoure totalement le cœur et qui le relie aux organes / tissus voisins. - Le péricarde séreux est constitué de deux parties et est situé entre le cœur et le péricarde fibreux : - Le péricarde pariétal qui est lié avec le péricarde fibreux. - Le péricarde viscéral qui adhère au myocarde. - Entre les deux existe un espace : une cavité péricardique. Cette organisation facilite les mouvements du cœur. Les fibres musculaires qui constituent le myocarde sont striées comme pour le muscle strié squelettique. Mais, à la différence du muscle strié squelettique, toutes les cellules sont reliées entre elles. Cette organisation permet la formation du réseau tridimensionnel de cellules appelé syncytium. Le myocarde n’est pas soumis à la volonté. Cette striation est le résultat de la disposition rigoureuse de l’actine et de la myosine. 3 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire Chez l’homme adulte, la fréquence cardiaque (FC) au repos est d’environ 70 +/- 10 bpm (battements par minute). Cette fréquence est influencée par de nombreux facteurs comme l’âge et la pathologie, l’activité physique, les sentiments, le sommeil. Le cycle cardiaque correspond à tous les phénomènes observés entre le début d’une contraction jusqu’au début de la suivante. De manière simplifiée, ce cycle correspond à trois temps : - La systole auriculaire - La systole ventriculaire - La diastole générale - La systole auriculaire dure 1/10ème de seconde. Le sang est expulsé dans les ventricules. - La systole ventriculaire dure environ 3/10èmes de seconde. Durant cette phase, les oreillettes se relâchent. La contraction des ventricules propulse le sang dans l’aorte ou l’artère pulmonaire. Cette poussée ferme également les valves auriculo-ventriculaires, ce qui évite le retour du sang dans les oreillettes et produit le premier bruit cardiaque. - La diastole générale est la période de repos général du cœur. Elle dure environ 4/10èmes de seconde. Pendant ce temps, le sang veineux provenant des veines caves ou des veines pulmonaires entre dans les oreillettes. Les valves sigmoïdes ou aortiques se ferment, évitant ainsi le retour du sang dans les ventricules. C’est le second bruit cardiaque. Le cycle cardiaque dure environ 8/10èmes de seconde, et 50% de cette durée correspond à la diastole générale. Toutes les cellules du muscle cardiaque, des oreillettes d’une part, et des ventricules d’autre part, se contractent simultanément car les cellules sont liées entre elles et communiquent via des jonctions communicantes = gap junctions. Cela explique aussi que la contraction cardiaque est toujours maximale. On dit que le cœur obéit à la loi du tout ou rien. II – Système de conduction intrinsèque cardiaque Le cœur bat automatiquement. Ce fonctionnement spontané est sous la dépendance du système de conduction intrinsèque. C’est lui qui donne au cœur son rythme de base. Le système nerveux végétatif (SNV), aussi appelé dans ce cas le système nerveux extrinsèque (SNE), n’intervient que pour moduler le rythme de base et pour l’adapter aux besoins de l’organisme. Le système de conduction intrinsèque est situé dans les parois du cœur. Il se compose du tissu nodal dont les cellules spécialisées ont des caractéristiques à la fois nerveuses et musculaires. Le tissu nodal contient divers éléments et est localisé dans les régions spécifiques du cœur : - Le nœud sino-auriculaire (ou nœud SA ou nœud sinusal) est situé au sommet de l’oreillette droite, près de l’arrivée de la veine cave supérieure. - Le nœud auriculo-ventriculaire (ou nœud AV) est situé dans le septum interventriculaire. 4 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire - Le faisceau de His est situé dans la cloison interventriculaire. - Le réseau de Purkinje est situé dans la paroi des ventricules. Le nœud sinusal, considéré comme le pacemaker cardiaque, émet automatiquement un signal électrique qui se propage dans les deux oreillettes, entraînant la contraction auriculaire, et au nœud auriculo- ventriculaire. Le nœud AV transmet le signal au faisceau de His qui possède deux branches : une droite et une gauche. L’impulsion électrique est transmise au réseau de Purkinje qui innerve les parois ventriculaires, entraînant la contraction ventriculaire. L’impulsion électrique ne peut pas être directement transmise des cellules du muscle cardiaque auriculaire vers les cellules du muscle cardiaque ventriculaire car il y a une barrière isolante appelée squelette fibreux du cœur. Il possède deux rôles : - C’est un point d’ancrage pour les valves anti-reflux - Et il empêche le contact entre les cellules des oreillettes et les cellules des ventricules. Ce squelette fibreux du cœur est donc traversé uniquement par le système de conduction intrinsèque. Par conséquent, le seul moyen que les impulsions électriques ont pour passer des oreillettes aux ventricules est le tissu nodal. Le corps est un excellent conducteur d’électricité. De ce fait, l’activité électrique générée par le système intrinsèque du cœur peut être détectée par des électrodes placées à la surface de la peau. Cela permet d’obtenir l’électrocardiogramme (ECG). Trois grandes vagues, ou ondes, séparées par des intervalles, apparaissent sur l’ECG. Chacune est associée à une partie différente du cycle de contraction cardiaque. Ainsi, sont observés : - L’onde P : activité électrique des oreillettes - L’intervalle PQ ou PR : témoin du temps de conduction entre le nœud SA et le nœud AV - L’onde QRS : enregistre l’activité électrique des ventricules - Le segment QT : témoin de la systole ventriculaire - L’onde T : représente le retour du cœur à l’état de repos Lors d’un diagnostic de pathologie ou d’intoxication, les médecins étudient la forme et la taille des vagues, le temps entre les vagues, la vitesse et la régularité des battements. 5 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire Le système de conduction intrinsèque du cœur est sous le contrôle du système nerveux extrinsèque. Ce système correspond au système nerveux végétatif. Il intervient seulement pour moduler l’activité du système de conduction intrinsèque : adaptation à la nécessité, activité physique, repos, digestion, etc. Le système nerveux végétatif ne déclenche donc pas la contraction cardiaque ! Le SNV se compose en deux parties : - Le système sympathique = orthosympathique - Le système nerveux parasympathique Le parasympathique exerce une action permanente de ralentissement du cœur. Il s’agit d’un cardio- modérateur. Il provoque une diminution de l’amplitude de la contraction, la force des contractions, et un allongement de la vitesse de conduction de l’influx électrique par le système de conduction intrinsèque. Le système nerveux sympathique a une action intermittente. Il provoque une accélération cardiaque. C’est donc un système cardio-accélérateur. Au cours de son activation, nous observons en particulier une augmentation de l’amplitude des contractions ainsi qu’une diminution de la durée de conduction de l’influx électrique par le système de conduction intrinsèque. III – Les vaisseaux sanguins : artères (élastiques et musculaires), artérioles, veines, capillaires A. Les artères Elles conduisent le sang du cœur vers les organes. Leurs parois sont épaisses et possèdent trois tuniques concentriques : - L’intima (intérieur) : endothélium continu et lisse assurant l’étanchéité de l’artère. 6 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire - L’adventice (extérieur) : tissu conjonctif avec quelques fibres élastiques, relie l’artère au tissu conjonctif environnant. Il contient des fibres nerveuses qui commandent les cellules musculaires lisses de la media, et des vaisseaux très fins : les vasa vasorum, littéralement les « vaisseaux des vaisseaux » qui assurent la nutrition de la paroi des grosses artères. - Entre l’intima et l’adventice, on retrouve la media. La media est constituée par les cellules musculaires lisses et des fibres élastiques. Les cellules musculaires contrôlent le diamètre de l’artère. Selon la quantité de cellules musculaires lisses et de fibres élastiques dans la media, on distingue : - Les artères élastiques : grandes artères à proximité du cœur (ex : aorte) - Les artères musculaires : (ex : artères carotides) Les artères élastiques ont leur media très riche en fibres élastiques concentriques. Ces fibres sont formées d’élastine. Elles emmagasinent une partie de l’énergie cardiaque durant la systole ventriculaire. Durant la diastole, cette énergie est restituée au sang, ce qui permet de maintenir sa progression dans l’artère, valves sigmoïde, pulmonaire et aortique étant closes, même si le cœur est au repos. Les artères musculaires sont très nombreuses et dirigent le sang vers les différents organes. La richesse en cellules musculaires lisses de la media permet à ces artères de moduler le débit sanguin. B. Les artérioles Dans les organes ou les tissus, les artérioles font le lien entre les artères musculaires et les capillaires regroupés, appelés parfois « lit capillaire ». Elles possèdent une structure simplifiée en comparaison avec les artères. Diamètre inférieur à 0,3mm. Media avec 1 à 3 couches de cellules musculaires lisses. Adventice très fine. Leur position dans la circulation en fait des éléments clés dans la régulation des débits sanguins dans les lits capillaires et l’élément essentiel responsable de la résistance périphérique à l’écoulement sanguin, donc essentiel à la régulation de la pression artérielle. 7 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire C. Les veines Elles drainent le sang des organes vers le cœur. Leur structure est proche de celle des artères et possède trois tuniques : - L’intima : dans certaines veines, elle possède des plis en forme de nids de pigeon ou valvules. Leur fonction est de forcer le sang à circuler dans un sens unique, donc vers le cœur. C’est le cas par exemple des veines des membres inférieurs. - La media est moins développée que dans les artères. Elle contient moins de cellules musculaires lisses et de fibres élastiques, ce qui rend leur paroi plus facilement déformable. Leur compliance, c’est-à-dire leur déformabilité, est donc beaucoup plus grande que celle des artères. - L’adventice est une mince couche de tissu conjonctif. D. Les capillaires Regroupés, ils forment les lits capillaires. Ce sont des vaisseaux microscopiques reliant les artères et les veines. C’est uniquement à leur niveau que des échanges existent entre le sang et les tissus environnants. Leur diamètre est très petit : environ 1/100ème de mm. Leur paroi fine (2 à 4 µm) est formée par une seule couche de cellules. Il y a différentes catégories de capillaires : - Les capillaires continus (peau et muscles) : endothélium continu. - Les capillaires fenestrés (intestin grêle, reins, glandes endocrines) : leur endothélium possède des pores et des ouvertures pour permettre une plus grande perméabilité. - Les capillaires sinusoïdes (foie, moelle osseuse, tissu lymphoïde) : leur endothélium et leur lame basale sont intermittents. Cela facilite les échanges entre le sang et le tissu environnant. IV – Généralités sur la circulation sanguine 8 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire Le sang est propulsé du secteur à haute pression (qui correspond au ventricule gauche en systole, aux artères et artérioles) vers le secteur à basse pression (qui correspond au réseau veineux, au cœur droit, aux vaisseaux pulmonaires, à l’oreillette gauche et au ventricule gauche en diastole). Le volume total de sang (4,5 à 5,5 litres) se trouve : - A 80% environ dans le secteur à basse pression - A 12% dans le secteur à haute pression - A 8% dans les capillaires. Grâce à sa grande extensibilité (compliance) et à sa forte capacité (volume), le système à basse pression sert de réservoir sanguin mobilisable. Le débit cardiaque Q est exprimé en mL/min. Il est égal au produit de la fréquence cardiaque FC (exprimée en bpm) par le volume d’éjection systolique VES c’est-à-dire le volume de sang éjecté du ventricule (exprimé en mL). Par définition, le VES est la différence entre le volume de sang dans les ventricules remplis en fin de diastole ou volume télédiastolique (VTD) et le volume de sang restant dans le ventricule en fin de systole ou volume télésystolique (VTS). Soit : Q = FC x VES = FC x (VTD – VTS) Avec Q en mL/min ; FC en bpm ; VES en mL ; VTD en mL ; VTS en mL Au repos, pour un sujet normal, le débit cardiaque se situe entre 5 et 6 L/min. Le cœur propulse le sang dans les vaisseaux sanguins. Le sang veineux arrive par les veines caves dans l’oreillette droite, passe ensuite dans le ventricule droit pour être propulsé via l’artère pulmonaire dans les poumons. °Circulation pulmonaire ou petite circulation. Le sang retourne à l’oreillette gauche par les veines pulmonaires puis passe dans le ventricule gauche. Le sang est ensuite propulsé dans l’aorte. °Circulation systémique ou grande circulation, qui oriente le sang vers les différentes parties du corps. Ainsi, par exemple, au repos, environ 13% du débit cardiaque alimente la circulation cérébrale, 3% la circulation cardiaque, 20% la circulation rénale. Bien entendu, ces débits sont adaptés en fonction des besoins. La circulation pulmonaire, qui reçoit l’ensemble du débit cardiaque, est responsable de 9 Anatomie Physiologie générale de l’appareil cardio-vasculaire l’oxygénation du sang et l’élimination du CO2. La circulation systémique est responsable de la distribution du sang dans tout le corps. D’un point de vue général, le sang circule des artères aux capillaires puis aux veines. Néanmoins, il existe des exceptions. Ainsi, par exemple, dans le système porte hépatique, le sang circule des capillaires entériques (= de l’intestin) en direction de la veine porte, puis est dirigé dans les capillaires hépatiques qu’on appelle également sinusoïdes hépatiques. Dans ce cas, on a deux réseaux de capillaires ou lits de capillaires séparés par une veine. 10