Chapitre I Le système circulatoire

Plan du cours I. Introduction Un système circulatoire : pourquoi? Evolution des systèmes de transport II. Le cœur Anatomie La révolution cardiaque 3. La contraction du cœur Regulation de l’activité cardiaque III. La circulation sanguine Structure des vaisseaux sanguins Pression sanguine Retour veineux Microcirculation et irrigation IV. Le sang Composition coagulation V. Les maladies cardiovasculaires: La thrombose L’athérosclérose

I. Introduction 1. Un système circulatoire : pourquoi? Toutes les cellules ont besoin d’énergie (fabrication de protéines, réactions enzymatiques…) : besoin de nutriments et d’O2. Nécessité de diffuser à travers la membrane plasmique : importance de l’existence d’un milieu aqueux (subst. dissoutes circulent mieux). Organismes unicellulaires: Par diffusion : Le temps nécessaire à une substance chimique pour diffuser d’un endroit à un autre est proportionnel au carré de la distance à parcourir. Si on  d par 2 temps de diffusion  par 4 Si on  d par 3 temps de diffusion  par 9 Si on  d par 4 temps de diffusion  par 16 Il faudrait trois ans à une substance pour diffuser sur un mètre d’épaisseur!

Protistes Symétrie radiaire bilatérale 2. Evolution des systèmes de transport Classification des eucaryotes Protistes (unicellulaires) L’amibe Symétrie radiaire bilatérale Cnidaires (hydre) Cténaires Annélides Arthropodes Echinodermes chordés Arachnides Crustacés Myriapodes Insectes Cyclostomes Poissons Amphibiens Reptiles Oiseaux mammifères Vertébrés pluricellulaires

Cavité gastrovasculaire ex. des cnidaires L’Hydre d’eau douce Deux couches de cellule Pas de système circulatoire Entrée d’O2 par diffusion

b. Système circulatoire ouvert : cas des arthropodes Organes baignent dans un liquide : hémolymphe Liquide circule dans tout le corps par: Mouvements de l ’animal Vaisseau dorsal avec parties contractiles (cœurs) et ostioles

apparition du sang c. Système circulatoire fermé cas des vertébrés, annélides, certains mollusques apparition du sang

Mammifères et oiseaux: d. Le système cardiovasculaire cas des vertébrés : cœur + vaisseaux + sang Poissons: 1 oreillette 1 ventricule Circulation simple cœur -organes-cœur Amphibiens : 2 oreillettes 1 ventricule Circulation pulmonaire: cœur - poumons - cœur Circulation systémique: cœur - organes - cœur Cœur séparé par une cloison Cœur droit Cœur gauche Mammifères et oiseaux: 2 oreillettes et 2 ventricules Défaut = Peu de pression en sortant des capillaires branchiaux Défaut = mélange de sang dans le ventricule Le must du must Adapté au métabolisme élevé

I. Introduction Un système circulatoire : pourquoi? Evolution des systèmes de transport II. Le cœur Anatomie La révolution cardiaque 3. La contraction du cœur Regulation de l’activité cardiaque III. La circulation sanguine Structure des vaisseaux sanguins Pression sanguine Retour veineux Microcirculation et irrigation IV. Le sang Composition coagulation V. Les maladies cardiovasculaires: La thrombose L’athérosclérose

Péricarde : sac fibreux entourant le cœur 1. anatomie Péricarde : sac fibreux entourant le cœur Myocarde muscle cardiaque partie contractile Tissu conjonctif : isolant 2 types de cavités: Oreillettes Ventricules myocarde péricarde

Artère pulmonaire Tronc pulmonaire Aorte Veine cave supérieure Veine cave inférieure Veines pulmonaires septum 1. anatomie

Vaisseaux conduisant le sang du cœur aux organes = ARTÈRES Vaisseaux conduisant le sang vers le cœur = VEINES Vaisseaux conduisant le sang du cœur aux organes = ARTÈRES COEUR artère veine 1. anatomie

Circulation en sens unique 1. anatomie

auriculo-ventriculaires Les valvules : les sens interdits Valvules sigmoïdes Pulmonaire et Aortique Valvules auriculo-ventriculaires 1. anatomie

2. La révolution cardiaque Chaque cycle d’activité cardiaque est appelé révolution cardiaque et comprend une phase de contraction (la systole) durant laquelle le sang est chassé et une phase de relâchement, (la diastole) pendant laquelle les cavités se remplissent. Systole = contraction Systole auriculaire (les deux oreillettes se contractent) Systole ventriculaire (les deux ventricules se contractent) Diastole = relâchement Diastole générale

Débit cardiaque = Fréquence x Débit systolique Fréquence = 60 à 80 /minutes (environ) Débit systolique = 70 ml (environ) DC = 75 batt. / min. x 70 ml = 5,25 L / min. 2. La révolution cardiaque

Valvules artificielles Valvules de porc

Cellules musculaires cardiaques: 3. La contraction cardiaque Cellules musculaires cardiaques: Se dépolarisent spontanément à un certain rythme sans intervention du système nerveux. Sont normalement polarisées (extérieur de la membrane est positif par rapport à l ’intérieur négatif). La dépolarisation de la membrane provoque la contraction de la cellule. La dépolarisation d ’une cellule se transmet aux autres cellules auxquelles elle est reliée. Contraction myogène Cellules pacemaker (pace = rythme)

Les centres rythmogènes Réseaux de cellules capables de dépolarisation spontanée : les cellules pacemaker. Transmission Dépolarisation Nœud sinusal (oreillettes) Voies internodales Nœud AV (ventricules) Faisceau de His Réseau de Purkinje La dépolarisation d’une cellule d’un réseau se transmet à toutes les autres cellules du réseau. 3. La contraction cardiaque

La contraction pendant la révolution cardiaque Les cellules du nœud sinusal se dépolarisent La dépolarisation se transmet aux cellules musculaires des oreillettes Les oreillettes se contractent 3. La contraction cardiaque

La contraction pendant la révolution cardiaque La dépolarisation atteint le nœud auriculo-ventriculaire La dépolarisation se transmet au faisceau de His et aux fibres de Purkinje La dépolarisation se transmet à l ’ensemble des cellules musculaires des ventricules Les ventricules se contractent 3. La contraction cardiaque

Les oreillettes se dépolarisent ==> systole auriculaire Dépolarisation du nœud sinusal se transmet aux cellules des oreillettes Les oreillettes se dépolarisent ==> systole auriculaire La dépolarisation se transmet aux ventricules par le faisceau de His et les fibres de Purkinje Les cellules des ventricules se dépolarisent ==> systole ventriculaire 3. La contraction cardiaque

Tracé de l’électrocardiogramme. 1 mV 1 sec Onde P = Dépolarisation des oreillettes activation Onde QRS = Dépolarisation des ventricules activation Onde T = Repolarisation des ventricules récupération 3. La contraction cardiaque

P QRS Onde P = Dépolarisation des oreillettes Onde QRS = Dépolarisation des ventricules Onde T = repolarisation des ventricules 3. La contraction cardiaque

Anomalies du rythme cardiaque 3. La contraction cardiaque

Peut nécessiter la mise en place d’un pacemaker Anomalie dans le système de conduction peut entraîner des anomalies dans le déroulement de la révolution cardiaque. Peut nécessiter la mise en place d’un pacemaker 3. La contraction cardiaque

I. Introduction Un système circulatoire : pourquoi? Evolution des systèmes de transport II. Le cœur Anatomie La révolution cardiaque 3. La contraction du cœur Regulation de l’activité cardiaque III. La circulation sanguine Structure des vaisseaux sanguins Pression sanguine Retour veineux Microcirculation et irrigation IV. Le sang Composition coagulation V. Les maladies cardiovasculaires: La thrombose L’athérosclérose

a. Régulation nerveuse: Le système nerveux Le cerveau (système nerveux central) contrôle Système nerveux périphérique (ou autonome ou végétatif) sympathique parasympathique Stimulé lors du stress ou de l’effort Stimulé au repos

a. Régulation nerveuse: Le système nerveux périphérique (ou autonome) Système (ortho)sympathique T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T 1 T12 L1 L2 L3 Pupilles Glandes salivaires Cœur Bronches pulmonaires Foie Estomac Intestin grêle Glande surrénale Rein Côlon Rectum Vessie Organes génitaux Système du stress Voies cataboliques Augmentation de la fréquence cardiaque de la contraction cardiaque Neurotransmetteur : L’adrénaline

a. Régulation nerveuse: Le système nerveux périphérique (ou autonome) Système parasympathique : Pupilles Glandes salivaires Cœur Bronches pulmonaires Foie Estomac Intestin grêle Côlon Rectum Vessie Organes génitaux Processus anaboliques Mode repos Diminution de la fréquence cardiaque de la contraction cardiaque Neurotransmetteur : l’acetylcholine

a. Régulation nerveuse: Le système nerveux périphérique (ou autonome) Sympathique et parasympathique ont des effets contraires sur un organe donné. les deux systèmes sont toujours actifs en même temps. Notion de balance Parasympathique domine au repos et sympathique domine en cas de danger ou d’effort intense.

b. Régulation chimique Toute substance chimique pouvant influencer la contractibilité du muscle cardiaque est appelée agent inotrope. Agent inotrope positif : renforcement de la contraction Ex: les catécholamines, les médicaments comme la digitaline, l’atropine Agent inotrope négatif : diminution de la contractibilité Ex : l’acetylcholine, les bétabloquants

3. Régulation physique : Retour veineux Volume du sang dans les oreillettes Étirement des oreillettes Fréquence cardiaque

4. Influence de la température : Fréquence cardiaque 1 degré Fréquence de 10 à 20/ min

La fréquence cardiaque est inversement proportionnelle au volume d ’un animal: Éléphant ~ 25 / min Musaraigne ~ 600 / min Nouveau-né humain ~ 140 / min

I. Introduction Un système circulatoire : pourquoi? Evolution des systèmes de transport II. Le cœur Anatomie La révolution cardiaque 3. La contraction du cœur Regulation de l’activité cardiaque III. La circulation sanguine Structure des vaisseaux sanguins Pression sanguine Retour veineux Microcirculation et irrigation IV. Le sang Composition coagulation V. Les maladies cardiovasculaires: La thrombose L’athérosclérose

1. Structure des vaisseaux sanguins Vaisseaux sanguins formés de 3 couches de tissus = tuniques Artère Veine Valve Tunique externe (adventice) Tunique moyenne (média) Limitante élastique interne Tunique intima (endothélium) Membrane élastique Tunique média = permet la vasoconstriction et la vasodilatation

1. Structure des vaisseaux sanguins La tunique externe et la tunique moyenne disparaissent dans les plus petits vaisseaux sanguins Artériole : Capillaire : 1. Structure des vaisseaux sanguins

Pression diminue en s ’éloignant du cœur 2. La pression sanguine force que le sang exerce sur la paroi d’un vaisseau (en mm Hg). Pression diminue en s ’éloignant du cœur Le gradient de pression permet l’écoulement du sang Pression élevée La baisse la plus importante a lieu dans les artérioles Pression faible

Pression  pendant la systole ventriculaire La pression sanguine varie au cours de la révolution cardiaque : Pression  pendant la systole ventriculaire Pression  pendant la diastole (mm Hg) Pression systolique 120 Pression diastolique 80 La pression s ’exprime donc par deux chiffres. Valeur moyenne = 120 / 80 mm Hg = pression dans l’artère du bras = pression artérielle 2. La pression sanguine

du débit sanguin de la résistance  viscosité ==>  RP La pression sanguine dépend : du débit sanguin = volume de sang qui s’écoule dans le système en un temps donné (en ml/min). de la résistance = force qui s’oppose à l’écoulement du sang dans les vaisseaux. Résulte de la friction du sang sur la paroi des vaisseaux sanguins. Résistance périphérique : friction du sang sur la paroi des vaisseaux systémiques situés loin du cœur. Facteurs influençant la résistance périphérique (RP) : la viscosité du sang la longueur totale des vaisseaux le diamètre des vaisseaux  débit ==>  pression  débit ==>  pression  viscosité ==>  RP  Longueur ==>  RP  Diamètre ==> RP 2. La pression sanguine

Les artérioles : les goulets d’étranglement Muscles lisses qui permettent la vasoconstriction : augmente la pression artérielle la vasodilatation : diminue la pression Régulés par des nerfs, hormones….. Le stress par exemple, augmente la pression sanguine par une compression des artérioles. 2. La pression sanguine

3. Le retour veineux La pression dans les veines est très faible comment est assuré le retour veineux? Pression sanguine    dans les capillaires ==> pression dans les veines    Dans les veines basses, le sang n ’a pas assez de pression pour vaincre la gravité. 2 facteurs assurent le retour veineux : la pompe musculaire et la pompe respiratoire

La pompe musculaire En se contractant les muscles compriment les veines. Le sang est alors poussé vers le cœur. Des replis de la tunique interne, les valvules empêchent le sang de refluer. 3. Le retour veineux

Sang « aspiré » vers la cage thoracique. La pompe respiratoire Inspiration Dépression dans la cavité thoracique et surpression dans la cavité abdominale Sang « aspiré » vers la cage thoracique. 3. Le retour veineux

Ce qui cause une dilatation excessive des veines. Anomalies du retour veineux Mauvaise fermeture des valvules des veines peut entraîner une accumulation de sang dans les veines. Ce qui cause une dilatation excessive des veines. = VARICES Peut être causé par une pression élevée dans les veines qui entraîne à la longue un affaiblissement de la paroi. 3. Le retour veineux

Capillaires organisés en lits capillaires 4. Microcirculation et irrigation Artères Artérioles Capillaires Veinules Veines Lit capillaire Capillaires organisés en lits capillaires

Cellules de l ’endothélium Capillaires Globule rouge dans le capillaire 4. Microcirculation et irrigation

Contrôle se fait au niveau des lits capillaires: Le débit sanguin dans un organe peut varier selon l ’activité de l ’organe. Contrôle se fait au niveau des lits capillaires: Sphincters fermés Sphincters ouverts Fermeture des sphincters précapillaires ==> baisse du débit dans les capillaires 4. Microcirculation et irrigation

Par espaces entre les cellules de l ’endothélium Échanges entre le sang des capillaires et le liquide interstitiel peuvent se faire: À travers les membranes des cellules de l ’endothélium des capillaires (petites molécules et molécules liposolubles seulement). Par espaces entre les cellules de l ’endothélium Capillaire dont les cellules ont des jonctions serrées Capillaire fenestré 4. Microcirculation et irrigation

Pression hydrostatique (pression sanguine) Pression osmotique Deux forces déterminent la sortie ou l’entrée de liquide dans les capillaires: Pression hydrostatique (pression sanguine) Pression osmotique La pression sanguine diminue entre la portion artérielle et la portion veineuse du capillaire: 4. Microcirculation et irrigation

Globules rouges et grosses protéines ne peuvent pas quitter les capillaires. Le sang est hypertonique par rapport au liquide interstitiel (à cause des protéines qu’il contient). Il y a donc une pression osmotique dirigée vers l’intérieur des capillaires. 4. Microcirculation et irrigation

Côté artériel : pression dirigée vers l’extérieur Côté veineux: force dirigée vers l’intérieur

Malnutrition causant des Que se produirait-il si le sang venait à manquer de protéines? kwashiorkor Quelle force serait modifiée, la pression hydrostatique ou la pression osmotique? Si la pression osmotique du sang diminue, plus de liquide quitte les capillaires ==> œdème (accumulation d ’eau dans les tissus) Malnutrition causant des carences en protéines. 4. Microcirculation et irrigation

Au niveau des capillaires: 5. Le système lymphatique Au niveau des capillaires: Il sort plus de liquide qu’il en entre (1% ne revient pas): Retour par le système lymphatique Draine l’excès de liquide Facilite la circulation des cellules immunitaires

5. Le système lymphatique

Que provoquerait une obstruction des vaisseaux lymphatiques? Nématode responsable Éléphantiasis: obstruction des vaisseaux lymphatiques par un ver parasite

I. Introduction Un système circulatoire : pourquoi? Evolution des systèmes de transport II. Le cœur Anatomie La révolution cardiaque 3. La contraction du cœur Regulation de l’activité cardiaque III. La circulation sanguine Structure des vaisseaux sanguins Pression sanguine Retour veineux Microcirculation et irrigation IV. Le sang Composition coagulation V. Les maladies cardiovasculaires: La thrombose L’athérosclérose

Sang = plasma (liquide) + cellules (éléments figurés) 1. Composition Sang = plasma (liquide) + cellules (éléments figurés) Plasma = ~ 90% eau et 10% soluté oligo-éléments, gaz respiratoires, nutriments, déchets métaboliques protéines plasmatiques Cellules sanguines: 1. Érythrocytes (globules rouges) 2. Leucocytes (globules blancs) 3. Plaquettes sanguines Toutes les cellules sanguines sont produites dans la moelle osseuse

a. Les érythrocytes (globules rouges) Rôle : transport du dioxygène (O2) grâce à une protéine, l’hémoglobine Globules rouges (érythrocytes ou hématies) 4 à 6 millions par mm3 Pas de noyau, pas d ’organites cellulaires Pas de mitochondries (ne font que de la fermentation) Molécule d’hémoglobine Taille ~ 8 m Chaque globule contient ~ 280 millions molécules d ’hémoglobines 1 molécule d’hémoglobine peut fixer 4 molécules d’O2

Sécrétion d ’EPO par les reins Production des globules rouges (érythropoïèse) contrôlée par l ’hormone érythropoïétine (EPO) produite par les reins.  O2 au niveau des reins Sécrétion d ’EPO par les reins  Érythropoïèse dans la moelle osseuse Ex. adaptation à l ’altitude EPO prise illégalement par certains athlètes

b. Les leucocytes (globules blancs) Rôle : défense de l’organisme. immunité 5 grands types : 1. Neutrophiles 2. Éosinophiles 3. Basophiles 4. Lymphocytes 5. Monocytes

c. Les plaquettes Rôle : coagulation du sang Se forment par la fragmentation de grosses cellules de la moelle osseuse. Pas de noyau, pas d ’organites. 2 à 4 m Rôle dans la coagulation sanguine

Formation de l’activateur de la prothrombine 2. La coagulation sanguine Formation de l’activateur de la prothrombine Fibrine Prothrombine Thrombine Fibrinogène Fibrine

I. Introduction Un système circulatoire : pourquoi? Evolution des systèmes de transport II. Le cœur Anatomie La révolution cardiaque 3. La contraction du cœur Regulation de l’activité cardiaque III. La circulation sanguine Structure des vaisseaux sanguins Pression sanguine Retour veineux Microcirculation et irrigation IV. Le sang Composition coagulation V. Les maladies cardiovasculaires: La thrombose L’athérosclérose

Maladies cardio-vasculaires = 50% des décès en Amérique du Nord 1. La thrombose Maladies cardio-vasculaires = 50% des décès en Amérique du Nord Thrombose = formation d ’un thrombus (caillot) dans un vaisseau sanguin Embolie = thrombus (ou autre obstacle) pouvant se déplacer et obstruer un vaisseau étroit. Danger si le thrombus se forme dans une artère importante (artère coronaire par exemple). Se forme le plus souvent dans une veine ==> embolie pulmonaire.

2. L’athérosclérose Lésion de l’endothélium d ’une artère ==> formation d ’une plaque d’athérome dans la paroi de l ’artère. = renflement de la paroi formé d’une prolifération de cellules et de dépôts graisseux (cholestérol).

Danger si les athéromes sont dans les artères qui irriguent le cœur = artères coronaires Coronaire gauche Coronaire droite Coronaire gauche Coronaire droite 2. L’athérosclérose

==> douleur à la poitrine = angine de poitrine Effort cardiaque ==> manque d ’oxygène dans la zone au-delà du rétrécissement ==> douleur à la poitrine = angine de poitrine Athérosclérose s’accompagne souvent d’artériosclérose = durcissement des artères ce qui empire la situation 2. L’athérosclérose

Risque élevé de formation de thrombus aux endroits rétrécis. Manque d ’oxygène ==> mort des cellules cardiaques = infarctus du myocarde Peut entraîner l ’arrêt cardiaque

Hypertension = tension supérieure à 140 / 90 Obésité Sédentarité Facteurs de risque de l ’athérosclérose et de l ’infarctus du myocarde : Hérédité Taux de cholestérol élevé (relié à une consommation importante de gras saturé) Hypertension = tension supérieure à 140 / 90 Obésité Sédentarité Tabagisme Diabète 2. L’athérosclérose

Solutions possibles 1. Angioplastie coronarienne 2. L’athérosclérose

On peut aussi mettre en place un stent 2. L’athérosclérose

FIN