PHYSIOLOGIE DE L ’APPAREIL CIRCULATOIRE I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE II. LA CIRCULATION SYSTEMIQUE III. LE DEBIT CARDIAQUE IV. LA MICROCIRCULATION : CAPILLAIRE ET LYMPHATIQUE V. CIRCULATIONS LOCALES

PHYSIOLOGIE DE L ’APPAREIL CIRCULATOIRE I. PHYSIOLOGIE « Science expérimentale qui a pour but d’étudier les fonctions et régulations des êtres vivants » II. APPAREIL CIRCULATOIRE 1) ROLE * nutritif: apport des nutriments et évacuation des métabolites * transfert d ’information: coopération entre les différents groupes cellulaires 2) COMPOSITION * Sang * Cœur * Vaisseaux: artères, capillaires, veines, lymphatiques

I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Schéma Général 2) Le cœur 3) Les vaisseaux 4) La révolution cardiaque

I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE I.1 SCHEMA GENERAL DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Les moteurs : 2) Le sens d ’écoulement du sang : 3) Classification des « systèmes »: a) Grande et petite circulation : systémique/pulmonaire b) Système à haute ou à basse pression c) Circulation en série (cœur) ou en parallèle (organes) 4) Volumes, débits locaux:

Le coeur Anatomiquement unique, Fonctionnellement double La contraction cardiaque (systole) est le moteur principal !

Le coeur Pourquoi le débit cardiaque est-il continu, alors que la contraction cardiaque est intermittente ?

Les « gros » vaisseaux

L’élasticité des gros vaisseaux permet l’« effet Windkessel »

Modulation du débit d ’une pompe à eau par un caisson d ’air

66 % du débit sanguin !!, selon élasticité Fréquence cardiaque de 60 c/min 0.33 s 0.67 s 90 cc 66 % du débit sanguin !!, selon élasticité

chasse du sang vers le coeur La pompe musculaire Phase d ’appui chasse du sang vers le coeur Phase de relâchement remplissage

I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE I.1 SCHEMA GENERAL DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Les moteurs : cœur, artères élastiques, muscles 2) Le sens d ’écoulement du sang : 3) Classification des « systèmes »: a) Grande et petite circulation : systémique/pulmonaire b) Système à haute ou à basse pression c) Circulation en série (cœur) ou en parallèle (organes) 4) Volumes, débits locaux:

I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE I.1 SCHEMA GENERAL DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Les moteurs : cœur, artères élastiques, muscles 2) Le sens d ’écoulement du sang : * gradient de Pression * valves

Ao

Les valvules veineuses

I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE I.1 SCHEMA GENERAL DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Les moteurs : cœur, artères élastiques, muscles 2) Le sens d ’écoulement du sang : gradient de pression, valves cardiaques et veineuses 3) Classification des « systèmes »: a) Grande et petite circulation : systémique/pulmonaire b) Système à haute ou à basse pression c) Circulation en série (cœur) ou en parallèle (organes) 4) Volumes, débits locaux:

Petite circulation « pulmonaire » OG ==> VD * distribution * hématose * retour veineux Grande circulation « systémique » VG ==> OD * distribution * échanges * retour veineux

Capillaires 2500 cm2 Aorte 0.3 mm/s S: 2 cm2 Vit: 0.3 m/s Haute Pression « résistif » Basse Pression « capacitif » Capillaires 2500 cm2 0.3 mm/s Aorte S: 2 cm2 Vit: 0.3 m/s

Adaptation hétérométrique En série Adaptation hétérométrique du débit cardiaque « Loi de Starling » En parallèle Adaptation du débit aux besoins de l’organe

I. DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE I.1 SCHEMA GENERAL DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Les moteurs : cœur, artères élastiques, muscles 2) Le sens d ’écoulement du sang : gradient de pression, valves 3) Classification des « systèmes »: a) Grande et petite circulation : systémique/pulmonaire b) Système à haute ou à basse pression c) Circulation en série (cœur) ou en parallèle (organes) 4) Volumes, débits locaux:

Volémie: volume sanguin

Débit local = survie + fonction Cérébral 13% 750 ml/mn Coronaire 5% 250 ml/mn Rénal 22% 1200 ml/mn

Débit local = survie + fonction Cérébral 13% 750 ml/mn Débit local = survie + fonction Coronaire 5% 250 ml/mn Rénal 22% 1200 ml/mn 27% 1500 ml/mn 15% 850 ml/mn 8% 450 ml/mn (neutralité thermique)

I.2 LE CŒUR 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : muscle, valves, vascularisation, innervation, tissus de conduction 2) Anatomie fonctionnelle microscopique 3) Fonctions : pompe (couplage électromécanique) et endocrine

Pressions systoliques VD 25 mm Hg VG 120 mm Hg

Aspect des valves ventriculo-aortiques auriculo-venriculaires Valve aortique (fermée) Valve aortique (ouverte)

Vascularisation cardiaque: artères coronaires

Exploration de la vascularisation cardiaque Coronarographie

Infarctus expérimental

Innervation cardiaque « extrinsèque »

Innervation cardiaque « extrinsèque »

Innervation cardiaque « intrinsèque »: tissus nodal

Exploration de l’activité électrique du cœur ECG

Activation électrique du myocarde

ECG / Scope QRS T P ST J PR QT QRS = dépolarisation des ventricules Onde P = Dépolarisation des oreillettes T Ondes T = repolarisation des ventricules P ST J PR QT Sur cette diapositive sont rassemblés les différentes modifications que l’on peut rencontrer et qui peuvent être mis en rapport avec l’activité physique pratiquée régulièrement. Il faut insister sur ce fait : un jogging par semaine n’entraîne pas de modification ECG !!! La fréquence cardiaque : bradycardie sinusale non obligatoire ; pas de lien avec la performance : le plus souvent constaté dans les sports à fort potentiel aérobie, on peut la rencontrer chez le sédentaire ! ; Fc la plus basse rapportée = 25/min ! L’origine de la bradycardie est une augmentation du tonus parasympathique mais aussi par diminution de la Fc intrinsèque propre du nœud sinusal. Lorsque la bradycardie est importante on peut observer une compétition entre le RS et un rythme d’échappement jonctionnel et même idioventriculaire. L’onde P : peu de modification ; parfois augmentation de l’amplitude de l’onde P ou aspect en double bosse dans le territoire inf. La conduction AV : peut s’allonger chez les athlètes entraînés en endurance… jamais de BAV II de type 2 ou à fortiori de BAV III ! Toujours réversible à l’effort. Le QRS : durée souvent normal ; aspect très fréquent de BIDt ¼ à 1/3 des sportifs d’autant plus qu’il s’agit de sportifs d’endurance (jusqu’à 50 % dans cette sous-population). Il semble que ce bloc ne soit pas du comme chez le sédentaire à une lésion de la branche droite mais plutôt à une activation particulière du VD….? Critères d’HVG : 10 à 80 % des athlètes présentent les caractères classiques d’HVG électrique…L’indice de Sokolow a une mauvaise sensibilité chez l’athlète et il ne faut pas parler d’HVG sans échographie. Celle ci doit bien sûr être faite pour l’éliminer car il est possible de laisser passer de véritables CMH ! La repolarisation : L’espace QT augmente mais les sujets sont souvent bradycardes : il ne faut donc pas interpréter le QT sans tenir compte de la Fc mais la formule de Bazzet tend à surestimer le QTc chez le sportif du fait de la bradycardie… Segment ST : la sus-dénivellation du point J avec sus-ST, et grandes ondes T (syndrome de repolarisation précoce) souvent visibles dans les précordiales droites (max V3 V4). Cette anomalie semble augmenter avec le niveau d’entraînement aérobie et est corrélée avec une capacité aérobie élevée. Cette anomalie est plus souvent rencontrée chez le sportif de race noir….ATTENTION AU SYNDROME DE BRUGADA. Le sous-ST nécessite toujours une grande prudence même s’il peut se voir chez le sportif…..examens complémentaires indispensables++++ Les ondes T : rappelons que l’onde T peut-être normalement négative en DIII, avF et V1 en tout cas chez l’adulte…chez l’enfant les ondes T sont généralement négatives dans les précordiales droites… Avec l’activité physique les ondes T peuvent se négativer un peu partout ! La fréquence de cette anomalie augment là encore avec l’entraînement et l’âge ; elle est aussi plus fréquente chez le sujet de race noire. Temps de conduction AV

Les trois phases de l’activation ventriculaire

L’ECG : moyen d’étude de la conduction

L’ECG : moyen d’étude de L’ischémie, lésion, nécrose

I.2 LE CŒUR 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : muscle, valves, vascularisation, innervation, tissus de conduction 2) Anatomie fonctionnelle microscopique * hétérogénéicité cellulaire * nodales/intermédiaires/contractiles ==> automatisme, excitabilité, conductivité ==> distensibilité, contractilité 3) Fonctions : pompe (couplage électromécanique) et endocrine

STRUCTURE D ’UNE CELLULE MYOCARDIQUE I.2 LE CŒUR 2) Anatomie fonctionnelle microscopique STRUCTURE D ’UNE CELLULE MYOCARDIQUE 1) La membrane plasmatique, noyau, cytoplasme, mitochondries 2) Le système transverse ou système T : transmission de l ’influx 3) Le réticulum sarcoplasmique : stockage du calcium 4) Les myofibrilles : * microscope optique * microscope électronique - le sarcomère : unité fonctionnelle - les protéines contractiles (75%) : myosine (55)%, actine (20%)

Citernes sarcoplasmiques Membrane plasmique 1)Barrière de diffusion 2)Transport 3)Transmission de l ’information * nexus: faible résistance électrique * système transverse: face aux stries Z * disque intercalaire: filaments fins Citernes sarcoplasmiques * stockage du Calcium Myofibrilles Microscope optique * clair: I,Z * sombre: A,H,M

I.2 LE CŒUR 2) Anatomie fonctionnelle microscopique 4) Les myofibrilles : * microscope optique * microscope électronique - le sarcomère : unité fonctionnelle - les protéines contractiles (75%) : myosine (55)%, actine (20%) -les protéines régulatrices (11%) : troponine (8%) C, I, T tropomyosine (3%, amplifie) - les protéines de structure (14%) : C, M actinines

I.2 LE CŒUR 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : muscle, valves, vascularisation, innervation, tissus de conduction 2) Anatomie fonctionnelle microscopique 3) Fonctions : pompe et endocrine I. Fonction pompe A) Propriétés électriques B) Couplage électro-mécanique C) Contraction II. Fonction endocrine

« automatisme, excitabilité et conductivité » I.2 LE CŒUR A) Propriétés électriques: « automatisme, excitabilité et conductivité » 2) Automatisme et excitabilité : potentiel d’action des cellules myocardiques a) Electrophysiologie succinte de la membrane cellulaire b) Potentiel d’action des cellules myocardiques c) Transmission unidirectionelle

« automatisme, excitabilité et conductivité » I.2 LE CŒUR A) Propriétés électriques: « automatisme, excitabilité et conductivité » 2) Automatisme et excitabilité : potentiel d’action des cellules myocardiques a) Electrophysiologie succinte de la membrane cellulaire - potentiel de membrane : genèse et maintien * conductance des canaux ioniques * protéines intracellulaires - , peu diffusibles, * systèmes de transport actif b) Potentiel d’action des cellules myocardiques

« automatisme, excitabilité et conductivité » I.2 LE CŒUR A) Propriétés électriques: « automatisme, excitabilité et conductivité » 2) Automatisme et excitabilité : potentiel d’action des cellules myocardiques a) Electrophysiologie succinte de la membrane cellulaire - potentiel de membrane : - potentiel de repos : cellule excitable - potentiel d’action : variation transitoire du potentiel de membrane b) Potentiel d’action des cellules myocardiques

« automatisme, excitabilité et conductivité » I.2 LE CŒUR A) Propriétés électriques: « automatisme, excitabilité et conductivité » 2) Automatisme et excitabilité : potentiel d’action des cellules myocardiques a) Electrophysiologie de la membrane cellulaire b) Potentiel d’action des cellules myocardiques - cellules nodales - cellules ventriculaires c) Transmission unidirectionnelle

Potentiel d’action d’une fibre sinusale (nodale) automatisme : potentiel de repos faible, - 60mV dépolarisation diastolique spontanée

C’est l’effet d’une stimulation parasympathique Fc = 60 / min Fc = 40 / min C’est l’effet d’une stimulation parasympathique = BRADYCARDIE

C’est l’effet d’une stimulation sympathique Fc = 60 / min Fc = 110 / min C’est l’effet d’une stimulation sympathique = TACHYCARDIE

« automatisme, excitabilité et conductivité » I.2 LE CŒUR A) Propriétés électriques: « automatisme, excitabilité et conductivité » 2) Automatisme et excitabilité : potentiel d’action des cellules myocardiques b) Potentiel d’action des cellules myocardiques - cellules nodales: automatisme et conductivité - automatisme : potentiel de repos faible, - 60mV dépolarisation diastolique spontanée - excitabilité : - conductivité :

Potentiel d’action d’une fibre ventriculaire phase 0 : dépolarisation rapide, canaux sodiques rapides entrants - phase 1 : repolarisation, inactivation des sodiques rapides pénétration des ions chlore phase 2 : plateau de dépolarisation , canaux calciques - phase 3 : repolarisation rapide, inactivation des calciques ouverture des potassiques sortants - phase 4 : stabilité électrique, pompe Na/K ATPase et potassium

« automatisme, excitabilité et conductivité » I.2 LE CŒUR A) Propriétés électriques: « automatisme, excitabilité et conductivité » 2) Automatisme et excitabilité : potentiel d’action des cellules myocardiques c) Transmission unidirectionnelle * période réfractaire * période réfractaire absolue * période réfractaire relative

I.2 LE CŒUR 3) Fonctions : pompe et endocrine I. Fonction pompe A) Propriétés électriques B) Couplage électro-mécanique C) Contraction

COUPLAGE ELECTRO-MECANIQUE excitation/contraction 1) Schéma « chronologique » : stimulation/pot.action/entrée Ca++/force développée 2) Cycle du calcium : 1° Entrée du Ca : rôle des VOC : L stock et T couplage 2° Sortie du Ca : Ca ATPase, Na/Ca antiport, Na/K ATPase 3) Contraction , théorie du glissement des filaments

COUPLAGE ELECTRO-MECANIQUE excitation/contraction 1) Schéma « chronologique » : stimulation/pot.action/entrée Ca++/force développée C F A A : potentiel d’action C : [Ca2+] intra-cellulaire F : force de contraction temps 100 200 300 (ms)

COUPLAGE ELECTRO-MECANIQUE excitation/contraction 2) Cycle du calcium : 1° Entrée du Ca : rôle des VOC : L stock et T couplage 2° Sortie du Ca : Ca ATPase, Na/Ca antiport, Na/K ATPase

Dépolarisation du sarcolemme : arrivée du potentiel d’action Ca2+-ATPase SL SERCA Calséquestrine Tubule T DHPR Sarcolemme Échangeur Na+/Ca2+

Augmentation du Ca2+ intracellulaire SERCA Calséquestrine Tubule T DHPR Sarcolemme Troponine C Interaction actine-myosine Raccourcissement contraction

Relaxation = recapture du Ca2+ SERCA Calséquestrine Tubule T DHPR Sarcolemme

T: Transducteur membranaire, relargage du Calcium Cycle du Calcium: entrée VOC L: stockage du Calcium T: Transducteur membranaire, relargage du Calcium

Cycle du Calcium: sortie Digoxine 1) Ca ATPase 2) Echangeur Na/Ca: 75¨% 3) NaK/ATPase

I.2 LE CŒUR 3) Fonctions : pompe et endocrine I. Fonction pompe A) Propriétés électriques B) Couplage électro-mécanique C) Contraction

Théorie du glissement des filaments de Huxley

DESCRIPTION DU SYSTEME CIRCULATOIRE 1) Schéma Général 2) Le cœur 3) Les vaisseaux 4) La révolution cardiaque

GRANULES SECRETOIRES D ’ANP I.2 LE CŒUR 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : muscle, valves, vascularisation, innervation, tissus de conduction 2) Anatomie fonctionnelle microscopique 3) Fonctions : pompe (couplage électromécanique) et endocrine GRANULES SECRETOIRES D ’ANP DANS LES MYOCYTES CARDIAQUES

« artères, capillaires, veines, lymphatiques » I.3. LES VAISSEAUX « artères, capillaires, veines, lymphatiques » 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : trois tuniques concentriques : L ’adventice : nutrition, innervation La média : 3 composants L ’intima : rôle sécrétoire de l ’endothélium

I.3. LES VAISSEAUX « artères, capillaires, veines, lymphatiques » 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : trois tuniques concentriques : a) L ’intima : rôle sécrétoire de l ’endothélium b) La média : - les cellules musculaires lisses : vasomotricité - les fibres élastiques : distensibilité - les fibres collagènes : rigidité c) L ’adventice : nutrition, innervation 2) Classification fonctionnelle :

a) l’intima; l’endothélium 1) Caractéristiques de l ’endothélium * barrière vivante entre le sang et les tissus * totalité de la face interne du système CV * monocouche cellulaire aplatie dans le sens du courant * organe émetteur / récepteur: - 1500 m2 (90% microcirculation) - 2 Kg 2) Types d ’informations reçues par les récepteurs * hormonales * mécaniques (forces de cisaillement) * chimiques (activation des plaquettes et des leucocytes) 3) Lieu de contrôle * hémostase * angiogenèse * réponse inflammatoire * tonus vasculaire

I.3. LES VAISSEAUX « artères, capillaires, veines, lymphatiques » 1) Anatomie fonctionnelle macroscopique : trois tuniques concentriques : a) L ’intima : b) La média : - les cellules musculaires lisses : vasomotricité - les fibres élastiques : distensibilité - les fibres collagènes : rigidité c) L ’adventice : nutrition, innervation 2) Classification fonctionnelle :

Réservoir veineux