LE SYSTÈME CARDIOVASCULAIRE

LE SYSTÈME CARDIOVASCULAIRE
ANATOMIE PHYSIOLOGIE LE SYSTÈME CARDIOVASCULAIRE

LE SYSTEMECARDIO-VASCULAIRE
1.Le système circulatoire - Cœur - Vaisseaux sanguins

2.Le système lymphatique -les ganglions lymphatiques -les vaisseaux lymphatiques

Les deux systèmes communiquent entre eux, et ils sont intimement associés. Le coeur pompe le sang dans deux systèmes de vaisseaux sanguins anatomiquement séparés: • la circulation pulmonaire • la circulation systémique. Le côté droit du coeur envoie le sang vers les poumons (dans la circulation pulmonaire) où se produit un échange gazeux, le CO2 (gaz carbonique) quittant le sang pour entrer dans les alvéoles pulmonaires tandis que l’O2 (oxygène) quitte les alvéoles pulmonaires pour entrer dans le sang. Le côté gauche du coeur envoie le sang dans la circulation systémique, qui le distribue au reste du corps. Là, les déchets tissulaires passent dans le sang pour être excrétés, les cellules corporelles extraient du sang leur nutriments et l'oxygène contenus dans le sang. Le système circulatoire assure un flux continu de sang à toutes les cellules corporelles, et il fait l'objet d'ajustements physiologiques constants afin de maintenir un apport sanguin adéquat. Si l'apport en oxygène et en nutriments aux cellules corporelles devient inadéquat, des lésions tissulaires apparaissent,et la mort cellulaire peut survenir.

VAISSEAUX SANGUINS Résultats attendus de l'étude Après avoir étudié ce paragraphe, vous devriez être capable : □ de décrire les structures et les fonctions des artères, des veines et des capillaires, □ d’annoter les schémas de la circulation générale, □d'expliquer les relations entre les différents types de vaisseaux sanguins, □ d'indiquer les principaux facteurs contrôlant le diamètre des vaisseaux sanguins, □ d'expliquer les mécanismes des échanges de nutriments, de gaz et de déchets entre le sang et les tissus.

Le coeur envoie le sang dans des vaisseaux dont la structure, la taille et la fonction sont divers; il en existe plusieurs types : artères, artérioles, capillaires, veinules et veines. Artères et artérioles Ce sont des vaisseaux sanguins qui transportent le sang oxygéné dans la circulation systémique ou la grande circulation. Leur taille est très variable; leur paroi comporte trois couches: -la tunique adventitielle ou adventice, la plus superficielle, faite de tissu fibreux (NdT : fibroblastes orientés dans le sens du vaisseau et fibres de collagène) -la média, couche moyenne faite de cellules musculaires lisses orientées de façon circulaire, et de tissu élastique -l’intima, la plus interne, faite d'un épithélium pavimenteux appelé endothélium. La quantité de tissu musculaire et de tissu élastique des artères dépend de la taille de celles-ci. Dans les grosses artères, appelées parfois artères élastiques (NdT : ou artères de conduction), la média comporte relativement plus de tissu élastique que de tissu musculaire. Cette proportion se modifie progressivement des plus grosses artères aux plus petites, les artérioles, où la média est faite presque entièrement de muscle lisse. Les artères ont des parois plus épaisses que les veines, ce qui leur permet de supporter la pression élevée du sang artériel.

Artères anastomotiques et artères terminales Les artères anastomotiques forment un lien entre les principales artères vascularisant un territoire, par exemple de la paume des mains ou la plante des pieds, le cerveau, les articulations ou, a un moindre degré, le muscle cardiaque. Si une artère vascularisant un territoire est occluse, les artères anastomotiques fournissent une circulation collatérale (NdT : permettant au sang d'irriguer plus ou moins le territoire de l'artère bouchée). Cette circulation collatérale a d'autant plus de chance d'amener un apport de sang adéquat au territoire de l'artère occluse que l'occlusion se produit plus progressivement, laissant le temps aux artères anastomotiques de se dilater. Les artères terminales sont des artères sans anastomoses, ou celles au-delà (dans le sens du flux sanguin) de l'anastomose la plus distale; c'est le cas par exemple de l'artère centrale de la rétine ou des branches du cercle de Willis dans le cerveau. Quand une artère terminale est occluse, les tissus qu'elle vascularise meurent car il n'y a pas d'apport sanguin substitutif.

Veines et veinules Les veines sont les vaisseaux sanguins qui ramènent au coeur le sang sous basse pression. Les parois des veines sont plus minces que celles des artères, tout en ayant les mêmes trois couches tissulaires. Elles sont plus minces car il y a moins de tissus musculaire et élastique dans leur média. Quand on les coupe, les veines se collabent, alors que les artères, à parois plus épaisses, restent ouvertes. Quand une artère est coupée, du sang jaillit à haute pression, tandis que du sang s'écoule plus lentement, de façon continue, d'une veine coupée. Certaines veines possèdent des valvules, empêchant le reflux du sang et assurant son écoulement vers le coeur. Les valvules sont abondantes dans les veines des membres, en particulier dans celles des membres inférieurs où le sang doit parcourir une distance considérable contre la pesanteur quand l'individu est debout. Les valvules manquent dans les veines de très petit calibre ainsi que dans les veines de gros calibre du thorax et de l'abdomen. Ces valvules sont faites par deux replis de l'intima, renforcés par du tissu conjonctif. Ces replis sont semi-lunaires, avec une concavité dirigée vers le coeur. Les veines les plus petites sont appelées veinules.

Capillaires et sinusoïdes Les plus petits artérioles se résolvent en un certain nombre de très fins vaisseaux appelés capillaires. La paroi capillaire est faite d'une unique couche de cellules endothéliales que peuvent traverser l'eau et d'autres petites molécules (NdT : la membrane basale de cet endothélium, très mince, est soutenue par un réseau lâche de fibres de réticuline; les capillaires n'ont ni média ni adventice). Les cellules du sang et les grosses molécules, telles que les protéines plasmatiques, ne traversent pas normalement la paroi capillaire. Les capillaires forment un vaste réseau de minuscules vaisseaux réunissant les plus petites artérioles aux plus petites veinules. Leur diamètre est à peu près celui d'un érythrocyte (7 µm). Le lit capillaire est le siège d'échange de substances entre le sang et le liquide tissulaire (liquide interstitiel) qui baigne les cellules corporelles. Les sinusoïdes sont plus larges que les capillaires; ils ont des parois extrêmement minces séparant le sang des cellules voisines. Certains présentent des espaces distincts entre leurs cellules endothéliales. Des macrophages phagocytaires peuvent se trouver parmi les cellules endothéliales, ce qui est le cas par ex. des cellules de Kupffer du foie. Des sinusoïdes sont présents dans la moelle osseuse, les glandes endocrines, la rate et le foie. En raison de leur grande lumière, la pression dans les sinusoïdes est plus basse que dans les capillaires, et le flux sanguin y est plus lent.

Contrôle du diamètre des vaisseaux sanguins Tous les vaisseaux sanguins, à l'exception des capillaires, ont des fibres musculaires dans leur média, fibres recevant des nerfs du système nerveux autonome. Ces nerfs naissent du centre vasomoteur ou centre cardio-vasculaire, situé dans le bulbe (NdT : ce centre, bilatéral, est situé dans la substance réticulée du bulbe et du tiers inférieur du pont); ils modifient le diamètre de la lumière des vaisseaux sanguins, contrôlant ainsi le volume du sang que ces vaisseaux contiennent. Les artères de moyen et de petit calibre ont plus de muscle que de tissu élastique dans leur paroi. Dans les grosses artères, telles que l'aorte, la couche moyenne est faite presque entièrement de tissu élastique. Cela veut dire que les petites artères et les artérioles répondent à la stimulation nerveuse, alors que le diamètre des grosses artères varie en fonction de la quantité de sang qu'elles contiennent.

Vasodilatation et vasoconstriction Le muscle lisse de la média des vaisseaux sanguins a une innervation sympathique. La plupart des vaisseaux sanguins n ’ ont pas d'innervation parasympathique, et par conséquent le diamètre de la lumière vasculaire ainsi que le tonus du muscle lisse vasculaire sont déterminés par le degré de stimulation du sympathique. Il y a au repos un certain degré de stimulation nerveuse du muscle lisse vasculaire (appelée tonus vasoconstricteur sympathique : NdT), qui peut donc être augmentée ou diminuée. La baisse de la stimulation entraîne le relâchement du muscle lisse, ce qui amincit la paroi et augmente le diamètre de la lumière vasculaire. Ce processus, appelé vasodilatation, entraîne une augmentation du flux sanguin sous moindre résistance. Inversement, quand l'activité nerveuse augmente, le muscle lisse de la média se contracte, ce qui épaissit la paroi et réduit la lumière vasculaire; ce processus est appelé vasoconstriction. Les vaisseaux sanguins principalement responsables de la résistance au flux sanguin sont les petites artérioles, dont la paroi est faite essentiellement de muscle lisse. Une petite modification de leur lumière entraîne un changement important de l'apport sanguin dans leur territoire. Les artérioles opposent une résistance dite périphérique à l'écoulement du sang, et elles sont par conséquent appelées vaisseaux de résistance. Cela est important dans la régulation de la pression artérielle. La résistance à l'écoulement des fluides dans un tube est déterminée par trois facteurs : le diamètre du tube, la longueur du tube, et la viscosité du fluide considéré. La résistance périphérique est le principal facteur influençant l'écoulement du sang dans les vaisseaux artériels. La longueur des vaisseaux et la viscosité du sang jouent aussi un rôle, mais elles sont constantes chez le sujet sain, et elles ne sont pas des déterminants significatifs des modifications du flux sanguin.

Autorégulation L'accumulation de métabolites dans les tissus locaux influence aussi le degré de dilatation des artérioles. Ce mécanisme assure l'accroissement ou la diminution du flux sanguin en fonction des besoins tissulaires. Lors de l'exercice physique, de l'acide lactique s'accumule dans les muscles en activité, et entraîne une vasodilatation locale. Une vasodilatation succède à un épisode de réduction du flux sanguin tissulaire responsable d'hypoxie locale lors d'une atteinte tissulaire, dans l'inflammation par ex., des médiateurs tels que l'histamine, des prostaglandines et la bradykinine, entraînent une vasodilatation; il en est de même quand la circulation d'organes vitaux, tels que le cerveau et le coeur, est menacée.

LE COEUR

Résultats attendus de l'étude Après avoir étudié ce paragraphe, vous devriez être capable: □ de décrire la structure du coeur et sa position dans le thorax □ de tracer la circulation du sang dans le cœur et dans les vaisseaux sanguins corporels □ de schématiser le système de conduction du coeur □ de mettre en relation l'activité électrique du système de conduction et le cycle cardiaque □ de décrire les principaux facteurs déterminant le rythme cardiaque et l'éjection cardiaque.

Le cœur est un organe musculaire creux grossièrement conique. Il a environ 10 cm de long, et sa taille est à peu près celle du poing de son possesseur. Il pèse environ 225 g chez la femme, 300 g chez l'homme. Position Le cœur repose dans la cavité thoracique, où il se situe dans le médiastin, entre les poumons. Il est oblique, un peu plus à gauche qu'à droite; il présente une base en haut, une pointe (ou apex) en bas. L'apex est à environ 9 cm à gauche de la ligne médiane, au niveau du 5e espace intercostal gauche, c'est-à-dire un peu au-dessus du mamelon et légèrement plus près de la ligne médiane que celui-ci. La base siège au niveau de la 2e côte.

Organes en rapport avec le cœur En bas : l'apex repose sur le centre tendineux du diaphragme. En haut : se trouvent les gros vaisseaux sanguins (NdT : vaisseaux de la base), c'est-à-dire l'aorte, la veine cave supérieure, l'artère pulmonaire et les veines pulmonaires. En arrière : se situent l'oesophage,la trachée, les bronches souches droite et gauche, l'aorte descendante, la veine cave inférieure et les vertèbres thoraciques. Latéralement : le cœur est en rapport avec les poumons; le poumon gauche recouvre le bord gauche du cœur. En avant : siègent le sternum, les côtes et les muscles intercostaux.

Le cœur comporte trois couches tissulaires : Le péricarde Le péricarde est constitué par deux sacs. Le sac externe est de tissu fibreux, le sac interne est fait d'une double couche de membrane séreuse. Le sac externe fibreux est en continuité avec l'adventice des gros vaisseaux de la base, et il adhère en bas au diaphragme. Sa nature fibreuse, non élastique, empêche la surdistension du coeur. La couche externe de la membrane séreuse, ou péricarde pariétal, recouvre le sac fibreux. La couche interne, ou péricarde viscéral, ou épicarde, est en continuité avec le péricarde pariétal, et adhère au muscle cardiaque. Une disposition semblable, en double membrane délimitant un espace clos, elle est aussi celle de la plèvre, membrane entourant les poumons. La membrane séreuse est faite de cellules épithéliales plates. Elle sécrète un liquide séreux dans l'espace entre les péricardes pariétal et viscéral, qui permet le glissement des feuillets l'un sur l'autre quand le cœur bat. L'espace entre les péricardes pariétal et viscéral n'est que potentiel (virtuel). Chez le sujet normal, ces deux feuillets péricardiques sont étroitement associés, séparés seulement par un mince film de liquide séreux.

Le myocarde Le myocarde est constitué par du tissu musculaire spécialisé, qui n'est présent que dans le cœur. Il n'est pas sous le contrôle de la volonté mais, comme les muscles squelettiques, il a des bandes transversales visibles à l'examen au microscope. Chaque fibre (cellule) myocardique a un noyau et une ou plusieurs branches. La terminaison des cellules musculaires et de leurs branches est en contact très étroit avec la terminaison et les branches des cellules adjacentes. Au microscope, ces jonctions, ou disques intercalaires (NdT : ou stries scalariformes), sont des lignes plus épaisses et plus sombres que les bandes transversales. Cette disposition donne au muscle cardiaque un aspect de feuillet. En raison de la continuité bout à bout des fibres, chacune d'elles ne nécessite pas une innervation propre; Quand un influx est déclenché, il se propage de cellule à cellule en passant par les branches et les disques intercalaires, diffusant ainsi à l'ensemble du muscle cardiaque dont il entraîne la contraction. La disposition en feuillet du myocarde permet aux oreillettes et aux ventricules de se contracter de façon coordonnée et efficace. Le myocarde a sa plus grande épaisseur à l'apex, et celle-ci va en diminuant de l'apex à la base . Ceci traduit la contribution de chaque chambre au travail du cœur pour éjecter le sang qu'il contient. Le ventricule gauche est le plus épais. Les oreillettes sont séparées des ventricules par un anneau de tissu fibreux qui ne conduit pas les impulsions électriques. Par conséquent, quand une onde d'activité électrique s'est propagée au myocarde des oreillettes, elle ne peut diffuser directement du myocarde auriculaire au myocarde ventriculaire; cette onde doit cheminer par le tissu de conduction allant des oreillettes aux ventricules en passant à travers le tissu fibreux, pour diffuser ensuite au myocarde ventriculaire.

Endocarde Il recouvre la face interne du myocarde et les valves cardiaques. C'est une membrane fine, lisse et luisante, permettant au flux sanguin de s'écouler facilement à l'intérieur du coeur. Elle est faite de cellules épithéliales plates, en continuité avec l'endothélium des gros vaisseaux de la base.

Intérieur du coeur Le cœur est divisé en deux parties, droite et gauche, par le septum cardiaque , fait de myocarde recouvert d'endocarde sur ses deux faces. Après la naissance, le sang ne peut pas passer d'un côté à l'autre à travers le septum. Chaque côté est divisé par une valve atrioventriculaire (ou auriculoventriculaire) en une chambre supérieure, l'atrium ou oreillette, et une chambre inférieure, le ventricule . Chaque valve atrioventriculaire est formée par un repli de l'endocarde renforcé par un peu de tissu fibreux. La valve atrioventriculaire droite (valve tricuspide) a trois valvules, ou cuspides, alors que la valve atrioventriculaire gauche (valve mitrale) en a deux. La valve entre l'oreillette et le ventricule correspondant s'ouvre et se ferme passivement, en fonction des modifications de pression dans les cavités cardiaques. Elle s'ouvre quand la pression dans l'oreillette est plus grande que celle dans le ventricule. Pendant la systole ventriculaire (contraction synchrone des deux ventricules), la pression dans les ventricules s'élève au-dessus de celle dans les oreillettes, et les valves se ferment, empêchant le reflux du sang des ventricules aux oreillettes. Durant la systole ventriculaire, les valves ne se projettent pas dans les oreillettes car elles sont retenues par des cordes tendineuses, appelées cordages tendineux (chordae tendineae), qui vont de la face inférieure des valvules à de petites projections du myocarde recouvertes d'endothélium appelées muscles papillaires .

Flux du sang dans le cœur Les deux plus grosses veines du corps, les veines caves inférieure et supérieure, vident leur sang dans l'oreillette droite. Ce sang passe ensuite par la valve atrioventriculaire droite, gagne le ventricule droit, d'où il est envoyé dans le tronc de l'artère pulmonaire (seule artère de l'organisme à véhiculer du sang désoxygéné). L'orifice de l'artère pulmonaire (NdT : ou orifice pulmonaire) présente la valve pulmonaire, faite de trois valvules semi-lunaires (NdT : dites aussi valvules sigmoïdes). Cette valve empêche le reflux de sang de l'artère pulmonaire dans le ventricule droit quand le muscle ventriculaire se relâche. Après avoir quitté le coeur, le tronc de l'artère pulmonaire se divise en deux branches, les artères pulmonaires droite et gauche, qui transportent le sang veineux aux poumons, où se produisent des échanges gazeux: le dioxyde de carbone est excrété, et de l'oxygène est absorbé. De chaque poumon partent deux veines pulmonaires, qui ramènent du sang oxygéné dans l'oreillette gauche. Le sang passe alors à travers la valve atrioventriculaire gauche (valve mitrale) pour gagner le ventricule gauche; de là, il est éjecté dans l'aorte, qui est la première artère de la circulation générale. L'orifice de l'aorte présente la valve aortique, formée par trois valvules semi-lunaires (ou sigmoïdes). Le tronc pulmonaire (ou tronc de l'artère pulmonaire) quitte le cœur à la partie haute du ventricule droit, tandis que l'aorte quitte le coeur à la partie haute du ventricule gauche.

De cette séquence d'événements, on peut voir que le sang passe du côté droit au côté gauche du coeur via la circulation pulmonaire. Cependant, il convient de noter que les deux oreillettes se contractent en même temps, et que cette contraction auriculaire est suivie par la contraction simultanée des deux ventricules. Le myocarde des oreillettes est très mince par rapport à celui des ventricules. Ceci est compatible avec l'importance du travail que chacun effectue. Les oreillettes, aidées habituellement par la pesanteur, ne propulsent le sang qu'aux ventricules à travers les valves auriculoventriculaires, alors que les ventricules envoient activement le sang aux poumons (ventricule droit) et à l'ensemble du corps (ventricule gauche). La couche musculaire du ventricule gauche est la plus épaisse.

Vascularisation du cœur Apport artériel : Le coeur reçoit du sang par les artères coronaires droite et gauche, qui naissent de l'aorte juste au-dessus de la valve aortique . Les artères coronaires reçoivent environ 5 % du sang éjecté du cœur par l'aorte à chaque systole, alors que le cœur ne représente qu'une proportion bien plus faible du poids du corps. Cet important apport de sang, en particulier au ventricule gauche, souligne l'importance du coeur dans les fonctions corporelles. Les artères coronaires pénètrent dans la paroi du coeur, où elles se résolvent en un vaste réseau de capillaires. Drainage veineux: La plus grande partie du sang veineux myocardique est collectée dans plusieurs petites veines, qui se réunissent pour former le sinus coronaire s'ouvrant dans l'oreillette droite. Le reste passe directement dans les chambres cardiaques par de petits canaux veineux.

Système de conduction du cœur Le myocarde contient de petits groupes de cellules neuromusculaires spécialisées, qui initient et conduisent les impulsions responsables des contractions coordonnées et synchronisées du muscle cardiaque (NdT : ces cellules constituent le « tissu de conduction myocardique » ou « tissu nodal »); ce tissu est doué d'automatisme, car il est capable de générer spontanément et régulièrement des influx nerveux. Noeud sino-atrial : On l’appelle également noeud SA ou nœud sinusal, nœud sino-auriculaire, nœud de Keith et Flack. Cette petite masse de cellules spécialisées est située dans la paroi de l'oreillette droite, près de l'orifice de la veine cave supérieure. Le nœud SA est le stimulateur (« pacemaker ») du coeur, car il déclenche normalement des impulsions à un rythme plus rapide que ne le font les autres groupes de cellules neuromusculaires du tissu de conduction.

Noeud atrioventriculaire : On l’appelle également noeud AV, nœud auriculoventriculaire, nœud d'Aschoff-Tawara. Cette petite masse de tissu neuromusculaire est située dans le septum inter-auriculaire (NdT : qui sépare les deux oreillettes), près des valves atrioventriculaires. Normalement, le nœud AV est stimulé par des impulsions ayant parcouru le myocarde auriculaire. Cependant, il est capable également de générer des influx entraînant la contraction des ventricules, mais le fait à un rythme plus lent que le nœud SA. Faisceau atrioventriculaire: Il est appelé aussi faisceau auriculoventriculaire, faisceau AV, faisceau de His. C'est une masse de fibres spécialisées provenant du nœud AV. Le faisceau AV traverse l'anneau fibreux séparant les oreillettes des ventricules puis, à la partie supérieure du septum interventriculaire, il se divise en branches droite et gauche. Dans le myocarde ventriculaire, les branches se résolvent en fibres très fines, appelées fibres de Purkinje. Le faisceau AV, ses branches de division et les fibres de Purkinje transportent des impulsions électriques depuis le nœud AV jusqu'à l'apex du myocarde, où l'onde de contraction ventriculaire débute; cette onde se propage vers le haut et latéralement, éjectant le sang dans l'artère pulmonaire et dans l'aorte.

Innervation du coeur En plus des impulsions intrinsèques générées dans le système de conduction décrit ci-dessus, le coeur est influencé par des nerfs nés dans le centre cardio-vasculaire (CCV) bulbaire, nerfs appartenant au système nerveux autonome. Il s'agit de nerfs parasympathiques et sympathiques, dont les activités sont antagonistes. Le nerf vague contient des fibres parasympathiques allant aux noeuds SA et AV, ainsi qu'au myocarde auriculaire (NdT : l'innervation parasympathique du myocarde ventriculaire et des artères coronaires est peu importante). La stimulation parasympathique (vagale) réduit la fréquence avec laquelle les impulsions naissent dans le nœud SA et ralentit la vitesse de la transmission de l'impulsion dans le nœud AV (NdT : elle ralentit donc le coeur, qui peut même s'arrêter 4 à 10 secondes, jusqu'à ce qu'une impulsion naisse plus bas, dans le faisceau de His habituellement, et entraîne la contraction des ventricules à la fréquence de 10 à 40 battements/minute; ce phénomène est appelé échappement ventriculaire); la force des contractions cardiaques est également diminuée. Les fibres nerveuses sympathiques vont aux noeuds SA et AV ainsi qu'au myocarde auriculaire et ventriculaire (NdT : en particulier au myocarde ventriculaire gauche) et aux artères coronaires. La stimulation sympathique augmente la fréquence et la force des battements cardiaques.

Facteurs affectant la fréquence cardiaque Système nerveux autonome. Comme cela a été décrit plus haut, la fréquence des battements cardiaques résulte d'un équilibre entre les activités sympathique et parasympathique, et c'est là le facteur le plus important dans la détermination de la fréquence cardiaque. Substances chimiques circulantes. L'adrénaline et la noradrénaline, hormones sécrétées par la médullosurrénale, ont le même effet que la stimulation sympathique, c'est-à-dire qu'elles accroissent la fréquence cardiaque. D'autres hormones, dont la thyroxine, l'accroissent aussi par leur effet métabolique. Certains médicaments, des gaz dissous et des électrolytes du sang, peuvent soit accélérer soit ralentir le rythme cardiaque. Position. Le rythme cardiaque est habituellement plus rapide en position debout qu'en position couchée. Exercice. Les muscles ont besoin de plus de sang quand ils sont en activité que lorsqu'ils sont au repos, et cela est obtenu par accroissement de la fréquence cardiaque et par vasodilatation sélective. États émotionnels. Pendant l'excitation, la peur ou l'anxiété, la fréquence cardiaque est accrue. D'autres effets, également par l'intermédiaire du système nerveux sympathique, peuvent être présents . Sexe. Le rythme cardiaque est plus rapide chez la femme que chez l'homme. Âge. Chez les nourrissons et les petits enfants, le coeur bat plus vite que chez les grands enfants et les adultes. Température. La fréquence cardiaque augmente et diminue avec la température corporelle. Réflexe issu des barorécepteurs.

Le cycle cardiaque Le cœur a pour fonction de maintenir une circulation sanguine constante dans tout le corps. Le cœur agit comme une pompe, et son action consiste en une série d'événements appelés cycle cardiaque . À chaque battement cardiaque, le coeur se contracte puis se relâche. La période de contraction est appelée systole et celle de relaxation diastole; le cycle cardiaque comporte une systole et la diastole qui la suit.

Stades du cycle cardiaque Le nombre normal de cycles cardiaques par minute va de 60 à 80. En prenant par exemple le chiffre 74, chaque cycle dure environ 0,8 seconde, et comporte successivement: • la systole auriculaire, ou contraction des oreillettes • la systole ventriculaire, ou contraction des ventricules • la diastole cardiaque complète, relaxation des oreillettes et des ventricules. La veine cave supérieure et la veine cave inférieure amènent du sang désoxygéné dans l'oreillette droite en même temps que les quatre veines pulmonaires amènent du sang oxygéné dans l'oreillette gauche. Les valves auriculoventriculaires sont ouvertes et du sang s'écoule dans les ventricules au travers d'elles. (NdT : 75 % du sang arrivant aux ventricules avant leur systole y est ainsi amené). Le noeud SA déclenche une onde de contraction parcourant tout le myocarde des deux oreillettes, vidant celles-ci et achevant le remplissage ventriculaire (cette contraction est la systole auriculaire, de 0,1 s; NdT : elle n'amène que 25 % du sang arrivant aux ventricules avant leur contraction). Quand l'onde de contraction atteint le noeud AV, celui-ci est stimulé, et il émet une impulsion qui se propage rapidement au muscle ventriculaire en suivant le faisceau de His, ses branches de division et les fibres de Purkinje. Cette impulsion entraîne une vague de contraction qui diffuse vers le haut, partant de l'apex du cœur et s'étendant aux parois ventriculaires, éjectant le sang du ventricule droit dans l'artère pulmonaire et celui du ventricule gauche dans l'aorte (systole ventriculaire, de 0,3 s).

La pression intraventriculaire élevée générée par la contraction ventriculaire dépasse la pression dans l'artère pulmonaire (pour le ventricule droit) et dans l'aorte (pour le ventricule gauche); cette pression amène la fermeture des valves auriculoventriculaires, empêchant le reflux de sang des ventricules dans les oreillettes. La diastole cardiaque complète fait suite à la contraction des ventricules, période de 0,4 seconde durant laquelle les oreillettes et les ventricules sont totalement relâchés. Pendant ce temps là, le myocarde récupère jusqu'à ce qu'il soit capable de se contracter à nouveau, et les oreillettes se remplissent pour préparer le nouveau cycle.

Les valves du cœur et des gros vaisseaux s'ouvrent et se ferment selon la pression dans les cavités cardiaques. Les valves AV sont ouvertes pendant que le muscle ventriculaire est relaxé lors du remplissage et de la systole auriculaires. Quand les ventricules se contractent, la pression intraventriculaire s'élève et, quand elle passe au-dessus de la pression auriculaire, les valves atrioventriculaires se ferment. Quand la pression dans le ventricule droit dépasse celle dans l'artère pulmonaire, la valve pulmonaire s'ouvre; quand la pression dans le ventricule gauche dépasse la pression dans l'aorte, la valve aortique s'ouvre; l'ouverture de ces valves permet au sang de passer du ventricule au vaisseau qui en part. Quand les ventricules se relâchent et que la pression intraventriculaire chute, le processus inverse se produit. Les valves pulmonaire et aortique se ferment d'abord, puis les valves auriculoventriculaires s'ouvrent très peu de temps après, et le cycle recommence. Cette séquence d'ouverture et de fermeture des valves permet au flux sanguin de se faire dans une seule direction .

Modifications électriques dans le coeur Les liquides et les tissus corporels étant de bons conducteurs de l’électricité, l'activité électrique dans le coeur peut être détectée en plaçant des électrodes sur toute la surface du corps. Les modalités de activité peuvent être visualisées sur un écran d'oscilloscope, ou être tracées sur du papier. L'appareil utilisé est un électrocardiographe, et le tracé est un électrocardiogramme (ECG). L'ECG normal présente cinq ondes qui, par convention, ont été appelées P, Q R, S et T . L'onde P apparaît quand l'influx né dans le noeud SA diffuse dans les oreillettes (NdT : cette onde est suivie par la contraction des oreillettes). Le complexe QRS correspond à la propagation de l'influx les ventricules (NdT : il débute juste avant la contraction ventriculaire). L'onde T correspond à la relaxation du muscle ventriculaire (NdT : plus précisément, l'onde T survient juste avant la fin de la contraction ventriculaire). Le tracé ainsi décrit est celui d'une onde partie du noeud SA, le rythme cardiaque est alors dit sinusal . La fréquence des battements d'un coeur normal en sinusal est de 60 à 100 par minute. La tachycardie est définie par une fréquence cardiaque supérieure à 100/min, bradycardie par une fréquence inférieure à 60/min. L'aspect des ondes, l'intervalle de temps entre les cycles et entre les parties du cycle, peuvent fournir des informations concernant l'état du myocarde et du système de conduction cardiaque.

Éjection cardiaque L'éjection cardiaque est l'expulsion de sang hors du coeur. Le débit (ou volume) systolique est la quantité éjectée par un ventricule à chaque contraction ventriculaire. Le débit cardiaque est la quantité de sang en litres éjectée en une minute (l/ min) par chaque ventricule. Débit cardiaque = Débit systolique x Fréquence cardiaque Chez l'adulte sain au repos, le débit systolique est d'environ 70 ml et, si la fréquence cardiaque est de 72 par minute, le débit cardiaque est de 5 1/minute. Pour faire face à la demande lors d'un exercice, il peut s'élever jusqu'à 251/min environ, et jusqu'à 351/min chez les athlètes. Cette augmentation pendant l'exercice est appelée réserve cardiaque. Quand un apport accru de sang est nécessaire pour faire face aux besoins accrus en oxygène et en nutriments, la fréquence cardiaque et/ ou le débit systolique peuvent être augmentés.

Débit systolique Le débit systolique est déterminé par le volume de sang dans le ventricule immédiatement avant qu'il ne se contracte, donc en fin de diastole (volume ventriculaire télédiastolique ou VVTD), appelé parfois précharge (NdT : la précharge est la tension passive dans la paroi ventriculaire au moment de son élongation maxima, donc en fin de diastole; elle est habituellement assimilée au VVTD, et caractérisée parfois par la pression intraventriculaire télédiastolique). Le VVTD dépend de la quantité de sang revenant au coeur par les veines caves supérieure et inférieure (retour veineux). Le VVTD accru entraîne une contraction myocardique plus forte (NdT : les fibres myocardiques sont davantage étirées ce qui, tant que l'étirement ne dépasse pas une certaine importance, augmente la force de contraction : mécanisme de Starling ou de Frank-Starling, par lequel le coeur peut remettre en circulation tout le sang veineux qui lui arrive tant que celui-ci ne dépasse pas une certaine limite); du fait de cette contraction plus forte, plus de sang est expulsé. Il en résulte une augmentation du débit systolique et du débit cardiaque. Cette capacité à augmenter le débit systolique par accroissement du VVTD est limitée : quand la limite est atteinte, c'est-à-dire quand le débit cardiaque ne plus s'accroître, le retour veineux ayant dépassé une certaine valeur, le débit cardiaque diminue et le coeur commence à défaillir.

D'autres facteurs augmentant la contraction myocardique incluent: • la stimulation accrue des nerfs sympathiques allant au cœur • des hormones, par ex. l'adrénaline, la noradrénaline, la thyroxine. Pression artérielle : Elle affecte le débit systolique en créant une résistance à l'écoulement du sang éjecté des ventricules dans les grosses artères. Cette résistance (appelée parfois post-charge) est fonction de la distensibilité, ou élasticité, des grosses artères, et de la résistance périphérique des artérioles. Volume sanguin circulant : Normalement, il est maintenu constant par les reins; si le débit systolique est déficient, le débit cardiaque et le retour veineux diminuent.

Retour veineux Le retour veineux est le déterminant majeur du débit cardiaque et, normalement, le coeur éjecte tout le sang qui lui fait retour. La force de contraction du ventricule gauche éjectant du sang dans l'aorte n'est pas suffisante pour que le sang éjecté dans les artères puisse atteindre les veines et revenir dans le cœur sous sa seule influence. D'autres facteurs sont impliqués : La position du corps : La pesanteur aide le retour veineux de la tête et du cou chez le sujet debout ou assis; elle offre une résistance au retour veineux des parties inférieures du corps, moindre chez le sujet couché à plat que chez celui dans une autre position. Contraction musculaire : Le retour en arrière du sang veineux des membres, en particulier en position debout, est prévenu par des valves veineuses. La contraction des muscles squelettiques entourant les veines profondes assure une pression sur celles-ci, poussant le sang vers le cœur. Aux membres inférieurs, cette action musculaire est appelée pompe du muscle squelettique. La pompe respiratoire : Pendant l'inspiration, l'expansion thoracique crée une pression négative dans le thorax, aidant à ramener le sang vers le coeur. En outre, quand le diaphragme descend pendant l'inspiration, la pression intraabdominale accrue pousse le sang vers le coeur.

CIRCULATION DU SANG

Résultats attendus de l'étude Après avoir étudié ce paragraphe, vous devriez être capable : □ de décrire la circulation du sang dans les poumons, en dénommant les principaux vaisseaux impliqués □ de donner la liste des artères irriguant toutes les principales structures du corps, dont le cœur lui-même □ de décrire le drainage veineux impliqué dans le retour au coeur du sang □ de décrire la disposition des vaisseaux de la circulation portale □ d'expliquer l'importance physiologique de la circulation portale.

Bien que la circulation du sang dans tout le corps soit continue, il est commode de distinguer: • la circulation pulmonaire • la circulation systémique ou générale.

Circulation pulmonaire Il s'agit de la circulation du sang du ventricule cardiaque droit aux poumons, et du retour du sang dans l'oreillette gauche. Dans les poumons, le dioxyde de carbone est excrété et l'oxygène est absorbé. L'artère pulmonaire, ou tronc pulmonaire, qui transporte du sang désoxygéné, part de la partie supérieure du ventricule cardiaque droit. Elle se dirige vers le haut et se divise en artères pulmonaires droite et gauche à la hauteur de la 5e vertèbre dorsale. L'artère pulmonaire gauche se dirige vers le hile pulmonaire gauche, où elle se divise en deux branches, une pour chaque lobe du poumon. L'artère pulmonaire droite se dirige ver le hile pulmonaire droit, où elle se divise en deux branches. La branche la plus volumineuse irrigue les lobes moyen et inférieur du poumon droit, la moins volumineuse irrigue le lobe supérieur. À l'intérieur du poumon, chaque artère se ramifie en artères plus petites puis en artérioles, prolongées par des capillaires. Les échanges gazeux se font entre le sang des capillaires et l'air des alvéoles pulmonaires. Dans chaque poumon, les capillaires contenant du sang oxygéné se réunissent et se prolongent par des veinules, qui vont former finalement deux veines. Deux veines pulmonaires quittent chaque poumon, ramenant du sang oxygéné à l'oreillette cardiaque gauche. Pendant le systole auriculaire, ce sang passe dans le ventricule gauche, qui l'éjecte dans l'aorte pendant la systole ventriculaire, l'aorte étant la première artère de la circulation générale.

Circulation systémique ou générale Le sang éjecté du ventricule gauche est transporté par les branches de l'aorte dans l'ensemble du corps, et revient à l'oreillette cardiaque droite par les veines caves supérieure et inférieure. La circulation du sang dans les différentes parties du corps sera décrite en suivant l'ordre dans lequel les artères qui l'assument sont issues de l'aorte.

Aorte L'aorte débute à la partie supérieure du ventricule gauche et, après une courte portion verticale, s'incurve en arrière et à gauche. Elle descend ensuite dans la cavité thoracique, derrière le coeur et un peu à gauche des vertèbres dorsales. Elle passe derrière le diaphragme à la hauteur de la 12e vertèbre dorsale (NdT :l'aorte passe par le hiatus aortique que l'on peut considérer comme appartenant au diaphragme, si bien que l'aorte « traverse » celui-ci) puis descend dans la cavité abdominale jusqu'à la hauteur de la 4e vertèbre lombaire, où elle se divise en artères iliaques communes droite et gauche. L'aorte donne de nombreuses branches collatérales sur tout son trajet. Certaines de ses branches sont appariées, c'està-dire qu'il y a une branche droite et une branche gauche de même nom, comme par exemple les artères rénales droite et gauche vascularisant les reins, alors que d'autres sont uniques ou non appariées, comme par ex. l'artère coeliaque.

Aorte thoracique Cette partie de l'aorte est au-dessus du diaphragme; on lui décrit trois parties (NdT : qui dessinent une crosse, d'où l'appellation crosse aortique) : l'aorte ascendante l'aorte horizontale, encore appelée arc aortique en raison de son incurvation l'aorte descendante thoracique.

AORTE ET PRINCIPALES ARTERES

VEINES CAVES ET PRINCIPALES VEINES

LE SYSTÈME CARDIOVASCULAIRE

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