Circulation sanguine (en )

La Circulation Sanguine
2 types de circulation :
système ouvert : plupart des Invertébrés, à l'exception des Annélides et Céphalopodes
système clos : Invertébrés, Annélides et Céphalopodes et tous les Vertébrés
Clos car il y a un endothélium entourant les vaisseaux sanguins qui sépare le sang du
reste du corps et permet de passer du système artériel au système veineux.
Capillaire fenestré laissant passer des petites molécules, notamment au niveau des
néphrons, formation de lymphe, ...
Capillaire artériel qui ne communique pas avec le système veineux. Au niveau de la rate on
trouve un espace interstitiel et donc que localement on a un système ouvert. On le trouve chez
certains Poissons au niveau des branchies.
I L'hémolymphe et le sang :
Le sang est d'origine mésenchymateuse (tissu embryonnaire, tissu conjonctif à l'origine
mésodermique qui donne les cellules sanguines, cartilages.)
Composition et volume sont variables selon les espèces. Cas des Poissons, le volume
sanguin est de 0,5 à 2% de la masse totale, 10% pour les Tétrapodes, 7% pour l'Homme.
Composition aussi variable chez un seul même individu. Les globules rouges sont présents
chez tous les Vertébrés mais certains Poissons polaires n'en ont pas. Chez les Reptiles, il y a un
noyau dans les globules rouges
Le sang constitue un milieu intérieur. C'est à partir des Planaires que l'on parle de milieu
intérieur avec transport des déchets organiques, nutriments, gaz.
Le transfert du gaz des sangs est assuré aussi par le cœlome qui à cependant un rôle limité.
Chez les Insectes, le sang n'a aucune fonction dans le transport des gaz. Le sang va prendre son
importance à partir du moment où la cavité cœlomique régresse.
Mise en relation des cellules éloignées dans l'organisme par le sang et l'hémolymphe.
Possibilité de produire des AG chez les Invertébrés. Possible coagulation (protéines pour former un
caillot) car ne semble exister que chez les Vertébrés. Chez les Arthropodes ce sont des protéines
qui peuvent obstruer une plaie pour former un caillot (mais ce ne sont pas les mêmes mécanismes
que ceux des Vertébrés) car la coagulation ne semble exister que chez les Vertébrés.
II Les vaisseaux sanguins :
1) Formation :
La vasculogenèse n'intervient que pendant la vie embryonnaire à l'origine de l'aorte et
du cœur.
L'hématopoïèse est la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistant
par bourgeonnement
L'angiogenèse est la formation de très nombreux vaisseaux (rein, membres, ...à et ce,
pendant toute la vie de l'individu (angiogenèse pour la formation des vaisseaux des muqueuses
utérines).
Tous les vaisseaux sanguins sont entourés d'un tissu (endothelium) et qui n'est recouvert
que secondairement par des fibres de collagène et d'élastine puis de fibres musculaires lisses
(assurant la contractilité des vaisseaux). Disposées de façon circulaires, ces fibres assurent par
vasodilatation, la distribution du sang. C'est la proportion entre les fibres musculaires et les
fibres de collagène et d'élastine qui permet de savoir si l'on a une veine ou une artère.
Les artères : fibres élastiques et musculaires en couches importantes (exemple : l'aorte
diamètre important). Les vaisseaux conducteurs ont de grandes quantités de fibres élastiques.
Artères, artérioles musculaires on a une prédominance des fibres musculaires.
Les veines : elles ont une paroi plus mince, moins de fibres élastiques, musculaires. Les
veines doivent lutter contre les lois de la pesanteur grâce à l'aide de valvules (aux jambes par
exemple).
Les capillaires : ils sont entourés de l'endothélium et de collagène évitant qu'ils ne se
dilatent. Il faut que le diamètre soit inférieur à 30µm.
3 types de capillaires (figure n°9) :
 continu endothélium ininterrompu
 fenestré endothélium variable en épaisseur percé par des pores
 sinusoïde diamètre variable mais inférieur à 30µm. De forme irrégulière, ils peuvent
s'insérer dans les amas de cellules. L'endothélium est perforé et ces trous sont plus
important que ceux au niveau de ceux fenestrés.
3 couches forme les vaisseaux (figure n°10) :
 intima : structure fine (endothélium et fibres élastiques)
 media : contenant des fibres élastiques et musculaires lisses. C'est souvent la plus
couche la plus épaisse
 adventise : fibre élastique, collagène et l'on trouve des adipocytes.
La complience : la paroi est dite ainsi car les parois vont pouvoir se dilater selon la pression mais
ne se fait pas de manière linéaire. Réaction biphasique.
1ère phase élastique de la paroi :
V/V0
V0 = volume sanguin à t
V = apport de sang supplémentaire
2ème phase élasticité moins importante car limite de résistance.
Énergie élastique emmagasinée et restituée lors de la diastole. Cela va permettre de réguler
le débit sanguin et facilité le débit du cœur. Le système artériel va constituer un réservoir de
pression mais pour un volume réduit.
Les veines ont une grande complience mais la pression est plus basse. Réservoir de
volume sous pression sanguine réduite (cela peut entraîner des varices)
(Tableau n°1) Réponse différente entre les artères et veines.
Artères plus la pression augmente plus l'écoulement est rapide
Veines plus la pression est faible plus l'écoulement est rapide
Capillaires (pression relativement faible alors que la sang coule lentement (favorable pour
les échanges)
Les propriétés fonctionnelles des vaisseaux dépendent de leur situation dans l'organisme.
Les grosses artères chez les Mammifères, elles ont des propriétés élastiques importantes et qui
diminuent au fur et à mesure de l'éloignement alors que les propriétés de contraction augmentent car
on a plus de fibres musculaires.
L'élasticité est calculée par un rapport : e/c élastine / collagène
Le collagène s'oppose à l'élasticité des vaisseaux, il établit des liaisons avec les molécules
d'élastines empêchant celles-ci de s'étirer. Le rapport e/c diminue au fur et à mesure que l'on
s'éloigne du cœur. Le collagène augmente tandis que l'élastine diminue.
2 catégories d'artères :
 Les conductrices élastiques : aorte, artère rénale, le sang est sous une pression élevée
ce qui les dilate. Leur diamètre est important 1 à 2 cm.
 Celles distributrices musculaires : la pression du sang est faible, le diamètre est plus
petit, variable de 1mm à 1cm. La média contient environ 10% de fibres élastiques.
(figure n°12)
La pression est plus faible, propriétés élastiques moins importantes que chez les
Mammifères. Les Vertébrés inférieurs le rapport e/c reste à peu près constant.
III Le cœur :
Dans le cas du cœur de la circulation sanguine, il représente une partie contractile du
système. Il agit comme une double pompe, 2 chambres pour chaque pompe. 1Ère pompe
d'amorçage de faible pression de l'oreillette vers le ventricule. La seconde est une pompe de
refoulement permettant au sang de quitter le ventricule pour rejoindre l'artère pulmonaire ou la
circulation systémique.
3 modalités : (Figure modalité du déplacement)
 Déplacement du sang par péristaltisme, onde de contraction qui pousse le sang. Il n'y a
pas de valves dans le circuit. On le trouve chez la plupart des Invertébrés, c'est généralement
le cas des systèmes circulatoires ouverts.
 Pompe volumétrique, apparition de valves, contraction de la paroi du vaisseau qui va
propulser le sang de manière uni directionnelle. Système circulatoire fermé, cas de la
plupart des Vertébrés.
 Déplacement au niveau des veines. Il y a des valves, le déplacement du sang se fait par la
contraction des muscles qui compriment les veines ce qui entraîne un déplacement du sang
vers le cœur. L'appareil circulatoire peut lutter contre la pesanteur, il facilite le retour
veineux.
Le cœur a une position variable. Il est toujours situé dans le péricarde. Dans le cas des
Poissons, des Cyclostomes, le cœur est dans le voisinage [MANQUE l'ENDROIT]. La formation du
cou chez les Tétrapodes, pousse le cœur un peu plus bas vers le tiers inférieur des poumons.
Il se forme dans les 1ères semaines de la vie de l'embryon. Ensemble de cellules
mésoblastiques (angioblastes). Ébauche cardiaque qui peut à peu évolue montrant des différences
anatomiques assez marquées entre les espèces.
Le cloisonnement du cœur va être fonction du mode de respiration, adapté par l'animal. Le
cœur est entouré d'un ensemble d'enveloppe d'épaisseurs, de constitutions, de fonctions inégales.
(Schéma structure de la paroi du cœur)
 L'endocarde : couche relativement mince, qui tapisse les différents cavités cardiaques.
Il comprend un endothélium, fibre de collagène et élastique, fibres musculaires lisses
et fibres nerveuses.
 Le myocarde : partie contractile, fibres musculaires striées, entourées de tissu
conjonctif qui le sépare de l'endocarde et l'épicarde.
 L'épicarde : couche mince
Le rythme se présente de différentes façons. Le rythme est généré par le myocarde lui même
mais l'innervation à une fonction régulatrice (cas des greffes où sans les nerfs le cœur continue de
battre). Ce rythme dépend des cellules nodales, douées de rythmicité qui peuvent conduire à la
contraction. L'autorythmicité n'appartient qu'aux cellules nodales.
(schéma de la localisation du tissu cardionecteur dans le cœur des Mammifères)
Comment les infos passent de l'oreillette droite à celle de gauche ?
Les faisceaux interatrial (réseau de Bachmann). Ce nœud sinual se trouve à proximité de
l'entrée du sinus et de l'oreillette tandis que l'autre se trouve sur le septum.
Le nœud auriculo-ventriculaire projette sur le faisceau de His. La 1ère partie est dite
pénétrante (qui fait suite au nœud et incluse dans le tissu fibreux) et la partie distale (qui est dans
la partie supérieure du septum auriculo-ventriculiare). Cette partie distale se subdivise donnant
les branches du faisceaux de His puis un faisceau à droite et un à gauche. Les propriétés de
conduction dépendant de la taille des cellules. 4 à 5µm de forme allongée sans orientation définie
cellule nœud sinusal et nœud auriculo-ventriculaire et que l'on peut différencier par un noyau
volumineux unique et peu de mitochondries.
Elles ont orientation dans le sens longitudinal au faisceaux de His. Les cellules de Purkinje
se situent dans les branches du faisceaux de His. Elles sont plus volumineuses 10 à 12 fois plus que
les autres, 1 ou 2 noyaux, le cytoplasme est riche en grain de glycogène et il y a beaucoup de
mitochondries. Très peu de matériel contractile.
IV L'hémodynamique :
Le système haute pression (artériel) vers un système de basse pression (veineux).
L'existence des valves oriente le sang et l'on peut globalement dire que l'hémodynamique dépend
des forces de pesanteur et de celle du débit sanguin.
Le débit sanguin est régis par la loi de Poiseuille :
ΔP = la différence de pression
R = la résistance à l'écoulement
Q. = ΔP / R
La viscosité : plus le sang est visqueux plus le débit sanguin est lent. Elle dépend de
l'hématocrite (nombre d'éléments figurés) Ce qui entraîne une grande dépendance de l'écoulement
du sang vis à vis du rayon du vaisseau. Adaptation à l'altitude polyglobulie (effet de l'hématocrite
sur la viscosité du sang).
R = 8ηl/πr4
l = longueur du vaisseau
η = viscosité du sang
r = rayon du vaisseau
Chez les Mammifères, le débit sanguin doit être identique à tous les niveaux de
l'appareil circulatoire. Pour cela, on observe une diminution du diamètre des vaisseaux. Plus
on s'éloigne du cœur, plus on a une augmentation de la résistance à l'écoulement et une diminution
de la pression sanguine vers les capillaires. Augmentation de la résistance et chute de la
pression, le sang va pouvoir alors circuler sans endommager les capillaires très fragiles.
Le sang veineux est donc à basse pression. Mais ce retour se fait selon 3 modalités :
 Système de « vis a tergo » en considérant que la pression du sang est suffisante pour
ramener le sang vers le cœur.
 Système de « vis a fronte » il est facilité par l'action du cœur qui agit comme une
pompe a aspiration (cas le plus fréquent chez les Tétrapodes)
 Système cœurs veineux accessoire. Peu fréquents (chez quelques Poissons, Myxine)
La circulation systémique est une circulation en parallèle. Ensemble de vaisseaux
(schéma disposition générale de la circulation)
C'est la vasomotricité qui permet d'ajuster les débits sanguin en fonction des besoins en
O2. Par quels mécanismes, cette vasomotricité se fait-elle ?
Chez les Animaux de grandes tailles, la vasomotricité dépend des forces de pesanteur.
C'est le coeur qui lutte.
Chez la girafe adulte le coeur est à 4m du sol et le cerveau à 6m est donc à 2m du coeur. Ce
dernier doit aussi pomper le sang sur 4m de hauteur. Il a cependant besoin d'à peu près la même
quantité d'énergie pour réaliser ce travail. La pesanteur fait la plus grande partie du travail, les 2m
de sang « appuient » sur les autres 4m.
Hypertrophie du coeur cependant des girafes. Résistance forte qui empêche le sang de
tomber d'où l'hypertrophie.
Certains animaux peuvent passer d'une position horizontale à une position verticale en un
rien de peu, c'est les cas de certains serpents arboricoles. Plusieurs modes sont mis en place pour
cette adaptation aux résistances. Cas des lapins aussi en position horizontale. Le changement de
position si celui-ci se met sur ses pattes arrières mais comme les animaux sont de petites tailles,
les forces de pesanteur n'ont pas une grande influence.