VI. Physiologie vasculaire
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VI. PHYSIOLOGIE VASCULAIRE A. ASPECTS ANATOMIQUES 1. Etude de la paroi des vaisseaux Elle est constituée de 3 tuniques : couche interne : intima média adventice. Ces éléments sont des caractéristiques de tous les vaisseaux, ce qui change est la taille et l’existence des tuniques. Les capillaires sont formés de l’intima seule. a) cellules endothéliales cellules musculaires lisses Adventice élastine + collagène L’intima Elle est constituée d’un épithélium monocouche de cellules endothéliales. Elle mesure 1 à 2 µ d’épaisseur .et forme une barrière entre le sang et les tissus. La dégradation de l’endothélium est à l’origine de la formation d’athérome car les cellules ne sont plus reconnues par les plaquettes. Elle a une fonction endocrine : libération de messagers, d’hormones locales vers les couches voisines dans le flux sanguin les messagers sont des vasoconstricteurs, vasodilatateurs... Ces cellules sont aux premières loges pour recevoir les hormones. Si elles se dégradent, ce rôle disparaît. b) Média Elle est constituée de : cellules musculaires lisses (support de la vasodilatation - vasoconstriction). Elles sont des récepteurs des messagers des cellules endothéliales. fibres d’élastine et de collagène qui retiennent l’expansion des vaisseaux quand la pression augmente élastine : rôle d’amortissement collagène : rôle de maintien. en cas de sclérose, l’élastine diminue, le collagène augmente, l’élasticité diminue. selon le type de vaisseau et le niveau de division, on trouve une prédominance d’un élément ou de l’autre. c) Adventice circulation propre (artérioles, veinules). les vaisseaux, jusqu’aux capillaires (non inclus) ne sont pas alimentés par le sang transporté. Cette vascularisation vasculaire porte le nom de vasa vasorum. rameaux nerveux : ils vont plonger dans la média pour y faire synapse « en passant ». riche en élastine et collagène : complète la protection assurée par la média. PC1 Physiologie cardiovasculaire 2. page 2 Le réseau vasculaire artères Aorte veines veinules artérioles veine cave capillaires VG 130 pression systolique 95 80 pression diastolique 35 25 15 vitesse (cm/s) 3 section (cm²) échelle log 30 20 20 10 4 cm² 0,05 (0,5 mm/s) 7 cm² PC1 Physiologie cardiovasculaire page 3 Le réseau se ramifie pour former le lit vasculaire. Les grosses artères on une section de 1 cm environ. Les artérioles sont les dernières artères vraies. Les capillaires ont un pôle artériel et un pôle veineux. Le sang dans ce réseau n’est pas de constitution constante. les veinules sont de petites veines, réciproques des artérioles. Les veines ont un calibre de 0,5 à 1 cm. Les veines se regroupent en veine cave supérieure et inférieure qui vont à l’oreillette droite. On remarque qu’à un gros tronc artériel de départ correspondent deux gros troncs veineux d’arrivée. Ce rapport est toujours le même : 2 veines pour une artère. Ce réseau fait que les paramètres hémodynamiques changent le long des divisions. B. DISTRIBUTION DES PARAMETRES HEMODYNAMIQUES 1. Pression Il y a un amortissement : l’oscillation de la pression aortique diminue. Il n’y a plus d’oscillation à l’entrée dans le capillaire, où la pression est non négligeable et constante. Ensuite, dans les veines, la pression baisse de manière linéaire. A l’entrée des artérioles, P ≈ 90 - 100 mm Hg. A l’entrée des capillaires, elle est de 35 mm Hg. la plus forte baisse de pression se fait dans les artérioles précapillaires qui contrôlent et régulent le débit vasculaire. fonctionnellement, les artérioles ont le rôle le plus important : les capillaires n’ont aucun moyen de se réguler (ils ne possèdent pas de média ni d’adventice. Un vaisseau se caractérise par : sa longueur sa section : surface de la lumière. La section d’une catégorie de vaisseau = somme des sections de chaque élément : 1000 cm². sa surface de parois : quand on ouvre le vaisseau et qu’on déroule sa paroi, on peut mesurer la surface intimale : 1000 m² d’épithélium. 2. Section et vitesse du sang Le long de l’arbre vasculaire; le débit est constant. Aorte º Q veines caves º Q = vit x S = cste On représente la circulation sous la forme d’un double entonnoir où le débit est constant. Plus la section est importante, plus la vitesse varie. La vitesse du sang dans les capillaires est lente, ce qui rend les échanges faciles. º = vit x S = Vej x f Q PC1 Physiologie cardiovasculaire C. page 4 HEMODYNAMIQUE VASCULAIRE 1. Ecoulement De manière idéale, l’écoulement est laminaire : il y a différentes couches de liquides parallèles circulant à des vitesses différentes (couches concentriques). La vitesse augmente des parois vers le centre. Les vaisseaux transportent également des cellules : les hématies se regroupent plutôt au milieu, où l’écoulement est le plus important. peu de turbulence au niveau des parois, la vitesse est faible sur les côtés, les hématies sont regroupées au centre : elles ne risquent pas de frotter contre les parois. Cette situation idéale n’existe pas toujours : certains vaisseaux présentent des rétrécissements alors que le débit reste constant. en amont : écoulement laminaire au niveau de la sténose : le débit est constant. Comme la section diminue, la vitesse augmente. il n’y a plus de vitesse faible sur les parois après la sténose : phénomène de turbulence, avec des risques d’usure des GR qui vont buter contre les parois lésion de la couche endothéliale, puis destruction avec agrégation des plaquettes, arrivée des GB, formation de plaques d’athérome (leur site préférentiel est au niveau des rétrécissements et des bifurcations). V 2. Débit vasculaire a) Débit moyen r P1 P2 º Q Dans un tuyau de longueur l, et de rayon r, on observe un certain débit. Pour que le sang se déplace, il faut une différence de pression sinon on observe une stase ou un reflux. Le vaisseau exerce une certaine résistance vasculaire : il s’oppose au passage du sang. l o Q P RV RV est la résistance vasculaire. Déterminant de la résistance : loi de Poiseuille : RV 8l r 4 est la viscosité. Pour un même vaisseau, plus le sang est visqueux, moins l’écoulement se fera bien. dépend de ce qu’il y a dans le sang : protéines (pas un rôle majeur) et teneur en hématie : cf. hématocrite. si on veut soulager un coeur fatigué on donne un anticoagulant : l’héparine diminue les résistances vasculaires. en cas d’insuffisance respiratoire, le sujet fabrique plus de GR ce qui augmente les résistances vasculaires et le travail cardiaque. une perfusion sans cellules diminue l’hématocrite et donc la résistance. Ces relations ne sont valables qu’à partir des capillaires : quand la pression ne varie pas. PC1 Physiologie cardiovasculaire b) page 5 débit instantané Pour les grosses artères, l’onde de pression oscille. Le débit dépend de la différence de pression poussée par le coeur. Près du coeur, dans l’aorte, la courbe de pression artérielle comprend une déflexion systolique puis l’onde dicrote. Comme c’est une onde de pression, va peut se propager le long de la paroi des vaisseaux. Après un délai, on la retrouve de même forme, un peu retardée. Le débit est proportionnel à P. Au début, la différence de pression est positive puis négative, puis un peu positive et enfin négative. Une altération du calibre des vaisseaux ou de l’état des parois provoque des différences considérables de la forme de l’onde de pression, de la différence de l’onde de propagation et donc de l’onde de débit. L’onde de pression est ce que l’on sent au pouls : elle se propage le long de la paroi. Elle est 2 (4 ?) fois plus rapide que l’onde de débit L’onde de débit est plus complexe que l’onde de pression. C’est cette onde que l’on voit quand on fait de l’échoDoppler. 3. P1 P2 Onde de pression Onde de débit Le sang peut reculer mais le reflux est peu important car il n’y a pas d’échange. Relation pression - tension Un vaisseau a une section, une épaisseur de paroi et un pression données. La pression qui s’exerce provoque l’étirement de la paroi, comme des petits ressorts étirés tout au long de la paroi. Cette force qui tend à dilater la paroi est la tension. . Pression et tension ne sont pas la même grandeur. T Pr r P loi de Laplace Si le vaisseau est dilaté, la pression reste constante et le rayon augmente pour une même pression sanguine, la tension va être augmentée. C’est le cas des anévrismes (souvent de l’aorte abdominale, ou des parois du coeur). Comme la tension augmente, le vaisseau se fragilise : cercle vicieux. toute dilatation d’un segment vasculaire est condamné à se rompre entraînant une dissection aortique. PC1 Physiologie cardiovasculaire D. page 6 LES DIFFERENTS VAISSEAU X 1. Les artères a) Anatomie Elle sont constituées au départ d’un gros tronc artériel, l’aorte qui donne des grosses artères qui se subdivisent en petites artères puis en artérioles (qui commandent la pression capillaire). Le long du trajet, la composition de la média varie : La proportion de fibres élastiques et de cellules musculaires lisses varie : à mi chemin : même proportion au niveau aortique : surtout des fibres élastiques au niveau des artérioles (rôle régulateur) : surtout cellules musculaires lisses. Situation dans les organes les artères ne sont pas à la superficie (à la différence des veines qui peuvent exister à la superficie). Elle sont à la surface du squelette, côté flexion, ce qui les protège. b) Hémodynamique crosse aortique P sy stol artères rénales P diastol carrefour aorto-iliaque Ce qui cause le débit sanguin est l’onde de pression. Elle a une forme complexe au niveau des artères. Dans l’arbre artériel, la pression est pulsée : onde de pression qui garde sa forme depuis le VG : onde d’éjection incisure catacrote onde dicrote : rebond de pression pendant la diastole ventriculaire. Si on suit l’onde de pression le long de l’arbre artériel depuis l’aorte thoracique puis l’aorte abdominale, les artères rénales, le carrefour aorto-fémoral : l’onde de pression va progressivement s’atténuer par diminution simultanée de la pression systolique et de la pression diastolique. Cette diminution globale se représente par la diminution de la pression moyenne, calculée par : P Pm Pd s 3 Origine organique de la baisse des pressions : la diminution de la pression moyenne est due à la résistance vasculaire. PC1 Physiologie cardiovasculaire page 7 La différence entre Ps et Pd c'est à dire la pression différentielle diminue : c’est l’amortissement par les fibres élastiques : l’élasticité artérielle amortit progressivement l’onde de pression. Dans l’aorte, la pression forme une onde qui se propage le long des parois. Le carrefour aorto-iliaque représente un obstacle qui fait qu’une partie de l’onde se réfléchit et bute contre l’onde incidente : ainsi, au milieu de l’aorte abdominale, la pression est égale à la pression incidente + la pression réfléchie. au milieu de l’aorte abdominale, on observe une augmentation de la pression par rapport à la pression systolique cardiaque : la diminution de la pression n’est pas un phénomène linéaire. Or l’aorte abdominale n’est pas faite pour supporter l’excès de pression ponctuelle : elle risque de se dilater. Le rayon augmente, la tension va donc augmenter la paroi soumise à un étirement va former une poche, un anévrisme dont la rupture constitue une urgence cardiologique. De plus, au niveau des artères rénales, il peut y avoir production de rénine et d’angiotensine : cela peut déséquilibrer le système et provoquer certains types d’hypertension. c) Mesure de la pression artérielle Ps poire manomètre Pd brassard de gonflage sthétoscope sons 0 Technique de mesure de pression non invasive de la pression artérielle : principe de la technique de Riva Rocci. La mesure se fait en général au niveau du bras ; mais elle peut se faire sur la jambe ou le mollet. Le praticien met autour du bras un manchon de caoutchouc qu’il gonfle à l’aide d’une poire. Un manomètre donne la pression dans le brassard. Un stéthoscope est disposé au pli du coude. Le sang est propulsé dans l’artère à une certaine pression au départ le brassard est gonflé au dessus de la pression artérielle. la pression de gonflement est diminuée progressivement. Quand elle est juste inférieure à la pression systolique, un peu de sang passe et ce petit jet de sang met en vibration la paroi de l’artère, provoquant le bruit de Korotkoff , différent d’un bruit de souffle ou de bruit de coeur : c’est la vibration de la paroi du fait des turbulences du sang. on continue à dégonfler le brassard : la pression diminue, et le bruit diminue de façon plus ou moins importante. Il est moins aigu, mais continue à être audible. Il cesse brutalement quand la pression est juste en dessous de la valeur de la pression diastolique. La mesure doit se faire dans des conditions précises : sujet au calme, couché ou assis (sinon on observe d’importantes variations). d) Valeurs des pressions artérielles La pression est mesurées dans les conditions de repos, en cm de Hg : pression systolique = 10 + (le chiffre des dizaines de l’âge) pression diastolique = (pression diastolique / 2) + 1 PS 10 PD age 10 PS 1 2 Exemple : 12/7 Ces chiffres représentent des valeurs moyennes qui sont des points de repère. A l’effort : la pression systolique augmente la pression différentielle augmente la pression diastolique est constante ou diminue en cas de bon entraînement. la pression moyenne est constante. Si à l’effort la pression différentielle diminue : signe défavorable qui marque une inadaptation à l’effort. PC1 Physiologie cardiovasculaire page 8 Anomalies de la tension : HTA : hypertension artérielle Définition : Ps ≥ 160 mm Hg. Pd ≥ 90 mm Hg HTA quand la pression moyenne augmente Il faut plusieurs mesures pour porter le diagnostic d’HTA : il doit se vérifier dans le temps. Des techniques ambulatoires par le port d’un brassard sur 24 h permettent de mesurer la pression de façon automatique tous les ¼ d’heure le jour et toutes les ½ heure la nuit (Holter). L’enregistrement des valeurs permet d’avoir une bonne appréciation de la TA réelle. Hypotension artérielle Ps ≤ 100 mm Hg. L’organisme est très bien armé contre les hypotensions, à l’inverse de l’HTA on en parle moins. 2. Les capillaires a) Anatomie Les artérioles ont une dernière division, les métartérioles à partir desquelles naissent les capillaires. Ceux-ci ont deux pôles : un pôle artériel un pôle veineux entre les deux, le sang se modifie progressivement en raison des échanges, mais l’anatomie reste la même. Les capillaires se résolvent ensuite en veinules. C’est au niveau des artérioles qu’est régulée la pression capillaires. Il existe des petits sphincters au départ de chaque capillaire : les sphincters précapillaires. la régulation de la perfusion des capillaires se fait : globalement par la vasomotricité des artérioles localement par les sphincters précapillaires. Il n’y a pas globalement de motricité capillaire car il n’y a pas de cellules musculaires au niveau des capillaires. La régulation se fait en amont. Au niveau microscopique, le capillaire est uniquement formé de l’intima : les cellules endothéliales. Il existe néanmoins différents types de capillaires qui auront des aptitudes particulières aux fonctions d’échange. capillaires dont les cellules endothéliales sont parfaitement jointives : capillaires continus. capillaires où il existe des espaces entre les cellules endothéliales, permettant potentiellement le passage de substance de la lumière capillaire vers les tissus et inversement : capillaires discontinus. capillaires dont les cellules endothéliales sont très fines : les 2 membranes de la cellules endothéliale se rencontrent et forment des pores : capillaires fenêtrés péricyte : non innervé, légèrement contractile capillaire continu capillaire discontinu capillaire discontinu cellules endothéliales cellules endothéliales cellules endothéliales jointives disjointes disjointes Les capillaires n’ont ni média ni adventice : pas de cellules musculaires lisses. Cependant, le long des capillaires il existe de proche en proche des cellules contractiles qui prennent en écharpe le capillaire et resserrent le capillaire sous l’effet de facteurs locaux : ce sont les péricytes (cellules non innervées à fonction locale de régulation de l’écoulement). b) Hémodynamique Tout est adapté aux fonctions d’échange. Du fait du grand nombre de capillaires et de la constance du débit, l’écoulement est le plus lent de toute la circulation : v = 0,5 mm/s ce qui laisse le temps aux échanges capillaires - tissus et inversement. PC1 Physiologie cardiovasculaire page 9 Les GR doivent se déformer pour circuler dans les capillaires dont le diamètre est de 8 µ : l’écoulement n’est plus laminaire. Les GR assurent un brossage des parois de cellules endothéliales ce qui favorise le renouvellement des cellules. c) Les échanges Ils sont réalisés par trois mécanismes : CO 2, ions, lipoprotéines pression oncotique filtration diffusion i transfert actif avec consommation d'ATP endocytose et exocytose Filtration Elle s’effectue à travers toutes les ouvertures, dans les capillaires discontinus et fenêtrés. C’est l’ensemble soluté et solvant de la phase aqueuse qui passe à travers les pores de ces capillaires. Les phénomènes de filtration sont régis par le phénomène de Starling. Le moteur est : la pression hydrostatique d’une part (pression sanguine et pression hydrostatique des tissus) une pression osmotique d’autre part : la pression oncotique développée par les protéines du plasma. Il existe un petit excédent d’eau pour les tissus qui est récupéré par le système lymphatique (oedèmes si défaillant). La filtration représente moins de 10 % des échanges entre le sang et les tissus. ii Diffusion Le plus gros des échanges se fait par déplacement des solutés sans déplacement d’eau : par diffusion. Cette diffusion se fait à travers les membranes pour les substances liposolubles (hydrophobes) : CO 2, O2, alcool, médicaments (il entre alors dans toutes les cellules effets secondaires). les substances hydrophiles : glucose, a.a. diffusent bien mais sans traverser la membrane : uniquement où il y a des fenestrations ou discontinuités. iii Transports Ce sont des phénomènes actifs. Ils interviennent dans 2 circonstances surtout : quand le transport se fait à l’opposé d’un gradient de concentration par un transporteur consommant de l’ATP. quand la substance est trop volumineuse pour passer à travers les pores, grâce à un ensemble d’endocytose - exocytose : la substance est enfermée dans une vésicule et expulsée de l’autre côté de la cellule. 3. veines profondes Les veines veines perforantes veine superficielle Anatomie : 2 veines accompagnent une artère : ce sont les veines profondes. L’ensemble artère et veines est entouré d’une enveloppe fibreuse protectrice, peu extensible. Il existe un réseau veineux superficiel. Les deux réseaux sont anastomosés par des veines perforantes. (Le double réseau permet par exemple l’ablation de veines superficielles dilatées). La pression veineuse est au maximum de 20 à 25 mm Hg : la pression hydrostatique est très supérieure à la pression veineuse. La pression veineuse est insuffisante pour faire remonter le sang au coeur. PC1 Physiologie cardiovasculaire page 10 les veines situées sous le niveau du coeur sont équipées de valvules : dans les veines profondes : valvules pariétales dans les perforantes : valvules ostiales. Elles empêchent le sang de refluer du réseau profond au réseau superficiel. Quand il survient une surpression dans les veines, en particulier quand les valvules sont incompétentes, il y a stagnation du sang dans les veines inférieures. Les valvules ostiales sont forcée, à l’origine de varices.
