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UE5 - Système cardiovasculaire
Date : 13/09/16
Promo : DFGSM2 2016/2017
Ronéistes : Amélie BLANPAIN / Aurore MERMILLOD
Plage horaire : 14h-16h
Enseignant : Dr PELLUARD
Le cœur et les vaisseaux :
Histologie-Embryologie
I/ Introduction et généralités
II/Embryologie du système cardiovasculaire
1. Rappels embryologiques
2. Développement du cœur
3. Développement des vaisseaux
A) Évolution des arcs aortiques et aortes primitives
B) Le réseau veineux primitif
C) L'hématopoïèse embryonnaire et fœtale
4. Modifications hémodynamiques à la naissance
A) Circuit du sang avant la naissance
B) Modifications hémodynamiques périnatales
5. Malformations
III/Histologie du cœur
IV/ Les vaisseaux sanguins
V/Les vaisseaux lymphatiques
I/ Introduction et généralités
La circulation comprend 2 systèmes différents : la circulation sanguine (à gauche sur le
schéma) et la circulation lymphatique (à droite).
Sur le schéma, bleu = sang non oxygéné, rouge = sang oxygéné
-la circulation sanguine : il s'agit d'un système fermé où le sang circule dans les artères,
veines et capillaires grâce à une pompe (le cœur). La quasi-totalité de l'organisme est concernée par
cette circulation sanguine, même s'il existe des rares tissus non vascularisés, à savoir : les
épithéliums, la cornée et le cartilage.
La circulation sanguine peut être subdivisée en deux parties :
•
La grande circulation ou circulation systémique : le sang oxygéné passe dans les artères puis
dans les capillaires où des échanges gazeux ont lieu ; il remonte ensuite par le système veineux pour
retourner dans la pompe cardiaque.
•
La circulation pulmonaire : il s'agit d'un réseau à part dans lequel le sang non oxygéné passe
par une artère (l'artère pulmonaire) pour se faire réoxygéner par des capillaires pulmonaires puis
revient par les veines pulmonaires au niveau du cœur.
La circulation sanguine a un rôle de transport de divers éléments tels que le sang, les
cellules sanguines (hématies, plaquettes, leucocytes), l'oxygène, les déchets (principalement le CO2),
les cellules immunitaires, mais également des hormones issues des organes endocrines.
Attention : les artères ne transportent pas toujours du sang oxygéné, cela
dépend du système considéré !
La circulation sanguine est différente chez le fœtus (étant dans la cavité amniotique, il n'a
pas besoin d'utiliser ses poumons). Elle évolue le long de sa gestation jusqu'à la mise en place des
circulations systémique et pulmonaire à la naissance.
-la circulation lymphatique : le système lymphatique est à la fois à part et relié à la
circulation systémique. Sa circulation n'est pas continue, ni coordonnée par une pompe. Les
liquides extracellulaires entrent dans un système borgne qui remonte la circulation lymphatique. Sur
le chemin, ils croiseront les ganglions lymphatiques où il y a présentation aux lymphocytes (rôle
dans le système immunitaire), puis ils remontent au niveau du cœur. La circulation lymphatique
se déverse ensuite dans la circulation sanguine.
Le réseau lymphatique contient les vaisseaux lymphatiques ainsi que les ganglions
lymphatiques. Il draine les liquides extracellulaires, les nutriments du tube digestif ainsi que les
cellules immunitaires (au niveau des ganglions lymphatiques).
II/Embryologie du système cardiovasculaire
1. Rappels embryologiques
La prof ne demandera pas de jours, ni de semaines précis à l'examen.
Chronologie afin d'aider à la compréhension, les étapes à connaître sont en gras :
– Fécondation
– 1ère semaine : l’œuf arrive au niveau de l’utérus et s’implante. La digestion trophoblastique de la
muqueuse utérine sert en partie à nourrir l'embryon par production du placenta.
– 3ème semaine : apparition d’amas (ou îlots) angioformateurs (ébauche de la vascularisation) et de
l'ébauche cardiaque.
– 4ème semaine = avant le 1er mois de développement, les premiers battements cardiaques
apparaissent, signe que la circulation du fœtus est déjà en place. Au démarrage cependant, le cœur
embryonnaire n'est pas semblable à celui de l'adulte : il n'y a pas un cœur à 4 cavités. Les premiers
battements cardiaques ont lieu sur un simple tuyau et le cloisonnement a lieu après (car le plus
urgent est de faire circuler le sang).
– 24ème semaine (= 6ème mois) : hématopoïèse définitive. L'hématopoïèse est la capacité du fœtus
ou de l'embryon à fabriquer ses propres hématies et ses propres cellules hématopoïétiques. Cette
partie sera revue plus tard dans le cours.
– Naissance : fermeture du canal artériel et du foramen ovale - étape critique et fondamentale
dans l'évolution du système cardio-vasculaire.
Tout au long de la vie embryonnaire sont mis en place 3 shunts physiologiques : canal
artériel, foramen ovale, canal d'Arantius. Ces 3 shunts sont fermés à la naissance et permettent la
circulation de type adulte. Cette partie sera détaillée plus tard : il est important de
connaître les shunts et ce qu'ils deviennent chez l'adulte.
2. Développement du cœur
La tête de l'embryon présente la zone
cardiogénique. Tout se met en place
rapidement à partir d'amas
hémangioformateurs.
Chez le foetus, il existe deux circulations : la circulation embryonnaire et la circulation
extra-embryonnaire. Cette dernière se fait à l'extérieur du fœtus : les vaisseaux sont en raccord
avec la vésicule vitelline (ce sont les vaisseaux vitellins) et avec le futur cordon ombilical (ce sont
les vaisseaux
ombilicaux).
La plicature antéro-postérieure et latérale de l'embryon permet de ramener le cœur en
position thoracique. L'ébauche cardiaque se développe dans la cavité péricardique, dans une
enveloppe, le péricarde constitué de deux feuillets : un feuillet collé contre le cœur, l'épicarde, et
un autre feuillet, le péricarde.
Ce schéma illustre les deux circulations retrouvées chez l'embryon. La circulation intraembryonnaire est en rouge : on y voit les deux aortes dorsales qui fusionnent, les arcs aortiques qui
donneront plus tard les vaisseaux du cou, etc... ainsi que les veines cardinales dont le rôle est de
drainer le sang du fœtus.
La circulation extra-embryonnaire est représentée en violet : elle est constituée des vaisseaux
vitellins et ombilicaux.
Concernant les vaisseaux ombilicaux, sur le schéma ci-dessus, il y a normalement à
ce stade deux artères et deux veines qui deviennent plus tard deux artères et une veine.
Initialement tout est symétrique, puis il y a régression de vaisseaux. Le Dr
PELLUARD a laissé le schéma tel quel pour que l'on retienne qu'à la fin de la vie
fœtale, on a deux artères et une veine ombilicales.
Il y a fusion des deux tubes cardiaques sur
la ligne médiane avec une extrémité
céphalique d'où part le tronc artériel et une
extrémité caudale où arrive le sinus
veineux.
Le sang arrive du sinus veineux (partie
postérieure), traverse les futures oreillettes,
les futurs ventricules, le futur bulbe et
ressort par le tronc artériel (partie
antérieure). Il passe ensuite par les arcs
branchiaux et dans les deux aortes dorsales.
Il faut retenir le sens de circulation.
La fusion du tube permet l'apparition des battements cardiaques spontanés au cours de la 4e
semaine de développement.
Le tube cardiaque va devenir un cœur à quatre cavités par un phénomène simultané de
cloisonnement et de rotation/torsion du cœur.
On dénombre 4 cloisonnements :
-un cloisonnement entre les deux oreillettes : perméable lors de la vie fœtale mais qui se referme
à la naissance : c'est le foramen ovale* ;
-une cloison entre les deux ventricules ou cloison interventriculaire ;
-une cloison entre oreillettes et ventricules ou cloison auriculo-ventriculaire : cette cloison n'est
pas cependant pas complète car elle aboutit aux valves mitrale et tricuspide ;
-un cloisonnement du tronc artériel qui donne l'aorte et l'artère pulmonaire (qui se divise ensuite
en artère pulmonaire droite et artère pulmonaire gauche). Le tronc artériel se cloisonne
progressivement laissant jusqu'à la naissance une communication : le canal artériel. La cloison se
torsade à cause du flux sanguin (c'est pour cela que les vaisseaux du cœur adulte sont croisés).
La multiplication accrue des cellules et le flux circulant vont contribuer à déformer le cœur.
Il y a descente du conus et du ventricule pour aboutir au cœur que l'on connaît.
NB : à l'examen, il n'y aura pas de question sur le sens de rotation ou sur la forme en
S du cœur plicaturé.
*Le cloisonnement entre les deux oreillettes et la formation du foramen ovale est à connaître !
L'oreillette primitive est unique au démarrage. Des bourrelets naissent sur les ventricules et
en se rapprochant forment les valves.
La première cloison nait à la tête de l'oreillette et descend vers le bas : il s'agit du septum
primum. En descendant, il laisse un trou qui persiste, appelé l'ostium primum.
L'ostium primum va se fermer et disparaître (les oreillettes sont à ce moment entièrement
cloisonnées). Tout de suite après, le septum primum se perce de petits trous qui se rejoignent pour
en former un plus grand : c'est l'ostium secondum qui se trouve en haut du septum primum.
En parallèle, un deuxième cloison à droite de la première (septum secondum) descend le
long du septum primum et laisse un trou qui est le foramen ovale : c'est la communication entre les
deux oreillettes chez le foetus.
À la naissance, la pression de l'oreillette gauche est supérieure que celle dans l'oreillette
droite donc les feuillets vont se coller l'un à l'autre et le sang ne peut plus passer. La communication
inter-auriculaire est abolie.
3. Développement des vaisseaux
A) Évolution des arcs aortiques et des aortes primitives
Au départ, il y a le tronc artériel et un système pair et symétrique composé de deux aortes
dorsales associées à des arcs aortiques pairs et symétriques également (6 paires d'arcs aortiques).
Les aortes dorsales fusionnent ensuite sur la ligne médiane.
La régression des ébauches est à l'origine de la mise en place des artères carotides (à partir
des trois premières paires d'arcs) et de l'aorte définitive.
Toutes les anomalies ou pathologies des vaisseaux sont dues à des ébauches qui n'ont pas
régressé. Par exemple, on peut avoir un tronc artériel à droite plutôt qu'à gauche (cf partie sur les
malformations).
L'image ainsi que les informations suivantes ne sont pas à apprendre, elles aident à
comprendre la réorganisation du système artériel embryonnaire : il y a une organisation profonde
des ébauches avec une disparition quasi-totale des arcs aortiques pour ne laisser subsister qu'une
aorte asymétrique qui est l'aorte définitive, avec la crosse aortique. Ceci conduit progressivement à
la mise en place du système artériel définitif à partir du cœur : l'aorte issue du ventricule gauche
donne naissance aux carotides et à la crosse aortique, et se dirige en position abdominale.
B) Le réseau veineux primitif
Le système veineux a une organisation tout aussi complexe.
Il faut simplement retenir de cette partie que 3 types de veines arrivent au niveau du sinus
veineux :
—
les veines cardinales antérieure et postérieure, qui drainent la tête et le corps du fœtus,
fusionnent pour déboucher dans le sinus veineux à la partie postérieure de l'ébauche cardiaque
(oreillette commune). La veine cardinale antérieure draine l'extrémité céphalique et la veine
postérieure draine l'extrémité caudale.
—
les veines ombilicales (au départ on en a deux puis il y a régression de l'une durant la vie
fœtale donc on finit par n'en avoir qu'une seule). La veine ombilicale restante draine le placenta.
—
Les veines vitellines, en contact avec l'intestin primitif, drainent le tube digestif et
donneront plus tard naissance au système porte hépatique*.
Schéma à connaître
La veine ombilicale reste extra-embryonnaire alors que la vitelline réintègre l'embryon. Une
partie du drainage est donc intra-embryonnaire (veines cardinales et vitellines) et une autre extraembryonnaire (veines ombilicales).
*Mise en place du système porte :
Cette partie sert à comprendre le rôle du système porte et du canal d'Arantius, les
passages importants sont en gras.
Le système porte se développe dans le foie à partir des veines vitellines qui drainent le tube
digestif primitif. L’ébauche hépatique (en marron sur le schéma) se trouve initialement sur les
veines vitellines. En même temps que la croissance de l'ébauche hépatique et que la multiplication
des hépatocytes, il y a division des veines vitellines pour former un maillage ou réseau ; ce réseau
est surtout important chez l’adulte (moins chez le fœtus), car le foie a une fonction de
détoxification du sang et nécessite pour cela d'être très vascularisé. La mise en place de ce maillage
a lieu très tôt pendant l’embryologie : c’est la mise en place du système porte adulte.
Le canal d’Arantius (le troisième shunt) se développe au niveau de ce maillage. Chez le
fœtus, le sang oxygéné n'a pas besoin de passer par le foie pour y être détoxifié, étant donné que
cette fonction est assurée par le placenta ; après être arrivé par la veine ombilicale, il circule donc
dans le canal d’Arantius pour rejoindre la veine cave inférieure, puis l’oreillette droite, puis
l’oreillette gauche par le foramen ovale et arrive directement dans la circulation gauche afin de
nourrir les organes.
Le canal d'Arantius se ferme à la naissance.
Schéma : mise en place du système porte hépatique
C) L'hématopoïèse embryonnaire et fœtale
Au tout début, on parle d'hématopoïèse extra-embryonnaire puisque celle-ci est assurée
par les ilots angioformateurs ; très vite cependant le foie et la rate de l'embryon prennent le relais
et ce, jusqu'au 6e mois.
L'hématopoïèse par la moelle osseuse ne produit les cellules sanguines que progressivement et non
brutalement, elle commence vers le deuxième, voire troisième mois de la vie embryonnaire.
En parallèle, l'hématopoïèse hépato-splénique diminue alors petit à petit jusqu'à disparaître avant la
naissance en situation normale.
L'hématopoïèse embryonnaire et fœtale évolue donc en 3 phases :
—
hématopoïèse extra-embryonnaire
—
hématopoïèse hépato-splénique
—
hématopoïèse médullaire
Il est important de comprendre cette notion car dans le cas d'un enfant né prématurément,
son hématopoïèse est plus assurée au niveau hépatique qu'au niveau médullaire. Le volume du foie
chez le prématuré est donc plus important et déborde des côtes : on parle d'hépatomégalie
physiologique.
4. Modifications hémodynamiques à la naissance
Cette partie du cours susceptible de tomber à l'examen car intéressante pour les
étudiantes sage-femmes.
A) Circuit du sang avant la naissance
Le schéma ci-dessous est important car il illustre la circulation prénatale. Le code couleur du
Dr. PELLUARD représente en théorie le sang oxygéné en rouge et le sang désoxygéné en bleu. La
couleur rose est utilisée pour les vaisseaux où circulent à la fois du sang oxygéné et désoxygéné. Ce
code couleur a des défauts, ce n'est pas la peine de s'embrouiller avec.
Le sens de circulation est le suivant :
—Avant la naissance, les poumons du fœtus ne sont pas fonctionnels et n'interviennent pas dans
l'oxygénation du sang. C'est le placenta qui remplit ce devoir, grâce auquel le sang s'oxygène puis
repart par la veine ombilicale, passe par le canal d'Arantius et entre dans la veine cave inférieure.
A ce niveau, le sang oxygéné en provenance du placenta se mélange au sang désoxygéné du fœtus,
avant d'atteindre l'oreillette droite.
— Puisque les poumons fœtaux sont non fonctionnels, peu de sang y est déversé. De l'oreillette
droite, le sang circule majoritairement vers l'oreillette gauche par l'intermédiaire du foramen
ovale, puis passe dans le ventricule gauche et dans l'aorte afin d'irriguer les tissus périphériques par
le système artériel. Au niveau de la bifurcation iliaque, le sang doit se faire réoxygéner et retourne
au placenta par les artères ombilicales.
— Malgré tout, une partie du sang passe quand même dans le ventricule droit. A ce moment, le
transport du sang ventriculaire se fait en minorité vers les poumons (où il va passer dans les artères
pulmonaires droite et gauche) mais la majorité rejoint le canal artériel puis l'aorte pour aller
oxygéner les différents organes ; il passe lui aussi dans les artères ombilicales pour se faire
réoxygéner.
--Il y a donc mélange du sang oxygéné et du sang désoxygéné au niveau du cœur (notamment
des oreillettes) et par le canal artériel (c'est-à-dire au niveau de l'artère pulmonaire et de l'aorte).
NB : la prof aime bien savoir dans quelles veines/artères on a du sang oxygéné/désoxygéné.
B) Modifications hémodynamiques périnatales
Il y a des modifications hémodynamiques et pulmonaires à la naissance. Elles passent par :
–
la fermeture des vaisseaux ombilicaux : le canal veineux d'Arantius devient le ligament
veineux, les artères ombilicales deviennent les ligaments ombilicaux et la veine ombilicale gauche
devient le ligament rond du foie. La fermeture des vaisseaux est une contraction physiologique qui
est possible car les vaisseaux sont plus longs que le cordon ;
–
le déplissement des alvéoles : à cause du déplissement, un retour veineux survient
brusquement et la pression augmente dans l'oreillette gauche. Ce retour veineux vient coller les
membranes du foramen ovale, on parle de fermeture fonctionnelle ;
–
la fermeture du septum interauriculaire (ou foramen ovale) et donc de la communication
interauriculaire par un phénomène de pression ;
–
la fermeture du canal artériel rapide pour former le ligament artériel. Il faut savoir que le
canal artériel est une structure très importante au cours de la vie foetale, qu'il convient de
surveiller pendant la grossesse : en effet, il peut se fermer à cause des anti-inflammatoires circulant
dans le sang, ce qui est une possible cause de mort foetale in-utero.
–
Enfin, le sang est oxygéné au niveau des poumons et suit son trajet définitif après la
naissance, avec en particulier la dissociation des circulations du sang oxygéné et non oxygéné.
Ces deux schémas sont à retenir.
A gauche, il s'agit de la circulation prénatale et à droite de la circulation dès la naissance.
5. Malformations
Il y a une fréquence importante de malformations cardiaques et des gros vaisseaux. Elles
ne sont toutefois pas toutes graves, leurs conséquences sont variables selon la nature et la
complexité de la malformation.
Il est important de réaliser un dépistage prénatal et périnatal, notamment par l'échographie et
l'auscultation. En effet, il faut diagnostiquer les cardiopathies in utero en cas de malformation grave,
auquel cas, à la naissance, le nouveau-né risque de mourir dès son premier cri.
Les causes des malformations sont très diverses : géniques, chromosomiques, infectieuses,
etc... Elles sont souvent inconnues.
En voici quelques exemples :
•
Persistance d'une communication interauriculaire
•
Persistance d'un canal artériel perméable
•
Tétralogie de Fallot
•
Transposition des gros vaisseaux
•
Tronc artériel commun : pas de séparation entre tronc pulmonaire et aorte
•
Anomalies des arcs aortiques : c’est quand la chronologie ne se fait pas bien, l’aorte peut se
retrouver au-dessus de la cavité droite et le tronc pulmonaire au-dessus de la cavité gauche (en
situation physiologique, c'est l'inverse).
Les photos ci-dessus ont été réalisées lors de l'ouverture de l'oreillette droite. On est
face au foramen ovale. Ici, le septum primum est percé de multiples trous et le septum
secondum n'est pas descendu. Après la vie fœtale, il y a perméabilité définitive. Il
s'agit d'un défaut de cloisonnement inter-auriculaire. Cette malformation est viable
(possibilité d'une intervention chirurgicale).
Il s'agit d'un cloisonnement anormal du tronc artériel : on parle de “tronc artériel
commun” car il n'y a pas de naissance d’un tronc aortique et d’un tronc pulmonaire
séparément mais un tronc artériel en effet commun. De ce tronc commun naissent les
artères pulmonaires et les carotides.
Cette pathologie est de sévérité importante car le tronc artériel commun se trouve à
cheval sur l’oreillette droite et sur les ventricules droit et gauche, il y donc des
problèmes de communication des sangs entre eux.
Le système embryonnaire est pair et symétrique et certains gènes sont responsables
de la latéralisation des structures. Parfois cette latéralisation se fait mal.
À gauche est illustrée la structure normale des artères : le tronc pulmonaire croise
l’aorte, et la crosse de l’aorte descend du côté gauche des artères.
À droite, on observe que tout est inversé, avec une crosse aortique qui descend sur la
droite. Cette malformation est tout à fait viable car la symétrie est conservée. Il y a
simplement une inversion dans la régression.