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I.
Systèmes haute et basse pression.
1. Système haute pression (SHP) ou système résistif.
Il comprend tout le système artériel, depuis l’aorte jusqu’aux artérioles. La
pression qui y règne est d’origine dynamique (cf. II.2.b) , c’est à dire due au
cœur qui fournit de l’énergie. Sa capacité est faible, le volume sanguin y est
d’environ 700 ml .
Ce système est :
-
-
Rigide et peu distensible, son volume varie extrêmement peu au
cours du temps (il n’est toutefois pas complètement rigide car
l’aorte peut faire varier son diamètre) .
Essentiellement distributif car il n’y a pas de consommation d’O2
le long des artères et des artérioles (cf. cours n°1) .
Résistif car c’est au niveau des artérioles que se trouve être
l’essentiel des résistances à l’écoulement du sang (cf. cours n°1) .
2. Système basse pression (SBP) ou système capacitif.
Il comprend les capillaires, les veines, et la circulation pulmonaire. La
pression qui y règne est d’origine statique, c’est à dire due au poids de la
colonne d’eau située au dessus de l’élément de volume de sang considéré
(cf.II.2.a) . Sa capacité est importante, de l’ordre de 5 litres.
Ce système :
-
Est très distensible, son volume peut varier très largement selon la
pression.
A un rôle de collecteur (tout ce qui sort des organes) et de réserve
volumique de sang (utilisable au cours de l’effort physique) .
A une résistance très faible, donc très peu d’énergie est nécessaire à
la circulation du sang.
3. Cas du cœur.
L’oreillette droite , le ventricule droit et l’oreillette gauche, en continuité
respectivement avec les veines caves, Ýe tronc de l’artère pulmonaire et les
veines pulmonaires appartiennent au SBP.
Le cas du ventricule gauche est plus complexe car celui-ci n’appartient pas au
même système selon la période du cycle de révolution cardiaque.
-Lors de la diastole, la valve atrio-ventriculaire gauche (valve mitrale) est
ouverte, mettant en continuité la circulation pulmonaire et le ventricule gauche
en cours de remplissage. Donc ce dernier appartient au SBP.
-A l’inverse, pendant la systole, la valve mitrale est fermée et l’orifice aortique
ouvert. Ainsi, le ventricule gauche, en continuité avec le système artériel,
appartient au SHP.
1
II.
Grandeurs circulatoires.
1. Volumes.
Les volumes sont extrêmement variables d’un sujet à l’autre ou chez un même
sujet. Seuls, ils ne suffisent pas à déterminer un seuil de normalité. Pour définir
ce seuil, on établit une équation aux dimensions en utilisant une grandeur de
référence qui pour les volumes, correspond à la masse corporelle du sujet. Le
rapport
ainsi obtenu, est à peu près constant d’un sujet à l’autre, ce qui
permet alors de fixer un seuil de normalité.
En pratique, lorsqu’on veut mesurer le volume sanguin, on injecte une masse
m d’une substance non toxique dans le compartiment sanguin, puis on la laisse
diffuser. Ensuite, il suffit de mesurer la concentration de la substance pour
déterminer le volume.
m
[C]
C=m/V
La substance qu’on injecte doit diffuser dans l’ensemble du compartiment
sanguin, à savoir le plasma et les hématies. Comme il est difficile de trouver
une substance qui diffuse dans les deux, on effectue les mesures séparément en
utilisant des colorants pour le plasma et du Fe* pour les hématies. Pour passer
du volume plasmatique (Vpl) ou du volume globulaire (Vgr) au volume
sanguin total (Vt), on utilise l’hématocrite (Ht) .
Ht 
Ainsi :
Vgr
Vt
Vt 
Vgr
Vpl

Ht
1  Ht
Ht est d’environ 48% chez l’homme et de 45% chez la femme.
ATTENTION : Un hématocrite normal ne signifie pas que le Vt est normal et
réciproquement. Par exemple, lors d’une anémie, l’hématocrite est anormal
alors que le Vt est normal.
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-Répartition des volumes sanguins dans la circulation.
Compartiment
Cœur
Système artériel
Capillaires systémiques*
Système veineux
Poumons
Capillaires pulmonaires*
% du volume sanguin total
8 à 11%
10 à 12%
Environ 5%
60 à 70%
10 à 12%
1 à 2%
*Bien qu’un très faible pourcentage du volume sanguin total soit présent au
niveau des capillaires systémiques et pulmonaires, ces derniers, du fait de leur
grand nombre, représentent une surface d’échanges extrêmement importante
(  . 100 m² dans les poumons) . Ainsi peuvent-ils remplir leur rôle fondamental dans les échanges métaboliques et gazeux.
-Quelques chiffres.


Le volume sanguin total normal chez l’Homme est de 5 à 5,5 litres.
Le débit cardiaque est d’environ 4,5 à 5 litres par minute.
2. Pressions.
-Rappel : Une pression est une force par unité de surface ou une énergie par
unité de volume.
P  F  F.L  W
S
V
V
On notera P  dU
dV
En physiologie, on distingue plusieurs types de pressions selon leur
signification et les effets qu’elles ont sur le système circulatoire.
2.a. Pression hydrostatique.
Po
P  Po  gh
h
P
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- Po est la référence de pression et en pratique, on considère qu’elle vaut 0
(poids de la colonne d’air négligeable) .
- (masse volumique du sang) est prise égale à 1g/cc
- La pression en un point d’un liquide s’exerce dans tous les sens selon des
valeurs égales ; elle est indépendante de la configuration du système.
Le corps humain est assimilable à un anneau dans lequel circule le sang et en
tout point duquel règne une pression hydrostatique .
COEUR
h1
P1
P1
h2
P2>>>P1
Ce schéma représente les pressions hydrostatiques dans le système circulatoire.
Un fluide s’écoule du point de plus haute pression vers celui de plus basse
pression. P2 est très supérieure à P1, donc si les pressions hydrostatiques
avaient un rôle dans l’écoulement du sang, celui-ci devrait remonter de chaque
côté, des pieds vers la tête. Mais le système étant clos, les pressions hydrostatiques s’annulent dans un même plan horizontal et n’ont donc aucune
influence sur le mouvement du liquide.
Par conséquent, il existe une autre forme de pression responsable de la
circulation sanguine. Cette pression est le résultat de l’action mécanique du
cœur.
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IMPORTANT
Les pressions hydrostatiques qui règnent dans le circuit clos que constitue
la circulation, existent, sont mesurables, mais n’ont aucun rôle dans
l’écoulement du sang.
Il existe une autre pression qui est le résultat de l’action mécanique du
cœur et qui fait que le sang peut s’écouler d’un point de plus haute
pression vers un point de plus basse pression.
En conclusion, si l’on mesure la pression à la plante des pieds, on mesure :
P2 (hydrostatique)+P’ (dynamique) .
-Mise en équation.
On considère 2 points séparés l’un de l’autre par une hauteur h 
z
0

z
,
P  Po  g(Zo  Z)
P  gz  Po  gZo  cste
P  z  cste
g
Le terme P , appelé charge hydrostatique, correspond à une énergie par
g
unité de poids. Ce terme est indépendant de l’endroit du système auquel on se
trouve si z ne varie pas (cf.§ suivant) .
2.b. Pression dynamique.
Soit un fluide parfait circulant dans un tuyau horizontal à une vitesse v.

v
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-Bilan des variations d’énergie :
dU  P  dV  gz  dV  1 v²  dV  cste car pas de perte d’énergie
2
(fluide parfait) .
- P  dV représente l’énergie de pression avec P=pression totale quelle que
soit son origine.
- gz  dV représente l’énergie potentielle de pesanteur.
- 1 v²  dV représente l’énergie cinétique.
2
dU  P  gz  1 v²  cste =énergie volumique du fluide
dV
2
P  z  v²  cste
2g
g
- P  z correspond à la charge hydrostatique (à une constante près) .
g
- v² correspond à la charge dynamique.
2g
-Mise en évidence.
-On met des manomètres dans un tuyau horizontal.
1
2
z
-Aucune composante hydrostatique ne varie dans le fluide puisque z=cste.
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-En 1, on mesure P donc la charge hydrostatique, avec P représentant la
g
pression totale en ce point et Po=0.
-En 2, on obtient la charge dynamique en plus de la charge hydrostatique,
c’est-à-dire h2  P  v² où P représente la pression totale (Facilement
g 2g
démontrable à partir du théorème de Bernoulli) .
-Par conséquent, si l’on veut mesurer la pression dans un tuyau, on doit mettre
l’aiguille de mesure perpendiculaire (tuyau 1) à l’écoulement du fluide et
jamais dans l’axe du tuyau.
-Maintenant qu’on sait mesurer la pression totale, il faut éliminer la composante hydrostatique. Pour ce faire, on allonge le sujet de manière à ce que la
pression hydrostatique soit la même (~) en tout point du sujet.
-En réalité, on mesure la différence de pression entre Ptuyau et Po, c’est à
dire : P-Po=P-Préf=P-0=P.
-Lorsqu’on est en présence d’un système fermé, on montre qu’il existe un point
où la pression ne varie pas quelle que soit la position du système. Ce point,
appelé point de pression indifférente, se trouve chez l’Homme, au niveau de
l’oreillette gauche. C’est pour cette raison qu’on mesure la pression artérielle à
l’artère humérale, située à la même hauteur que l’atrium gauche.
-Au point de pression indifférente, on peut considérer que la pression
hydrostatique vaut 0 par rapport à Po et donc, qu’elle vaut 0.
1. On a démontré que dans un système où circule un fluide de façon
parfaite, on peut mesurer la pression P qui règne à l’intérieur de
celui-ci, quelle que soit son origine, à condition de prendre la
précaution de faire la mesure de manière perpendiculaire à
l’écoulement du fluide.
2. Pour éliminer la composante Po, on la prend comme 0 de référence.
3. Pour éliminer la composante P hydrostatique, on se place en un
point où celle-ci ne varie pas en fonction de la position du sujet
( point de pression indifférente) .
Donc si l’on mesure une pression à l’intérieur du système circulatoire
au niveau de l’oreillette gauche, on mesure la pression vraie, c’est-àdire celle qui est produite par le cœur.
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2.c. Pression trans-murale.
En réalité, lorsqu’on mesure la pression artérielle, on mesure la pression transmurale Pi-Pe.
Pext
Pint
Mais l’artère dans laquelle circule le sang n’est pas rigide. Son diamètre varie
avec la pression.
On introduit alors la pression élastique. Quand Pi>Pe, l’artère se gonfle et les
fibres élastiques de sa paroi se tendent. Ce faisant, les fibres créent une
pression élastique Pél. A un moment donné, compte tenu des propriétés
physiques de la paroi, Pél=Ptm. Il existe un point d’équilibre où Pél produite
par l’étirement de l’artère est égale à la pression Pi imposée par le fluide.
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