La fonction vasculaire
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La fonction vasculaire Introduction Rappel : organisation du système vasculaire Les divers secteurs de l’organisme échangent par diffusion de : - Chaleur - Gaz - Substances nutritives - Déchets - Hormones - Informations immunitaires. Le transport des solutés par diffusion est limité par sa vitesse ( barrière physique telle que la paroi cellulaire). La circulation est un transport des solutés par convection. Extrémité d’un neurone au niveau d’une synapse forme une fente synaptique relativement mince (O.1 micron) et le temps qu’il fait pour diffuser aux NT 5 ms. A la différence du capillaire vers les cellules beaucoup plus de temps car les distances sont beaucoup plus grandes (10 micron) 50 ms. C’est pourquoi la diffusion ne suffit pas, c’est pour cela qu’intervient la circulation assurant le transport par convection = mécanisme de transport de masse. - Les circulations pulmonaires (cœur droit) et systémique (cœur gauche) sont disposées en série. Conséquence : il est nécessaire que les débits du cœur droit et gauche soient égaux en moyenne. Rappel : disposition en série et parallèle dans un circuit électrique. La plupart des organes sont disposés en parallèle sur le circuit vasculaire. Une exception qui est le foie : - Placé en série sur la circulation veineuse - Reçoit également du sang artériel Conséquence majeure de cette organisation pour la répartition des résistances à l’écoulement. Les résistances en série et en parallèle : analogie du circuit électrique. Noter l’effet de la disposition sur le système et la résistance totale. - Parallèle 1/RT résistance plus faible - Série Ajout des RT Dans la circulation les différents compartiments sont disposés en série. En revanche, la plupart des organes sont disposés en dérivation. La conséquence est que la résistance totale est réduite moins de travail pour le cœur. Les vaisseaux assurent deux grandes fonctions : - Distribution - Echange Noter la pression dans les compartiments de la circulation artérielle et veineuse. La pression du sang est habituellement mesurée en mmHg. - Rappel : Pression (mmHg) ; (cmH2O) - 1 mmHg = 1,36 cmH2O Rappel : notion de Pression Transmural PTM Les vaisseaux sont des tubes dont la paroi est souple. - Lorsque la paroi est déformable, le diamètre du tube est déterminée en permanence par la pression transmurale = différence entre la P à l’intérieur du tube – P à l’extérieur du tube. - Si la pression interne dépasse celle de l’extérieur le calibre augmente. La lumière des vaisseaux dont la paroi est souple est déterminée par la pression transmurale. La fonction vasculaire Relation structure-fonction dans les vaisseaux sanguins Rappel : la paroi vasculaire comprend trois tuniques : - Intima - Media - L’adventice Intima : - Est la tunique la plus interne - Est constituée d’un endothélium limitant la lumière vasculaire et reposant sur une lame basale. Media : - Composée de fibres musculaires lisses responsables de la vasomotricité - Fibres élastiques qui permettent des déformations transitoires de la paroi - Fibres de collagènes qui à l’inverse s’opposent aux augmentations de volume importantes Adventice : - Reçoit les terminaisons nerveuses contrôlant la vasomotricité - Reçoit les petits vaisseaux (vasa vasorum) qui irriguent la paroi Noter la relation entre structure et fonction vasculaire pour chaque type de vaisseau. Aorte : - Paroi riche en élastine - Amortit l’onde de pression produit par l’éjection ventriculaire - Sert de réservoir de pression pour la circulation systémique Petites artères résistives et artérioles - Composante musculaire lisse importante - Capacité de vasoconstriction à leur niveau - La pression, hémodynamique chute brutalement à leur niveau - Régulent la distribution du débit sanguin aux tissus selon leur besoins Capillaires : - Les échanges entre secteur vasculaire et secteur interstitiel ont lieu à leur niveau - Leur paroi est limitée à une seule membrane endothéliale Veinules : - Vaisseaux résistifs post-capillaires, à composante musculaire lisse également importante - Les modifications de leur calibre influencent largement l’importance des échanges capillaires Veines systémiques : - Une circulation à passe pression – 5 mmHg - Faible résistance - Fonction de réservoir de sang = forte capacitance - Valvules veineuses assurant la direction de la circulation Pression artérielle a. Pression artérielle différentielle ou amplitude du pouls La pression n’est pas constante dans le compartiment artériel elle varie tout le temps. Elle peut augmenter et diminuer pour atteindre des valeurs max et minimales. A la fin de l’éjection la valvule sigmoïde se ferme la pression diminue progressivement pour atteindre une valeur minimale durant la diastole. Comme la pression varie tout le temps on définit : - Valeur minimale : P diastolique - Valeur maximale : P systolique - P moyenne : plus proche de la diastolique On peut définir l’amplitude du pouls différence entre la pression systolique et diastolique. Tous les facteurs qui modifient PAS ou PAD changent l’amplitude du pouls. L’amplitude du pouls artériel - Le caractère élastique des parois artérielles permet aux grandes artères de servir de « réservoir de pression ». - L’élastance : capacité d’un corps élastique de revenir à ses dimensions initiales après une déformation - E = ΔP/ ΔV = 1/compliance - L’élastance d’une paroi artérielle dépend de son contenu relatif en : Fibres d’élastine : compliance Fibres de collagène : élastance Cellules musculaires lisses Le débit varie au cours du cycle cardiaque mais cependant ne devient pas nul. La paroi de l’Ao est élastique mais aussi un peu élastante car lorsque l’on introduit un volume augmentation de pression. Cette augmentation de pression est une force emmagasinée par la paroi. Lors de la diastole cette énergie est restituée sous forme de pression et c’est pour cette raison que la pression ne descend pas à 0 à la différence du VG. La pression en diastole de l’Ao paroi assure cette fonction de réservoir de pression ce qui permet de maintenir un débit positif durant toute la diastole. - L’éjection Vs par le VG entraine la distension de la paroi de l’Ao et des artères : E emmagasinée Energie restituée en diastole : la tension dans la paroi Aortique sert à maintenir un gradient de pression vers les capillaires. 2 conséquences : Le débit sanguin est continu dans les capillaires Le débit est toujours positif Le sang n’est pas directement propulsé dans les organes par le cœur : - Le cœur reçoit du sang à basse pression - La contraction ventriculaire fournit l’énergie pour augmenter la pression du sang - Cette énergie est emmagasinée par l’Ao en systole - Elle est restituée en diastole et sert à maintenir un gradient de pression entre l’Ao et les organes. Le profil de la PA change en allant de l’Ao aux artères périphériques. De l’Ao aux grandes artères de distribution (ex : artère fémorale) : - La PAS augmente alors que la PAD diminue - La PAM ne diminue que très peu 2 raisons : - Augmente l’élastance (diminue la compliance), car A fémorale a une paroi plus rigide que celle de l’Ao, ce qui induit une pression plus importante dans l’A fémorale - Réflexion de l’onde de pouls au niveau des bifurcations des artères Dans les A périphériques : - La PAM diminue - Diminution PAS et PAD - L’onde de pression est amortie - La résistance des plus petites artères à l’écoulement du sang entraine une chute de la pression Capillaires : - Variations de pression quasi absentes au cours du cycle cardiaque - Effet de la grande compliance de ces vaisseaux Conséquence : la pression artérielle varie selon l’endroit où elle est mesurée L’amplitude du pouls artériel : effet de la compliance artérielle L’amplitude du pouls dépend du volume d’éjection systolique (Vs) Une augmentation du Vs, augmente proportionnellement l’amplitude du pouls (ΔP) ainsi que la PAM Une baisse de la compliance augmente l’amplitude du pouls (ΔP) mais ne modifie par la PAM Les variations entre les A dépendent de la paroi de l’A et l’arrivée du Vol qui arrive dans l’A. Premier graphique : le Vs représenté en fonction de la pression dans l’Ao, Dernier graphique : la PAM reste la même car d’un côté la PAS augmente, mais la PAD diminue. Si la paroi était infiniment compliante pas de variation de pression durant le cycle cardiaque. Si compliance maximale la PAD sera = 0 L’amplitude du pouls artériel - Augmente avec l’âge en particulier après 60 ans : Diminution de la compliance de la paroi artérielle Cause : sclérose de la paroi artérielle - Valeur normale : 40-45 mmHg chez le sujet jeune et peut atteindre 60 chez les sujet âgé La PAM augmente avec l’âge mais pour une raison différente : Modification de la PA à long terme Facteurs déterminant l’amplitude du pouls artériel : Pression artérielle moyenne - La PA varie constamment pendant le cycle cardiaque Sa valeur moyenne peut être estimée par : PAM = PAD + 1/3 × (PAS – PAD) PAM est plus proche de la PAD (diastole = 2/3 de la durée du cycle cardiaque) NB : la PAM n’est pas la moyenne de PAS et de PAD à une Fc normale En revanche, Fc élevée : PAM devient plus proche de (PAD + PAS) / 2 La diastole commence au niveau de l’onde dicrote à ce moment que les valvules se ferment ce qui marque le début de la diastole. - - En pratique, la PAM est mesurée en calculant par des moyens électroniques ou numériques, la surface sous la courbe de P en fonction du temps/ durée du cycle cardiaque Le niveau de la PAM et l’amplitude du pouls répondent à des déterminants différents Amplitude du pouls (P différentielle = PAS – PAD) Directement proportionnelle au VES Inversement proportionnelle à la compliance artérielle Pa moyenne relation entre le débit cardiaque × résistances vasculaires périphériques Signification : la PAM est la force motrice du débit sanguin dans la circulation systémique. Le niveau de cette pression va dépendre : - Débit sanguin - Résistance que l’arbre vasculaire propose au débit du sang dépend elle-même des vaisseaux les plus petits à leur niveau que la résistance est la plus élevée. Mesure de la pression artérielle : - Méthode non invasive : Sphygomanométrie - Elle permet de mesurer la PAS et la PAD au niveau d’une artère périphérique (ex : A humérale) - Gonfle le brassard sang ne passe plus. Ouvre la valve et laisse échapper l’air dans le brassard P descend progressivement. La pression que l’on voit au niveau du premier bruit = Pression systolique. Puis la pression du brassard continue à descendre et tant que la P est au-dessus de la pression diastolique comprime l’A ce qui entraine une circulation turbulente. Tant qu’il y a de la turbulence bruit. Mais quand la pression du brassard tombe en dessous de la pression diastolique entend plus de bruit et regarde la pression indique la pression diastolique. Mesure de la pression artérielle : - Méthode invasive : un cathéter est placé dans la lumière artérielle - Un capteur de pression permet d’enregistrer la pression en continu - La PAM s’élève modérément avec l’activité et diminue avec le sommeil. La pression artérielle est plus élevée chez l’homme que chez la femme Elle s’élève avec l’âge. Valeurs physiologiques : - PAS : 90 à 120 PAD : 60 à 80 - PAM : varie avec l’âge (70 chez le nourrisson ; 100 chez l’adulte âgé) Pression artérielle moyenne - La pression dans la circulation systémique est déterminée par : Le débit cardiaque Les résistances périphériques La pression veineuse centrale (PVC) PAM = Q×R PAM = (Q×R) + PVC PVC : pression veineuse centrale : - C’est la pression dans l’oreillette et les V caves intra-thoraciques - Normalement proche de 0 Signification : la PAM est la force motrice pour le débit sanguin dans la circulation systémique Hémodynamique - Décrit les facteurs physiques qui gouvernent le débit sanguin dans le système circulatoire La circulation d’un liquide dans un tube - La différence de pression est due aux forces de frottement du liquide contre les parois du tube = résistance à l’écoulement Les facteurs qui modifient la résistance des vaisseaux périphériques agissent sir la PAM Le débit sanguin des organes est contrôlé par des variations de la R - Résistance : - Lorsque la R est basse pour un même débit, la pression est plus faible - Lorsque la R est importante pour un même débit, la pression est beaucoup plus grande Les facteurs qui déterminent R son décrit par la loi de Poiseuille : - Longueur - La viscosité du sang - Rayon - R dépend essentiellement du diamètre des vaisseaux Une diminution du rayon par un facteur 2 entraine une augmentation de R par un facteur 16 La viscosité du sang est environ 3 fois celle de l’eau Si viscosité × 2 R × 2 Unité de mesure : Poise (1 Po = 1 N.s/m² = 1 Pa.s A R égale : P est plus forte si la viscosité augmente La viscosité du sang dépend du volume relatif des cellules, par rapport au volume du plasma : - Le volume relatif de cellules est mesurée par l’hématocrite - Hématocrite : est mesurée par centrifugation d’un tube contenant du sang Hématocrite normal chez l’adulte : - Femme = 38% - Homme = 40% Une augmentation de l’Ht augmente de 40 à 60% double a viscosité. Augmentation de l’Ht : polyglobulie ou utilisation illicite EPO. La viscosité : - Dépend de la température (diminution T° entraine son augmentation) - Dépend de l’HT - Dépend du débit sanguin : diminution du Q augmentation viscosité Résistance : - N’est pas répartie également dans tous les secteurs vasculaires - Dans le système vasculaire, la plus grande résistance se situe au niveau des artérioles - Conséquences : Chute de pression importante entre l’entrée et la sortie des artérioles Amortissement du signal de pression Signification physiologique : une R élevée est importante pour le rôle des artérioles dans la circulation : - Répartition du débit entre différents territoires tissulaires et organes - Participation à la régulation de la pression artérielle - Protection des capillaires d’une pression trop importante L’augmentation de la pression de perfusion à l’entrée d’une artère, augmente le débit Cette relation n’est pas linéaire car : - L’augmentation de la PA augmentation de la PTM augmentation du rayon diminution de la R La relation entre P et débit est modifiée par le contrôle actif du tonus artériel : l’activité du système nerveux sympathique - Inhibition du SN sympathique la pression dans l’A est moins importante et inversement - Il existe une pression minimale pression critique de fermeture pas de débit Le débit cardiaque : - Il est de l’ordre de 4 à 5 L/min au repos L’index cardiaque : la quantité de sang éjecté en une minute par un mètre de surface corporelle (IC = Q/Sc) Intérêt : comparer le début cardiaque entre sujets de taille et corpulence différentes Au repos l’index cardiaque se situe entre 2,5 et 4L/min/m² de surface corporelle Réserve cardiaque : la différence entre le débit cardiaque de repose et le débit cardiaque maximale peut atteindre 25l/min.
