Année universitaire 2008-2009 LICENCE STAPS Marseille/Gap S2 - UNITE 3 PHY O51 Physiologie des grandes fonctions (I) -14CM + 8h TDEnseignante pour les CM: Joëlle Barthèlemy Principales références bibliographiques Anatomie et physiologie humaines Elaine N. MARIEB Pearson Education Physiologie humaine - Une approche intégrée Dee Unglaub Silverthorn Pearson Education - La majorité des illustrations proviennent de ces 2 ouvrages ou de sites web faisant référence à ces ouvrages. Physiologie du sport et de l’exercice physique Wilmore et Costill Human kinetics Biologie humaine – Principes d’anatomie et de physiologie Elaine N. MARIEB Pearson Education CHAPITRE 1 LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE I- INTRODUCTION Échanges cellulaires et système de transport Les cellules absorbent jour et nuit de l’oxygène et des nutriments et elles excrètent des déchets afin de produire l’énergie nécessaire à leurs activités vitales. <=> A tout moment, des substances sortent de la cellule et d’autres y entrent. Ces échanges entre cellule et milieu environnant s’effectuent par le biais de la membrane cellulaire donc de la surface de la cellule. Chez les organismes pluricellulaires : seules les cellules à la surface sont en contact avec le milieu environnant la surface de contact avec le milieu est faible par rapport au volume total de l’organisme. plupart des animaux adoptédeuntransport système => La La plupart des animaux on adoptéont un système => de transport, fermé chez lescirculant vertébrés. chaque cellule est en contact avec un liquide à travers tout le corps. Chez les vertébrés (de même que chez les Annélides et certains Mollusques) le système de transport est fermé. Système de transport fermé - Une pompe (le cœur) pousse un liquide (le sang) dans des tuyaux ( vaisseaux sanguins) de plus en plus petits. - Les échanges avec les cellules se font par diffusion au niveau des vaisseaux les plus petits. - Les petits vaisseaux s’unissent ensuite en vaisseaux de plus en plus gros qui retournent au cœur. Le système circulatoire est constitué de deux soussystèmes : le système cardio-vasculaire (= cœur + sang + vaisseaux sanguins) le système lymphatique (= lymphe + vaisseaux lymphatiques + ganglions lymphatiques) Le système cardio-vasculaire relie les uns aux autres les principaux organes. Gaz carbonique Aliments Bouche Système digestif Nutriments Sang Oxygène Système respiratoire Cœur Cellules Système cardiovasculaire Système urinaire Anus Résidus d’aliments non digestibles Déchets métaboliques azotés Les différents systèmes organiques ne peuvent pas fonctionner indépendamment. I- INTRODUCTION Échanges cellulaires et système de transport Le système cardio-vasculaire exerce diverses fonctions: - Il contribue aux échanges de matières avec l’environnement - Il assure les échanges de chaleur par convection entre le noyau central de l’organisme et l’enveloppe de l’organisme (la peau) où la chaleur est dissipée par échange avec l’environnement [thermorégulation] - Il assure le transport rapide de matières entre les différentes parties du corps - Il transporte des cellules et des globulines qui jouent un rôle dans la défense de l’organisme contre les agressions microbiennes et dans la défense immunitaire -…… I- INTRODUCTION II. LE COEUR A- Anatomie macroscopique du cœur 1- Position du cœur dans la cage thoracique Le cœur est enveloppé dans un sac fibreux, le péricarde. 2- La paroi du coeur 3 Tuniques Endocarde Epicarde De l’extérieur vers l’intérieur : - Epicarde - Myocarde - Endocarde Cavité péricardique Myocarde Péricarde 3 Tuniques 3- Cavités et gros vaisseaux sanguins - Le cœur face antérieure - - Le cœur en coupe frontale Le Cœur est séparé par une cloison médiane appelée septum Chaque côté est divisé en une oreillette et un ventricule. - Le cœur en coupe frontale Oreillette droite Veine cave supérieure Oreillette gauche Veine cave inférieure Ventricule droit Tronc pulmonaire Sinus coronaire Face postérieure Ventricule gauche 4– Trajet du sang O2 Artères pulmonaires CO2 Poumons Cœur droit Veines pulmonaires Cœur gauche Organes Veines caves Aorte Le cœur est formé de 2 pompes placées côte à côte et qui fonctionnent en parallèle : - Le cœur droit : pompe le sang provenant des différents organes vers les poumons. - Le cœur gauche : pompe le sang oxygéné provenant des poumons vers l’ensemble des organes de l’organisme. Cœur droit Cœur gauche Tronc pulmonaire Aorte Veine cave supérieure Artère pulmonaire Veines pulmonaires Veine cave inférieure Chacune de ces pompes dessert un circuit distinct : Circulation pulmonaire Circulation systémique 5– Action des corps de pompes du cœur : lien structure-fonction La paroi des oreillettes est mince, celle des ventricules est épaisse. La paroi du VG est plus épaisse que celle du VD. Coupe transversale des ventricules 6 – Les valves cardiaques Le sens unique d’écoulement du sang dans le cœur est imposé par 2 paires de valves anti-retour qui s’ouvrent et se ferment de façon passive sous l’influence des variations de pression sanguine qui s’exercent à leur surface. 2 valves auriculo-ventriculaires 1 valve aortique et 1 valve pulmonaire Valves cardiaques Le Sang passe des oreillettes aux ventricules, mais pas l’inverse Oreillettes Ventricules Valves auriculoventriculaires Valves sigmoïdes (aortique et pulmonaire) Le Sang passe des ventricules aux artères, mais pas l’inverse Ventricules Artères - Le cœur en coupe frontale - Valve aortique Détails des valves cardiaques Valve auriculo-ventriculaire droite = tricuspide Valve auriculoventriculaire gauche Valve aortique = bicuspide ou mitrale Valve pulmonaire Valve ouverte Valves auriculo-ventriculaires Valve fermée Les valves auriculo-ventriculaires, pulmonaire et aortique au cours de la systole ventriculaire. CONTRACTION DES VENTRICULES Les valves auriculo-ventriculaires, pulmonaire et aortique au cours de la diastole ventriculaire; RELACHEMENT DES VENTRICULES Les bruits du cœur La fermeture des valvules cardiaques constitue le principal facteur responsable des bruits du cœur : 1er bruit (TOUM) Fermeture des valves auriculo-ventriculaires à la systole ventriculaire. 2e bruit (TÂ) Fermeture des valves aortique à la fin de la diastole ventriculaire. 7 – Circulation coronarienne ou coronaire L’irrigation du myocarde se fait par un dense réseau d’artères ramifiées: les artères coronaires. Les 2 artères coronaires (artère coronaire D et artère coronaire G), prennent naissance directement à partir de l’aorte, à la sortie du ventricule. Elles émettent des ramifications (artérioles et capillaires) dans l’épaisseur des parois cardiaques. L’irrigation du cœur est intermittente et rythmique, elle n’est efficace que lorsque le muscle cardiaque est relâché. Valve aortique Après passage dans le myocarde, le sang est recueilli par les veines du cœur qui se réunissent en un gros vaisseau : le sinus coronaire (visible seulement sur la face postérieure du cœur) qui déverse le sang veineux dans l’oreillette droite. I- INTRODUCTION II. LE COEUR A- Anatomie macroscopique du cœur B- Anatomie microscopique et physiologie du coeur 1- Origine et diffusion de l’excitation a/ Les cellules musculaires cardiaques Les cellules myocardiques sont des cellules contractiles. Elles sont ramifiées et sont bout à bout avec leurs voisines par l’intermédiaire de jonctions spécialisées appelées disques intercalaires. Les disques intercalaires comportent : - les desmosomes, ils amarrent solidement les cellules les unes aux autres et les rendent solidaires mécaniquement - les jonctions communicantes, elles permettent le passage rapide de signaux électriques entre les cellules => La force et la dépolarisation se transmettent rapidement de cellule à cellule. elles sont reliées les unes aux autres en réseaux Le coeur comporte 2 réseaux isolés de cellules : le réseau des oreillettes le réseau des ventricules Les cellules du myocarde présentent certaines particularités: Elles sont normalement polarisées (extérieur de la membrane positif par rapport à l' intérieur Elles sont normalement polarisées négatif). se dépolarisent spontanément à un certain rythme sans intervention Elles Elles se dépolarisent spontanément du système nerveux. de la membrane cellule provoque la contraction de la cellule. LaLadépolarisation dépolarisation de lad'une membrane d’une cellule provoque la contraction de la cellule. b/ Les cellules musculaires « pacemaker » Environ 1% des cellules musculaires cardiaques sont responsables de l’excitation et de la conduction de l’excitation au sein du myocarde. Elles se dépolarisent spontanément à un rythme rapide et se contractent peu. Cette dépolarisation atteint rapidement les cellules contractiles voisines grâce aux jonctions communicantes => contraction. Elles sont liées les unes aux autres au sein du myocarde pour former des nœuds (amas de cellules) et des faisceaux tissu nodal Nœud sinusal Nœud auriculo ventriculaire Cette organisation permet de coordonner la contraction de toutes les cellules myocardiques. Faisceau de His Branches du faisceau de His Fibres de Purkinje Organisation du tissu nodal au sein du myocarde => Le coeur se contracte spontanément de manière rythmique sans stimulation nerveuse. Le cœur se contracte delui-même. manière On dit que la contraction est myogéne car elle prend spontanément naissance dans le muscle rythmique sans stimulation nerveuse. Cette propriété constitue l'automatisme cardiaque. c/ L’automatisme cardiaque Les cellules pacemaker du nœud sinusal imposent la fréquence cardiaque nœud sinusal = pace maker du cœur. Nœud sinusal (ou nœud de Keith et Flack) Les cellules du noeud sinusal possèdent le rythme de dépolarisation le plus rapide : ~ 100 à la minute. La conduction de l’excitation assure la coordination de la contraction. - Les cellules du noeud sinusal se dépolarisent. - La dépolarisation se transmet aux cellules musculaires des oreillettes. - Les oreillettes se contractent. - La dépolarisation atteint le noeud auriculoventriculaire (ou noeud de Aschoff-Tawara). - Gagne le faisceau de His puis les 2 branches de ce faisceau (branches de Tawara droite et gauche) desservant chacune 1 ventricule et enfin leurs ramifications (réseaux de Punkinje). - La dépolarisation se transmet à l'ensemble des cellules musculaires des ventricules. - Les ventricules se contractent. De la production de l’influx à l’excitation des dernières cellules musculaires des ventricules, il s’écoule environ 0,22 secondes. d/ La révolution cardiaque Dépolarisation des cellules du nœud sinusal. Dépolarisation des cellules des oreillettes ==> systole auriculaire Dépolarisation des cellules du nœud auriculoventriculaire puis du faisceau de His et des fibres de Purkinje Diastole générale Dépolarisation des cellules des ventricules ==> systole ventriculaire L’électrocardiogramme (ECG) reflète l’activité électrique du coeur. R T P Q S Onde P : dépolarisation des oreillettes Complexe QRS : dépolarisation des ventricules Onde T : repolarisation ventriculaire I- INTRODUCTION II. LE COEUR A- Anatomie macroscopique du cœur B- Anatomie microscopique et physiologie du coeur 1- Origine et diffusion de l’excitation a/ Les cellules musculaires cardiaques b/ Les cellules musculaires « pacemaker » c/ L’automatisme cardiaque d/ La révolution cardiaque 2- Contrôle extrinsèque de l’activité cardiaque L’activité cardiaque est influencée par les systèmes nerveux et endocriniens. a/ Le SNV Le Système Nerveux Végétatif (SNV), contrôle et coordonne l’activité des organes végétatifs. Pour moduler les fonctions organiques internes il dispose de 2 versants moteurs : le sympathique et le parasympathique Le cœur, comme la majorité des organes, dispose d’une double innervation aux effets antagonistes. Les voies motrices végétatives sont des voies à 2 neurones 1er neurone : neurone pré-ganglionnaire ou protoneurone Corps cellulaire dans le SNC Axone myélinisé de petit diamètre (type B, diamètre 3γm, vitesse de conduction entre 3 et 15m/sec) SNC Ganglion 1er neurone Ach R N1 2ième neurone Corps cellulaire dans le ganglion neurovégétatif (hors du névraxe) SNC Axone amyélinique de petit diamètre (type C, diamètre 1γm, vitesse de conduction entre 0,5 et 2m/sec) Ganglion 1er neurone Ach 2ième neurone ur Ach e t ec f f E ou NA Différents récepteurs Neuromédiateur: Sympathique: NA Parasympathique: Ach T1 à T4 Rôle du versant sympathique sur le coeur La fixation du neuromédiateur de ce versant du SNV (la Noradrénaline), sur les récepteurs spécifiques portés par les cellules cibles sympathiques cardiaques : Chronotrope + Dromotrope + Inotrope + Rôle du versant parasympathique sur le coeur La fixation du neuromédiateur de ce versant du SNV: l’Acétylcholine sur les récepteurs spécifiques portés par les cellules cibles parasympathiques cardiaques : Chronotrope Dromotrope Inotrope - Existence d’un tonus vagal Section voie sympathique Fc Fc Section voie parasympathique Section des voies sympathique et parasympathique Fc Secondes b/ Régulation réflexe de l’activité cardiaque L’innervation extrinsèque est indispensable à l’adaptation de la fonction cardiaque à une demande variable de l’organisme. Pour adapter les fonctions végétatives aux besoins variables de l’organisme, le SNV utilise comme base fonctionnelle : ses 2 versants moteurs et l’arc réflexe qui permet, selon les circonstances physiques et psychiques, de moduler l’équilibre entre les 2 versants. Récepteurs variés +SNS Effecteurs variés -SNPS afférences SNC efférences Le SNV possède une innervation afférente importante à partir de viscérocepteurs situés dans la paroi des organes qu’il contrôle informations sur l’état fonctionnel des organes et sur le milieu intérieur Les viscérocepteurs traitent des informations de différentes natures : Chimique (taux sanguins d’O2, [ ] de diverses substances telles le glucose, le Na+, le K+, le Ca++… Thermique (T° du sang) Mécanique (d° de remplissage des viscères mesuré par l’étirement des tissus, mécano sensibilité pulmonaire, barorécepteurs mesurant la pression artérielle…) Les informations captées par ces récepteurs sont véhiculées par les neurones afférents végétatifs. En mé u s ré c/ Autres influences - L’activité réflexe végétative est modulée par diverses régions cérébrales. Vous êtes en colère ou vous avez peur... Votre Fc, votre Pa et votre ventilation Le responsable : l’hypothalamus petit amas de neurones situé ≈ au milieu de l’encéphale. Vous êtes en dans les starting blocs Votre Fc avant le début de l’effort Le responsable : le cortex moteur cérébral. Vous parlez à un interlocuteur qui vous impressionne vous rougissez: Rougir : conséquence d’une vasodilatation des vaisseaux sanguins de la face Le responsable: le cortex associatif préfrontal qui joue un rôle dans l’expression des émotions propre à chaque individu. Le bulbe rachidien et le pont (parties du tronc cérébral) sont aussi d’importants émetteurs de messages: ils contiennent les centres de contrôle des fonctions cardio-vasculaires, respiratoires et digestives. c/ Autres influences (suite) - Certaines hormones Ex. Les catécholamines libérées par les glandes surrénales potentialisent les effets du SN sympathique de même que la thyroxine libérée par la Thyroïde - Certains ions Ex. Na+, K+, Ca++ agissent sur le régulation de la Fc Après intégration, si les 2 versants du SNV sont inégalement stimulés, celui qui est le moins excité peut être considéré comme temporairement inhibé. I- INTRODUCTION II. LE COEUR A- Anatomie macroscopique du cœur B- Anatomie microscopique et physiologie du coeur 1- Origine et diffusion de l’excitation 2- Contrôle extrinsèque de l’activité cardiaque 3- Les paramètres de la fonction cardiaque a/ Les paramètres de la révolution cardiaque Durée de la révolution cardiaque : 0,86 s pour 1 Fc de 70 bpm Systole auriculaire (~ 0.15s) Systole Ventriculaire (~ 0.34s) Diastole Générale (~ 0.37s) 2/5 de la révolution cardiaque <=> durée d'irrigation optimale du myocarde Chez l'individu entrainé en endurance, la fréquence cardiaque de repos diminue, que pouvez vous donc dire de la durée de la diastole générale et de celle des ventricules? Elles augmentent toutes les deux. Le cercle intérieur représente les ventricules et le cercle extérieur, les oreillettes. Si la Fc Fc 200 SV et DV mais SV < DV 180 160 le rapport SV/DV avec la Fc 120 80 40 Durée systole 0.5 Durée diastole 1 1.5 Période (sec) b/ La fréquence cardiaque : Fc La fréquence est inversement proportionnelle au volume d’un animal: Éléphant ~ 25 / min Musaraigne ~ 600 / min Sorex cinereus Chez le nouveau-né humain ~ 140 bpm Chez l’homme adulte sain, au repos ≈ 60-70bpm A l’effort? Fc: 70bpm 220 - (0,7xâge) Avant le départ la fréquence cardiaque est plus élevée en fonction du niveau de l'intensité de l'effort. 1 yard ~0.9m c- Le volume d’éjection systolique : VES ou Vs Quantité de sang éjectée dans la circulation à chaque systole = VTD (fin de diastole) - VTS (fin de systole) ≈ 65-70 ml au repos (environ 52% duVTD) au repos => il existe une reserve. VTD = volume télédiastolique VTS = volume télésystolique A l’effort? VES chez un homme de 70 Kg 70ml135ml VES (ml) 150 125 100 75 50 W d/ Le débit cardiaque Quantité de sang éjectée dans la circulation par unité de . temps (durant 1 minute) = Qc = Fc x VES ≈ 4.2-5l/min au repos, ce qui correspond en moyenne au volume sanguin total que nous possédons (75 ml/kg). A l’effort? DC repos = 5 l/ min 70 bpm x 70 ml . Qc (l/min) 25 20 DC effort 22l/min voir 35l/min chez le sujet entraîné (200 x 0.110) pour 22l/min chez le sédentaire. (190 x 0.185) pour 35l/min chez le sujet entraîné. 15 10 VES (ml) 5 W Les athlètes de haut niveau ont un ventricule gauche plus gros que la normale. Que peut-on conclure de leur VES? Répercussion sur leur fréquence cardiaque au repos? Que peut-on conclure de leur débit cardiaque à l'effort? CHAPITRE 1 LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE I- INTRODUCTION II. LE COEUR III. LES VAISSEAUX SANGUINS ventricules artères artérioles Echange de matières entre le sang et les organes. capillaires veinules veines oreillettes A- Anatomie Introduction Les grosses artères, les artérioles, les capillaires, les veines…, tous les vaisseaux sanguins présentent des particularités anatomiques liées à leur implication dans la circulation sanguine et sa régulation. 1- Les artères Vaisseau Structure Fonction Artère Vaisseau qui prend naissance au niveau des ventricules. Paroi à 3 tuniques, épaisse, élastique, musclée, résistante. Le diamètre de la lumière est relativement grand par rapport à l’épaisseur de la paroi rôle de réservoir Réseau de distribution du sang vers les organes : pression sanguine élevée Intima Média Fibres élastiques Fibres musculaires lisses Fibres de collagène Adventice Fibres conjonctives Rôle de l’élasticité des grosses artères (aorte et ses grosses branches) => Les fibres élastiques sont étirées dés que l'artère commence à être distendue à partir de sa position d' équilibre. Systole Ventriculaire => La force qu'elles développent augmente avec la distension <=> elles emmagasinent de l'énergie potentielle. => Elles restituent cette force ( énergie) dés que les conditions le permettent (=> propulsion) Diastole Ventriculaire Vaisseau Structure Fonction Artériole ramification des petites artères Couche épaisse de muscle lisse dans la tunique moyenne (20 µm) : lumière relativement étroite (diamètre Variation du diamètre de la lumière pour contrôler le flux sanguin, ramènent les pulsations du sang à un rythme régulier interne de l’ordre de 20 µm) La couche de muscle lisse permet la modification du diamètre du vaisseau ce qui influence le rythme de la ciruculation sanguine. Vasodilatation Vaisseaux sanguins - Contraction des muscles entourant l'artériole = vasoconstriction. - Relâchement des muscles entourant l'artériole = vasodilatation. Vasoconstriction Remarque : Il existe une vasoconstriction permanente modérée appelée "tonus artériolaire" 2- Les capillaires Vaisseau Structure Fonction Capillaire lien entre système artériel et système veineux, zone d’échange du système Paroi composée d’une seule couche d’endothélium (Diamètre: 10µm, épaisseur de la paroi: 1µm), présence de sphincters de muscles lisses qui régulent le flux sanguin au niveau des vaisseaux Échanges de liquides, de nutriments et de gaz entre le sang et les liquides interstitiels au travers de la paroi capillaire ou à travers les pores, par diffusion ou par transport actif.. Cellule endothéliale Cellules de l’endothélium Sphincters fermés ==> Baisse du débit dans les capillaires. Globule rouge dans le capillaire Capillaires organisés en lits capillaires Leur densité varie d’un organe à un autre… La surface d'échange varie : 300m² au repos ~> 1200m² à l'effort. Sphincters fermés Le débit sanguin dans un organe peut varier selon l’activité de l’organe. 3- Les veines Assurent le retour du sang vers le coeur 2 fois plus de veines et plus grosses mais structure comparable. Paroi des veines: peu de muscles lisses donc très extensible Vaisseaux => Veines : réservoir de sang Volume (ml) Aorte 100 Artères 300 Artérioles 50 Capillaires 250 Veinules 300 Veines 2200 Veines caves 300 Dans les capillaires la résistance augmente donc la pression sanguine diminue => la pression dans les veines diminue Le sang parvient à remonter au cœur par 2 mécanismes: 1- Adaptation structurales des veines au niveau des membres et pompe musculaire Une mauvaise fermeture des valvules des veines peut entraîner une accumulation de sang dans les veines une dilatation excessive des veines = varices. Parois veineuses faibles Le sang parvient à remonter au cœur par 2 mécanismes: 1. Valvules des veines et mouvements musculaires 2. Mouvements respiratoires Inspiration Dépression dans la cavité thoracique et surpression dans la cavité abdominale Sang « aspiré » vers la cage thoracique. (augmentation du volume => diminution de la pression) I- INTRODUCTION II. LE COEUR III. LES VAISSEAUX SANGUINS A- Anatomie B- La distribution du sang 1- Le débit sanguin a/ Généralités Le débit sanguin aux organes varie en fonction de l’activité du sujet et de l’activité des organes. A l'effort, il est modifié au profit des organes les plus actifs. Cerveau Coeur Reins Foie Muscles Repos 14 % 4% 22 % 27 % 15 % Exo 4% 4% 3% 5% 80 % A l’exercice… L’augmentation d’activité de certains organes nécessite un apport supplémentaire… Toute augmentation de débit à un organe doit être compensée : - par une de débit à d'autres organes - et/ou une du débit cardiaque. b/ Autorégulation Elle est assurée par un système de contrôle local de la distribution sanguine : les vaisseaux peuvent faire varier leur débit sanguin en fonction des besoins locaux des tissus qu’ils vascularisent. Les muscles comme les autres tissus de l'organisme ont la capacité unique de réguler leur propre débit sanguin en proportion directe de leurs besoins métaboliques. C'est l'autorégulation L'augmentation locale du débit sanguin répond en général à une modification de l'environnement chimique des tissus concernés. Le stimulus essentiel semble être l’oxygène. Exemple : toute de la consommation d’oxygène tissulaire ⇒ une vasodilatation des artérioles + ouverture sphincters capillaires ⇒ du débit sanguin local. D'autres agents chimiques locaux, notamment les sous produits de D’autres agents chimiques locaux, les sous locaux notamment agents la contraction musculaire : CO ², K+, H+, acide lactique produits de la contraction musculaire ou ou agents inflammatoires exercent aussi un effet vasodilatateur. inflammatoires exercent aussi un effet vasodilatateur. vasodilatateur c/ Contrôle nerveux extrinsèque L’autorégulation ne permet cependant pas d’expliquer la redistribution de la masse sanguine à l’exercice. (augmentation du débit sanguin dans les territoires musculaires concernés et diminution ailleurs). Le syst ème sympathique ⇒rôle action vasoconstrictrice. Le système sympathique joue alors un essentiel grâce à l'innervation des éléments musculaires contenus dans la paroi des vaisseaux systèmiques => action vasoconstrictrice qui diminue l'apport sanguin local. Récepteur α Adrénaline Vasoconstriction Vaisseaux sanguins Au repos il existe un tonus vasomoteur => maintien d' un certain degrés de constriction permettant une certaine pressions sanguine (= force exercée par le sang sur la paroi d'un vaisseau). de constriction La stimulation sympathique déviation vers d’autres territoires du débit sanguin local Récepteur α Adrénaline Vasodilatation Vaisseaux sanguins Vasoconstriction B- La distribution du sang 1- Le débit sanguin 2- Organisation générale de la circulation La variable mesurée et régulée est la Pression Artérielle - Le sang doit-être envoyé dans la circulation à un débit suffisant pour satisfaire les besoins métaboliques (en termes d'apport et d'élimination) et fonctionnels de l'organisme. - La perfusion doit-être suffisante et adaptée dans chaque circuit (+ aux tissus qui en ont le plus besoin, - à certains, constante pour d'autres) - Le sang doit revenir vers le coeur à la même vitesse qu'il est a été envoyé dans la circulation (circuit fermé)... En effet : - Hypotension => danger de syncope - Hypertension => dangers tels que : - Hémorragie (risque d'AVC x par 3 à 5) - Insufisance - La pression ? * La pression sanguine C’est la pression exercée par le sang sur la paroi des vaisseaux. Quelques caractéristiques du système vasculaire chez l’homme. Vaisseaux Pression (mmHg) Vitesse (cm/s) 100 40 Artères 100 - 40 40 - 10 Artérioles 40 - 30 10 - 0.1 Capillaires 30 - 12 < 0.1 Veinules 12 - 10 <0.3 10-5 0.3-5 2 5-20 Aorte Veines Veines caves Rappels de quelques notions d’hémodynamique : 1/ le flot d’un liquide entre 2 points est fonction de la différence de pression entre ces 2 points et de la résistance opposée à l’écoulement, 2/ cette résistance est fonction du diamètre de la tuyauterie, tuyauterie de sa longueur et de la viscosité du liquide, liquide R 3/ dans un système circulatoire, changer de diamètre engendre un changement de pression. ≈R R * La pression artérielle C’est la pression exercée par le sang dans les grosses artères. Elle est fonction du débit cardiaque et des résistances périphériques. ° PA = Qc x R Qc = Fc v VES La PA varie au cours de la révolution cardiaque. La PA augmente au cours de la systole ventriculaire La PA diminue pendant la diastole ventriculaire On la mesure à l’aide d’un tensiomètre Au cours de la systole ventriculaire : Pmax = pression systolique 120 mm Hg Pendant la diastole ventriculaire : Tension 12/7 Pmin = pression diastolique 70 mm Hg Pas de flux sanguin dans l’artère Flux sanguin restauré dans l’artère Flux sanguin intermittent On détermine une pression artérielle moyenne de l’ordre de 95 mm Hg (≠ [120+80]/2) au repos ° PA = Qc x R 95 mm Hg = 5 l/min x 19 mm Hg/(l/min) PA = (Fc x VES) x R 70 x 0,07 Régulation de la PA par le Baroréflexe Centres d'intégration localisés au niveau du bulbe rachidien et du pont qui contrôlent les fonctions cardiovasculaires. 1m Valeur de référence de PA 1.5 Cause perturbatrice Les barorécepteurs détectent les écarts Centres cardiovasculaires localisés au niveau du tronc cérébral Les effecteurs corrigent les écarts - Centre cardio-accélérateur (Action du sympathique) - Centre cardio-inhibiteur (Action du para-sympathique) - Centre vasomoteur (vasoconstriction : action du sympathique) ° PA = Qc x R Résumé des actions des versants sympathique et parasympathique du SNV sur le cœur et les vaisseaux sanguins et de leur conséquences sur la PA La PA à l’effort? La pression artérielle moyenne varie en fonction de l’activité du sujet. A l’effort elle , passant de 95 mmHg à 126mmHg. Cette est cependant limitée: le DC , il est x 6 30l/min mais pas la PA moyenne R : 19 mm Hg/(l/min) 4,2 mm Hg/(l/min) mettant en évidence l’importance des ajustements locaux…. D’autres mécanismes de régulation participent à cette régulation de la pression artérielle. Ils ont pour origine - les volorécepteurs volume dans les cavité cardiaques dilatation contraction du myocarde (loi de starling) - les chémorécepteurs O2 ou pH vasoC PA retour veineux - certaines hormones, hormones en cas de stress par exemple - le volume sanguin vol. de sang pression action des reins pour éliminer de l’eau… - les centres supérieurs : cortex moteur, hypothalamus selon l’état émotionnel du sujet, les centres respiratoires (complexes : PA pendant l’expiration)… I- INTRODUCTION II. LE COEUR III. LES VAISSEAUX SANGUINS IV- LE SANG 1- Volume et composition du sang Volume sanguin : 75ml/kg soit 8% du poids corporel Sédentaires adultes sains ♂ 5à6L ♀ 4à5L Entraînés ou grande taille adultes Le sang est le seul tissu liquide de l' organisme. = plasma (liquide) + cellules (éléments figurés) Toutes les cellules sanguines sont produites dans la moelle osseuse. Composition Exercice Intense Chaleur Entraînement Acclimatation à la chaleur Plasma (55-60% du volume sanguin total) 90% d’eau, 7% de protéines (enzymes, hormones…), 3% divers (minéraux, déchets éléments nutritifs…) -10 % - 20% + 10 % Éléments figurés (40 à 45 %) Érythrocytes (GR) 99% Leucocytes (GB) Thrombocytes (Plaquettes) Hématocrite : volume occupé par les éléments figurés en % du volume sanguin total 40 à 45% . Les Érythrocytes • 4 à 6 millions par mm3 de sang • Pas de noyau, pas d’organite cellulaire • Durée de vie : 4 mois • Taille ~ 8 µm • Chaque globule contient ~ 280 millions molécules d ’hémoglobine Hb + O2 HbO2 15g d’Hb dans 100 ml de sang 20 ml d’O2 pour 100 ml de sang Production des globules rouges (érythropoïèse) contrôlée par l’hormone érythropoïétine (EPO) produite par les reins. PO2 au niveau des reins Sécrétion d ’EPO par les reins Érythropoïèse dans la moelle osseuse Les Leucocytes : 5 grands types 1. Polynucléaires Neutrophiles 2. Polynucléaires Éosinophiles 3. Polynucléaires Basophiles Les + nombreux 4. Lymphocytes 5. Monocytes 2ième en nombre • Responsables de la réponse immunitaire (inflammation, production d’anticorps, phagocytose des substances étrangères), • Sont pour la plupart dans les tissus (ne font que transiter par le sang) •≈ 7000 par mm3 de sang Plaquettes sanguines • Se forment par la fragmentation de grosses cellules de la moelle osseuse. • Pas de noyau, pas d’organite cellulaire. • 2 à 4 µm • Rôle dans la coagulation sanguine • < 400 000 Coagulation sanguine Le bris de plaquettes…………….. Formation de l’activateur de la prothrombine Prothrombine Fibrinogène Fibrine Thrombine Fibrine 2- Caractéristiques du sang • visqueux et opaque (attention à l’hématocrite!) • Riche en O2 rouge écarlate, pauvre en O2 rouge sombre • pH entre 7,35 et 7,45 (légèrement alcalin) • T° : 38°C 3- Fonctions du sang Notamment: •Transport • Régulation de la T° • Régulation de l’équilibre acido-basique