Activités pratiques Le cœur et la propulsion du sang dans les vaisseaux La dissection du cœur de mouton a permis de découvrir l’existence des valvules cardiaques. • Comment le fonctionnement de ces valvules permet-il une propulsion à sens unique du sang dans les vaisseaux ? A Quatre valvules imposent le trajet du sang dans le cœur. Angle de prise de vue de la photographie ci-contre 4 3 O.D. aorte coupée O.G. 2 V.D. 1 V.G. 1. Valve auriculo-ventriculaire gauche (valvule mitrale ou bicuspide) 2. Valve auriculo-ventriculaire droite (valvule tricuspide) 3 et 4. Valvules sigmoïdes. Doc.1 L’observation d’une valvule sigmoïde. Fonctionnement des valvules cardiaques : l'exemple du cœur gauche. (le cœur droit fontionne de la même manière et de façon synchrone) aorte O.G. valvule fermée valvule ouverte valvule ouverte valvule fermée V.G. A Doc.2 Le fonctionnement des valvules cardiaques. 120 B Les valvules auriculo-ventriculaires s’ouvrent quand la pression sanguine à l’intérieur de l’oreillette est supérieure à la pression sanguine dans le ventricule (dessin A). En revanche, quand le ventricule se contracte, l’augmentation de pression intraventriculaire a tendance à refouler le sang vers les oreillettes : les valvules auriculo-ventriculaires se ferment alors pour empêcher ce reflux (dessin B). Le fonctionnement des valvules sigmoïdes est de la même façon commandé par des différences de pression entre artères et ventricules. B Le cœur : deux pompes accolées qui fonctionnent au même rythme. A. Remplissage ventriculaire Fin de la diastole Oreillettes et ventricules sont relâchés. Les valvules auriculo-ventriculaires sont ouvertes. Venant des veines caves et pulmonaires, le sang passe des oreillettes dans les ventricules. Systole auriculaire (1/10e de seconde) Les oreillettes se contractent et un petit volume de sang s'ajoute au contenu des ventricules (environ 80 % du remplissage ventriculaire se fait avant la contraction des oreillettes). Scintigraphie cardiaque : fin de diastole. C. Début de la diastole Scintigraphie cardiaque : fin de systole ventriculaire. Les ventricules se contractent et compriment le sang qu'ils contiennent. Les valvules auriculo-ventriculaires se ferment sous l'effet de l'augmentation de la pression sanguine. Quand la pression dans les ventricules dépasse la pression dans les artères, les valvules sigmoïdes s'ouvrent : le sang est envoyé sous pression dans les artères. B. Contraction des ventricules (systole ventriculaire) Doc.3 Les différentes étapes du cycle cardiaque. Pistes d’exploitation 1 Doc. 1 et 2 : En quoi l’organisation anatomique des val- 2 Doc. 3 : Décrivez les différentes phases de la révolution vules permet-elle d’assurer une circulation à sens unique du sang ? cardiaque et, pour chacune d’elles, précisez l’état des différentes valvules (ouverte ou fermée). Circulation sanguine et apport de dioxygène aux muscles Chapitre 2 Les muscles ventriculaires se relâchent. Les valvules sigmoïdes se ferment. 121 Activités pratiques Adaptations circulatoires à l’effort physique Nous savons que le muscle en activité consomme beaucoup plus de dioxygène que le muscle au repos. • Quelles adaptations du système circulatoire permettent cette « livraison » accrue de dioxygène aux muscles pendant un effort physique ? A Adaptation du débit cardiaque à l’effort. Les échographies ci-dessous permettent de mesurer le VES : les zones hachurées correspondent au ventricule gauche en fin de diastole (remplissage maximum : cliché A) et en fin de systole (remplissage minimum : cliché B). L’appareil calcule la différence de volume de la cavité entre ces deux instants, ce qui correspond au volume de sang éjecté dans l’aorte pendant la systole. Dans cet exemple : VES = 108 mL – 41,4 mL = 66,6 mL. Doc.1 L’évaluation du débit cardiaque nécessite une mesure du volume d’éjection systolique ou VES. volume d'éjection systolique (mL) fréquence cardiaque 150 150 25 120 120 20 90 90 15 60 60 10 30 30 5 0 0 0 position debout Doc.2 Des variations importantes du débit cardiaque. 122 débit cardiaque (litres par minute) jogging (8 km.h−1) course (12 km.h−1) B Adaptations circulatoires périphériques. Repos muscles 1 000 mL (20%) Effort intense foie 1 350 mL (27%) muscles 21 000 mL (84%) Débit cardiaque foie 500 mL (2%) autres organes 780 mL (3%) cœur 200 mL (4%) peau 300 mL (6%) cerveau 900 mL (4%) 5 000 mL.min −1 25 000 mL.min −1 reins 250 mL (1%) peau 600 mL (2%) autres organes 350 mL (7%) reins 1100 mL (22%) cœur 1 000 mL (4%) cerveau 700 mL (14%) Doc.3 Variations de l’irrigation des différents organes en fonction de l’intensité de l’effort. capillaires artériole sphincters pré-capillaires Effort (sphincters ouverts) veinule veinule Repos (sphincters fermés) Doc.4 Des adaptations remarquables de l’irrigation sanguine des muscles. Pistes d’exploitation 1 Doc. 1 : Calculez, en litres par minute, le débit cardiaque 3 Doc. 3 : Comparez les débits sanguins dans les princi- moyen chez un adulte dont la fréquence cardiaque est de 70 battements par minute. Sachant que la quantité totale de sang d’un adulte est d’environ 5 litres, quelle remarque pouvez-vous faire ? paux organes du corps, au repos et au cours d’un exercice intense. Comparez d’abord les débits exprimés en millilitre par minute : que constatez-vous ? Comparez ensuite les débits exprimés en pourcentage du débit cardiaque : quelles constatations importantes pouvez-vous faire ? 2 Doc. 1 et 2 : En revenant sur le schéma de la circulation sanguine (voir p. 116), dites si les débits sanguins dans le « cœur droit » et dans le « cœur gauche » sont les mêmes ou sont différents. 4 Doc. 4 : Mettre en relation la structure anatomique pré- 2 artériole Circulation sanguine et apport de dioxygène aux muscles Chapitre Le muscle est un tissu extrêmement bien irrigué (photographie) : 1 500 à 3 000 capillaires sanguins par mm2 de coupe transversale de muscle. Au repos, 1 sur 10 seulement est ouvert à la circulation, les autres étant fermés par de petits muscles circulaires, les sphincters pré-capillaires. Pendant l’effort, tous les sphincters s’ouvrent transformant ainsi le muscle en une véritable éponge gorgée de sang. sentée dans ce document avec les variations du débit sanguin dans le muscle au cours d’un effort. 123