Notes sur le système cardiovasculaire
Voici quelques notes de révisions succinctes associées aux illustrations du système cardiaque.
Sommaire
- Le péricarde et les 3 tuniques du cœur
- Les 4 cavités du cœur
- Anatomie du cœur et circulation sanguine
- La double circulation : pulmonaire & systémique
- Les valves cardiaques
- Le système cardionecteur
- Le potentiel de membrane et le potentiel d’action
- La révolution cardiaque
- La fréquence cardiaque
- Les bruits du cœur
- Le débit cardiaque
- La structure des vaisseaux sanguins
- Les différences structurales entre les artères, les capillaires et les veines
- Anatomie d’un lit capillaire
- Facteurs favorisant les échanges capillaires
- Les différentes structures des capillaires
- La pompe musculaire
- Le débit sanguin
- La pression sanguine
- La régulation nerveuse de la pression artérielle
- La régulation hormonale de la pression artérielle
Pour aller plus loin
- Ressources sur le système cardiaque
1. Le péricarde et les 3 tuniques du cœur
Le péricarde est une membrane entourant le cœur. On distingue le péricarde fibreux et le péricarde séreux. Le péricarde séreux est composé de 2 feuillets : un feuillet externe (ou pariétal) et un feuillet interne (ou viscéral). Le liquide contenu dans la cavité péricardique lubrifie les deux feuillets, ce qui facilite les mouvements du cœur.
Les 3 tuniques du cœur sont :
- L’épicarde (feuillet viscéral du péricarde séreux)
- Le myocarde (muscle cardiaque qui assure une contraction rythmique du cœur)
- L’endocarde (son endothélium tapisse les cavités cardiaques et est dans la continuité de l’endothélium des vaisseaux sanguins).
2. Les 4 cavités du cœur
Le cœur est divisé en 4 cavités : 2 oreillettes qui reçoivent le sang et 2 ventricules qui propulsent le sang dans une artère..
Particularité du ventricule gauche : sa paroi est 3 fois plus épaisse que la paroi du ventricule droit.Les 2 oreillettes sont séparées par le septum inter-auriculaire et les 2 ventricules sont séparées par le septum inter-ventriculaire.
Les 4 cavités forment 2 pompes synchronisées :
- un cœur droit composé de l’oreillette droite et le ventricule droit qui communiquent par une valve tricuspide. Le cœur droit récupère le sang pauvre en oxygène et riche en gaz carbonique par la veine cave. Puis il le propulse dans l’artère pulmonaire pour qu’il soit réoxygéné et se décharge du gaz carbonique.
- un cœur gauche composé de l’oreillette gauche et le ventricule gauche qui communiquent par une valve mitrale. Le cœur gauche récupère le sang riche en oxygène en provenance des poumons. Puis il le propulse dans tout le corps via l’aorte.
3. L’anatomie du cœur et la circulation sanguine
L’apex est la pointe du cœur.
Remarque : les artères sont des vaisseaux sanguins qui transportent le sang hors du cœur et les veines sont des vaisseaux sanguins qui ramènent le sang au cœur.
Il y a 2 veines caves + le sinus coronaire qui entrent dans l’oreillette droite.
Le gros vaisseau qui part du ventricule droit s’appelle le tronc pulmonaire, il se divise en artères pulmonaires droite et gauche.
Il y a 4 veines pulmonaires qui entrent dans l’oreillette gauche.
Le gros vaisseau qui part du ventricule gauche s’appelle l’aorte, il se divise en plusieurs artères.
Par convention, le sang pauvre en oxygène est de couleur bleu et le sang riche en oxygène est de couleur rouge.
4. La double circulation : pulmonaire & systémique
Le cœur droit assure la circulation pulmonaire et le cœur gauche assure la circulation systémique.
Le cœur a son propre système de circulation : le système coronarien qui comprend les artères coronaires droite et gauche + le sinus coronaire.
5. Les valves cardiaques
La circulation sanguine est à sens unique grâce aux valves cardiaques qui sont un système anti-reflux. Elles s’ouvrent et se ferment alternativement en fonction des différences de pression entre les cavités qu’elles séparent. C’est donc un processus passif.
Pendant la diastole ventriculaire, les valves auriculo-ventriculaires sont ouvertes car la pression des ventricules est inférieure à celle des oreillettes. Les valves aortiques et pulmonaires sont fermées car la pression des ventricules est inférieure à celle des artères (+ le sang présent dans les artères a tendance à revenir vers le cœur, ce qui remplit les valvules semi-lunaires).
Pendant la systole ventriculaire, les valves auriculo-ventriculaires se ferment car la pression des ventricules s’élèvent. À la fin de cette phase du cycle cardiaque, les valves aortique et pulmonaire s’ouvrent car la pression dans les ventricules devient supérieure à celle résidant dans les artères.
Note : « cuspide » est le nom des lames de tissu conjonctif
6. Le système cardionecteur
Le système cardionecteur est le système électrique cardiaque qui assure la production de l’influx électrique.
Le tissu nodal est un ensemble de cellules myocardiques spécialisées : les cellules nodales. Elles représentent 1% des cellules myocardiques et sont considérées comme du tissu nerveux. Leur particularité est d’être auto-excitables, c’est-à-dire qu’elles produisent des influx nerveux spontanément, sans aucune activation nerveuse ou hormonale extrinsèque au cœur.
Le tissu nodal est composé :
- Du noeud sinusal – centre rythmogène du cœur, il génère les potentiels d’action à l’origine de chaque battement cardiaque.
- Du noeud auriculo-ventriculaire – il contient également des cellules rythmogènes qui n’ont d’influence sur la fréquence cardiaque que lorsqu’il ne reçoit pas d’instruction du noeud sinusal. À ce niveau, ralentissement de l’impulsion électrique pour que les oreillettes puissent terminer leur contraction.
- Du faisceau de His – il assure la propagation des influx nerveux des oreillettes vers les ventricules.
- Des fibres de Purkinje – myofibres de conduction cardiaque qui délivrent les influx nerveux aux cellules contractiles des ventricules.
Note : Les myocytes des différentes régions du cœur ont un rythme qui leur est propre. Le noeud sinusal ayant une fréquence de dépolarisation plus élevée que les autres éléments du système cardionecteur : ainsi il donne le tempo à toutes les cellules contractiles cardiaques. C’est la raison pour laquelle on l’appelle le centre rythmogène.
7. Le potentiel de membrane et le potentiel d’action
Il existe une différence de charges entre le liquide extra-cellulaire (LEC) et le liquide intra-cellulaire (LIC). Cela est dû au fait qu’il y a un excédent d’ions positifs à l’extérieur de la membrane plasmique et un excédent d’ions négatifs et de protéines dans le cytosol. Il en résulte une tension électrique que l’on appelle potentiel de membrane (PM).
Un potentiel d’action (PA) correspond à une variation rapide du potentiel de membrane.
1 – Phase de dépolarisation : les canaux sodiques s’ouvrent et le sodium s’accumulent dans la cellule, ce qui permet au potentiel de membrane de s’inverser.
2 – Phase de re-polarisation : il y a plus d’ions qui sont évacués que d’ions qui pénètrent dans la cellule.
3 – Période réfractaire : période durant laquelle la cellule ne peut pas être stimulée. Elle est indispensable aux myofibres cardiaques pour empêcher une contraction maintenue (sinon la circulation sanguine s’arrêterait).
Note : toutes les cellules ont un potentiel de membrane mais seules les cellules nerveuses et musculaires ont un potentiel d’action.
8. La révolution cardiaque
La révolution cardiaque est le laps de temps entre le début d’un battement de cœur et le suivant.
Note : le sang circule toujours d’une région à haute pression à une région à basse pression. Et la contraction d’une cavité cardiaque entraîne une augmentation de la pression dans celle-ci.
La diastole générale : la pression ventriculaire diminue, ce qui entraîne la fermeture des valves sigmoïdes. Dans un 1er temps, les valves auriculo-ventriculaires sont fermées car la pression dans les ventricules est supérieure à celle des oreillettes. Relaxation ventriculaire isovolumétrique. Dans un 2ème temps, les valves auriculo-ventriculaires s’ouvrent car la pression des ventricules est inférieure à celle des oreillettes. Ainsi, le sang s’écoule et rempli le ventricule (80%).
La systole auriculaire : les oreillettes se contractent, ce qui permet le remplissage des ventricules avec les 20% restants.
La diastole auriculaire : les oreillettes se relâchent et se remplissent de sang.
La systole ventriculaire : les valves auriculo-ventriculaires sont fermées car la pression des oreillettes est inférieure à celle des ventricules. Dans un 1er temps, les valves sigmoïdes sont fermées car la pression dans l’aorte et l’artère pulmonaire est supérieure à la pression dans les ventricules. Contraction iso-volumétrique. Dans un 2ème temps, les ventricules expulsent 70mL de sang. Après cela, il reste dans les ventricules 60ml de volume télé-systolique.
Remarque : les ventricules droit et gauche expulsent la même quantité de sang.
9. La fréquence cardiaque
Au repos, la fréquence cardiaque moyenne est d’environ 75 battements par minute et le cycle cardiaque dure 0,8 secondes.Lorsque la fréquence cardiaque est augmentée, le cycle cardiaque est plus court. Comme la systole ventriculaire est toujours proche de 0,3 secondes, c’est la phase de repos qui se trouve raccourcie. La diastole générale dure 0,1 seconde au lieu de 0,4 secondes. Ce qui donne un cycle cardiaque d’environ 0,5 secondes.
10. Les bruits du cœur
Les bruits du cœur correspondent à la fermeture des valves. On dit que B1 fait « TOC » et B2 fait « TAC ! » (plus court et plus sec que B1).
B1 : fermeture des valves auriculo-ventriculaires
B2 : fermeture des valves sigmoïdes
Note : au repos, le temps écoulé entre B2 et B1 est 2 fois plus long que le temps écoulé entre B1 et B2.
11. Le débit cardiaque
Le débit cardiaque est la quantité de sang éjectée en une minute par chaque ventricule. On peut le considérer comme un indicateur de l’efficacité de la pompe cardiaque.
Débit cardiaque (DC) = Volume d’éjection systolique (VES) x Fréquence cardiaque (FC)
DC = 70 mL (VTD – VTS = 130 mL – 60 mL) x 75 bpm = environ 5 L / minute
Le débit cardiaque est fonction des besoins du corps.
12. La structure des vaisseaux sanguins
Note : les vasa vasorum sont les petits vaisseaux qui irriguent les vaisseaux sanguins.
La paroi des artères et des veines est composée de 3 couches :
- La tunique interne (intima) qui réduit les frictions entre le sang et la paroi et empêche coagulation : endothélium + membrane basale + limitante élastique interne
- La tunique moyenne (media) qui régule la pression artérielle en modulant leur contraction sous le contrôle du SN sympathique : muscle lisse + fibres élastiques
La tunique externe (adventice) qui soutient et protège. Elle contient des neurofibres du SNA et des vasa vasorum au niveau des gros vaisseaux : tissu conjonctif + fibres collagènes et élastiques.
13. Les différences structurales entre les artères, les capillaires et les veines
Les artères ont des parois plus épaisses et élastiques que les veines, ce qui leur permet de supporter les changements de pression permanents.
Les veines ont des parois plus minces avec moins de fibres élastiques car la pression y est très faible. Elles ont aussi une lumière plus grande que les artères, ce qui leur permet de stocker les ⅔ du sang de l’organisme. Pour contrecarrer la loi de la gravité, elles sont dotées de valvules anti-reflux.
Note : les artères sont situées plus en profondeur et les veines plus en superficie.
14. Anatomie d’un lit capillaire
Un lit capillaire est un réseau arborescent de capillaires, des micro-vaisseaux qui relient une artériole terminale et une veinule post-capillaire. C’est une zone de micro-circulation qui sert de lieu d’échange entre le sang et le liquide interstitiel.
Un lit capillaire est composé :
- d’une dérivation vasculaire qui relie directement l’artériole à la veinule
- de 10 à 100 capillaires vrais
La circulation du sang dans les capillaires vrais est dépendante de l’ouverture/fermeture des sphincters précapillaires situés à l’extrémité artérielle des capillaires. Leur contraction est gérée par des facteurs locaux en fonction des besoins.
Les échanges à travers la paroi d’un capillaire sont favorisés par :
- une vitesse de circulation lente
- une belle surface d’échange (plus il y a de capillaires, plus elle est grande)
- une différence de pression (plus élevée dans le milieu intra-vasculaire que dans le milieu interstitiel)
Note : Une anastomose est une connexion directe entre 2 artères ou 2 veines ou 1 artère et 1 veine (artério-veineuse). Voie de suppléance en cas d’obstruction.
15. Facteurs favorisant les échanges capillaires
La paroi très fine des capillaires leur confère une perméabilité élevée.
D’autres facteurs favorisent les échanges capillaires :
- Le sang s’y écoule lentement ;
- Il y a des différences de pression entre le liquide intravasculaire et le liquide interstitiel ;
Les capillaires sont la plus grande surface du système vasculaire.
16. Les différentes structures des capillaires
La structure des capillaires diffère selon les besoins des tissus.
Par exemple, la rate aura besoin de faire passer des globules rouges et aura donc besoin de larges fentes intercellulaires. Au contraire, au niveau de la barrière hémato-encéphalique, des jonctions serrées limitent fortement la diffusion de molécules.
Il existe 4 voies de transports à travers la paroi d’une cellule endothéliale :
- La diffusion directe à travers la membrane plasmique ;
- La diffusion par les vésicules de transport ;
- La diffusion par les fentes intercellulaires ;
- La diffusion par les pores de la membrane cellulaire.
Note : les voies 3 et 4 sont dépendantes de la structure des capillaires.
17. La pompe musculaire
Le sang est soumis à la loi de la gravité et est donc attiré vers le bas en permanence.
La pompe musculaire est un des facteurs qui favorisent le retour veineux avec la pompe respiratoire et la pompe cardiaque.
La pompe respiratoire : aspiration abdomino-thoracique liée à la respiration. À l’expiration, la pression dans l’abdomen diminue, ce qui « aspire » le sang des veines abdominales et thoraciques et participe à sa remontée.
La pompe musculaire : muscles de la plante du pied, muscles du mollet et de la cuisse. En se contractant, ils compriment les veines et chassent le sang vers le cœur grâce aux valvules anti-reflux.
Note : les veines superficielles ne bénéficient pas de la pompe musculaire.La pompe cardiaque : les battements du cœur entretiennent un flux sanguin continu.
18. Le débit sanguin
Le débit sanguin (DS) est le volume de sang qui s’écoule dans un organe en une minute.
Il dépend de la fonction de l’organe, certains organes reçoivent plus de sang qu’ils n’en ont besoin pour leur métabolisme :
- Les reins qui éliminent les déchets et assurent à l’équilibre hydrique & électrolytique.
- La peau qui élimine la chaleur lorsqu’il fait chaud.
- Les viscères enrichissent le sang en nutriments : le DS augmente lors de la digestion.
Constant au repos, il varie selon les besoins de l’organe et de la résistance qui en découle, ex :
- Lors d’un exercice physique intense, il y a une redistribution du sang dans les organes : le métabolisme des muscles augmente et le DS musculaire peut quadrupler, le DS rénal et viscéral diminue, le DS cérébral reste constant car il est dépourvu de réserves d’oxygène et de glucose.
- Lorsque l’activité neuronale augmente, le DS cérébral augmente : la résistance vasculaire cérébrale est modulée pour augmenter les flux sanguins locaux.
Note : au niveau de la circulation systémique, le DS est le débit cardiaque.
19. La pression sanguine
La pression sanguine est la pression exercée par le sang sur la paroi des vaisseaux suite à la systole ventriculaire. Elle diminue au fur et à mesure que la résistance des artérioles s’intensifie.
La résistance périphérique dépend de 3 facteurs :
- Le diamètre du vaisseau sanguin
- La longueur du vaisseau sanguin (invariable*)
- La viscosité du sang (invariable* en situation normale)
*le diamètre est donc le seul facteur influençant la résistance vasculaire.
Le débit sanguin local peut être modifié indépendamment du débit sanguin total grâce à l’augmentation ou la diminution de la résistance des artérioles locales.La pression systolique est la pression exercée pendant la systole ventriculaire et la pression diastolique est la pression exercée pendant la relaxation ventriculaire.
20. La régulation nerveuse de la pression artérielle
Pour maintenir la pression artérielle moyenne à une valeur aux alentours de 100 mmHg, le système nerveux et le système hormonal agissent de façon coordonnée et complémentaire :
- sur le cœur, en ajustant le débit cardiaque
- sur le système vasculaire en modulant la résistance périphérique totale
- sur le système rénal en diminuant ou en augmentant le volume sanguin
Les structures qui interviennent dans la régulation nerveuse (induisent une réponse à court terme) de la pression artérielle sont :
- Les barorécepteurs situés à des endroits stratégiques (aorte et sinus carotidiens)
- Les chémorécepteurs situés à côté des barorécepteurs
- Le centre cardiovasculaire situé dans le bulbe rachidien
Les barorécepteurs sont sensibles à l’étirement de la paroi des artères et les chémorécepteurs sont sensibles aux variations de la composition du sang. Selon ce qu’ils captent, ils envoient des influx nerveux au centre cardiovasculaire qui intègre ces informations et les relaient via des influx nerveux sympathiques ou parasympathiques.
Lorsque la pression artérielle est trop élevée, les fibres parasympathiques qui innervent le cœur sont fortement sollicitées tandis que le système nerveux sympathique est inhibé. Cela a pour conséquence un ralentissement du débit cardiaque et une vasodilatation des vaisseaux sanguins et donc d’une diminution de la pression artérielle.
Lorsque la pression artérielle est trop basse, le système nerveux parasympathique est inhibé au profit du système nerveux sympathique. Les fibres sympathiques qui innervent le cœur accélèrent le rythme cardiaque et celles des muscles lisses vasculaires induisent une vasoconstriction et donc une augmentation de la pression artérielle. Le système nerveux sympathique stimule également les glandes surrénales qui libèrent alors de la noradrénaline et de l’adrénaline dont la durée d’action sera plus longue que celle des nerfs sympathiques.
21. La régulation hormonale de la pression artérielle
Pour maintenir la pression artérielle moyenne à une valeur aux alentours de 100 mmHg, le système nerveux et le système hormonal agissent de façon coordonnée et complémentaire :
- sur le cœur, en ajustant le débit cardiaque
- sur le système vasculaire en modulant la résistance périphérique totale
- sur le système rénal en diminuant ou en augmentant le volume sanguin
Les hormones qui interviennent dans la régulation hormonale (induisent une réponse à moyen et long terme) de la pression artérielle sont :
- La noradrénaline et l’adrénaline dont la sécrétion par les surrénales est stimulée par des influx nerveux sympathiques : vasoconstriction qui entraîne une augmentation de la pression artérielle.
- L’hormone anti-diurétique, sécrétée par l’hypothalamus, diminue la diurèse, ce qui augmente la volémie et par conséquent la pression artérielle aussi. L’ADH a aussi un petit effet vasoconstricteur.
- Les cellules de l’appareil juxtaglomérulaire enclenchent le système vasoconstricteur rénine-angiotensine-aldostérone lorsque la pression artérielle diminue. La vasoconstriction artériolaire initiée par l’angiotensine II augmente la résistance périphérique et donc la pression artérielle. De plus, l’angiotensine II stimule davantage la sécrétion d’aldostérone par le cortex surrénalien. L’aldostérone a pour effet d’augmenter la réabsorption du sodium (et donc de l’eau qui suit passivement le sodium) au niveau des reins, ce qui augmente la volémie et donc la pression artérielle.
Le facteur natriurétique auriculaire diminue la réabsorption de sodium, ce qui diminue la volémie et donc la pression artérielle. Il induit aussi une vasodilatation des muscles lisses vasculaires.
Ressources sur le système cardiaque
📖 Dites à votre médecin que le cholestérol est innocent, il vous soignera sans médicament – Dr Michel de Lorgeril, cardiologue et chercheur au CNRS (Livre sur le cholestérol et les statines)
✦ Globules et conséquences – Catherine Pioli (BD sur la leucémie aiguë)
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