Fiche de révision : Débit et régulation cardiovasculaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions circulatoires
2. Anatomie fonctionnelle du cœur
3. Paroi et muscle cardiaques
4. Tissu nodal et automatisme
5. Conduction et coordination cardiaques
6. Révolution cardiaque et phases
7. Pressions et durée du cycle
8. Électrocardiogramme et activité électrique
9. Débit cardiaque
10. Vaisseaux de la circulation périphérique
11. Débit sanguin et résistances périphériques
12. Résistances et pression artérielle
13. Retour veineux et débits régionaux
14. Régulation de l’activité cardiaque
15. Régulation de la pression artérielle

📖 1. Organisation et fonctions circulatoires

★ À maîtriser

• Les vaisseaux se répartissent en trois catégories :
  • artères
  • capillaires
  • veines

📌 La grande circulation transporte le sang vers les tissus de l’organisme puis le ramène au cœur, tandis que la petite circulation assure les échanges gazeux dans les poumons.

• Le côté droit du cœur pompe le sang dans la circulation pulmonaire et le côté gauche le pompe dans la circulation systémique.

Compléments

• La circulation transporte l’oxygène lié à l’hémoglobine vers les cellules, les nutriments du système digestif vers les cellules et les hormones ; elle achemine aussi le dioxyde de carbone et les déchets azotés vers leur élimination, notamment au rein.

• La circulation contribue à la régulation de la température par convection et vasodilatation, au maintien de l’homéostasie et du pH sanguin, ainsi qu’à la régulation de l’espace liquidien.

• La circulation participe au maintien de la pression sanguine et du débit, à la protection contre les hémorragies et à la lutte contre les infections par le transport d’anticorps.

💡 Astuce mémo

La circulation pulmonaire échange les gaz ; la circulation systémique dessert les tissus.

📖 2. Anatomie fonctionnelle du cœur

★ À maîtriser

• Le cœur est une pompe musculaire creuse située au raccordement des circulations pulmonaire et systémique ; il chasse le sang dans les artères et favorise aussi le retour sanguin.

• Le cœur comprend quatre cavités, deux oreillettes et deux ventricules, formant un cœur droit et un cœur gauche séparés par les cloisons interauriculaire et interventriculaire, sans communication entre les deux côtés.

• Les veines caves débouchent dans l’oreillette droite, qui communique avec le ventricule droit ; le ventricule droit éjecte le sang dans le tronc pulmonaire vers les poumons.

• Les veines pulmonaires ramènent le sang des poumons dans l’oreillette gauche, qui communique avec le ventricule gauche ; celui-ci éjecte le sang dans l’aorte vers la circulation systémique.

Compléments

• Les oreillettes sont de petites cavités à parois relativement minces, d’une contenance d’environ une centaine de mL, qui reçoivent le sang et le pompent vers les ventricules.

📌 Les ventricules ont une contenance de 150 à 225 mL et constituent presque toute la masse du cœur ; la paroi du ventricule gauche est plus épaisse que celle du droit, car elle doit propulser le sang plus loin et sous une pression plus importante.

• La valve tricuspide droite comporte trois clapets et la valve mitrale gauche en comporte deux ; les valvules auriculoventriculaires empêchent le reflux du sang dans les oreillettes lors de la contraction ventriculaire.

📖 3. Paroi et muscle cardiaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Myocarde : Muscle cardiaque proprement dit, composé de cellules musculaires cardiaques.
• Endocarde : Tissu qui tapisse l’intérieur des cavités cardiaques.

📝 Points essentiels

• Le péricarde séreux comporte un feuillet viscéral et un feuillet pariétal.

• Le péricarde fibreux est une couche superficielle de tissu conjonctif dense qui protège le cœur, l’attache au diaphragme et aux gros vaisseaux, et évite une accumulation excessive de sang.

• Les fibres du myocarde sont striées et plus épaisses que les autres fibres musculaires; elles sont reliées par des disques intercalaires.

• Les faisceaux musculaires cardiaques spiralés ou circulaires relient les parties du cœur, et le réseau dense de tissu conjonctif qui les accompagne forme le squelette fibreux renforçant le myocarde.

📖 4. Tissu nodal et automatisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules cardionectrices : Cellules musculaires plus minces et plus petites que les cellules musculaires cardiaques décrites précédemment, fusiformes et dotées d’une moindre proportion de myofibrilles ; elles produisent et propagent les potentiels d’action dans le cœur.
• Automatisme cardiaque : Propriété du cœur d’engendrer spontanément, sans innervation, une excitation qui aboutit à une contraction ; elle est assurée par le tissu nodal.
• Période réfractaire : Période d’inexcitabilité qui débute avec le potentiel d’action et chevauche la contraction cardiaque, pendant laquelle les canaux sodium sont principalement inactivés ; elle dure environ 250 ms, soit à peu près autant que la contraction.

★ À maîtriser

• Le nœud sinusal, centre rythmogène appelé aussi pacemaker, se situe dans l’oreillette droite sous la veine cave supérieure.

📌 Selon la loi du tout ou rien, le cœur se contracte en bloc, car le potentiel d’action se transmet entre les cellules par le passage d’ions dans les jonctions ouvertes.

Compléments

• Le nœud auriculoventriculaire se situe dans la partie inférieure du septum interauriculaire de l’oreillette droite.

• Le tissu nodal innerve le myocarde, et l’influx nerveux atteint l’oreillette gauche par les jonctions ouvertes ; le cours indique qu’il n’y a pas de tissu nodal dans l’oreillette gauche.

• Les cellules cardionectrices propagent le potentiel d’action dans le cœur afin que les cellules musculaires se dépolarisent et se contractent.

📖 5. Conduction et coordination cardiaques

★ À maîtriser

• Le nœud sinusal est le centre rythmogène qui impose le rythme cardiaque et se dépolarise spontanément de 70 à 90 fois par minute.

• L’influx passe des oreillettes au nœud auriculo-ventriculaire, puis au faisceau auriculo-ventriculaire, à ses branches et aux myofibres de conduction, notamment les fibres de Purkinje, jusqu’à l’apex avant de remonter vers les muscles papillaires.

• Les fréquences spontanées diminuent le long du système de conduction : 50 contractions par minute au nœud auriculo-ventriculaire, 35 au faisceau auriculo-ventriculaire et 30 aux fibres de conduction cardiaque.

Compléments

• Le rythme sinusal correspond à un signal électrique envoyé à l’ensemble du cœur à environ 60 à 80 battements par minute.

• Le potentiel d’action met environ un quart de seconde pour passer du nœud sinusal aux myofibres de conduction.

• Si le nœud sinusal cesse de fonctionner, les autres systèmes de conduction peuvent prendre le relais, mais un influx initié par le faisceau peut faire contracter simultanément oreillettes et ventricules et provoquer un dysfonctionnement.

💡 Astuce mémo

Nœud sinusal → nœud AV → faisceau → fibres de conduction

📖 6. Révolution cardiaque et phases

🔑 Notions clés & Définitions

• Révolution cardiaque : Cycle de phénomènes alternant contraction, appelée systole, et repos, appelé diastole, dans les oreillettes et les ventricules.

★ À maîtriser

• Pendant la systole auriculaire, les oreillettes éjectent le sang dans les ventricules, tandis que la systole ventriculaire éjecte le sang dans les artères.

• Les deux oreillettes se contractent simultanément, tandis que les phases auriculaire et ventriculaire se succèdent dans le sens longitudinal, la systole auriculaire précédant celle des ventricules.

• Lors de la diastole ventriculaire, les valves auriculo-ventriculaires ouvertes permettent le remplissage passif des ventricules, tandis que les valves aortique et pulmonaire restent fermées.

• Lors de la systole ventriculaire, la pression augmente après la fermeture des valves auriculo-ventriculaires, puis l’ouverture des valves aortique et pulmonaire permet l’éjection du sang et la diminution progressive du volume ventriculaire.

Compléments

• Pendant la diastole, les cavités cardiaques se relâchent et se remplissent de sang.

• Les variations de pression dues à l’alternance contraction-relâchement ouvrent et ferment les valves, qui orientent la circulation sanguine.

• Les ventricules se remplissent à environ 70 % pendant la diastole ventriculaire, puis la systole auriculaire apporte les 30 % restants.

• Un ventricule éjecte environ 50 % de son volume sanguin pendant la systole, et le volume restant en fin de systole est appelé volume télésystolique.

• Le volume télésystolique constitue une réserve permettant d’augmenter le débit cardiaque pendant l’exercice.

• Après la systole ventriculaire, le relâchement ventriculaire fait diminuer la pression et le reflux sanguin ferme les valves sigmoïdes.

💡 Astuce mémo

Transversalement, les deux oreillettes agissent ensemble ; longitudinalement, oreillettes puis ventricules

📖 7. Pressions et durée du cycle

★ À maîtriser

• La pression ventriculaire de repos est égale à zéro.

• Pendant la systole, la pression du ventricule gauche atteint 110 à 140, contre 25 à 30 dans le ventricule droit, car le ventricule gauche propulse le sang dans la grande circulation.

• La révolution cardiaque dure environ 0,8 seconde, dont 0,1 seconde de systole auriculaire, 0,3 seconde de systole ventriculaire et 0,4 seconde de diastole générale.

Compléments

• Une pression trop importante dans l’artère pulmonaire peut entraîner des œdèmes.

📖 8. Électrocardiogramme et activité électrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrocardiogramme : Enregistrement, à la surface du corps en des points standardisés, des variations de potentiel induites par l’activité électrique cardiaque.

★ À maîtriser

• L’électrocardiogramme traduit le processus d’excitation du cœur qui précède sa contraction.

• Sur l’électrocardiogramme, l’onde P correspond à l’excitation des oreillettes, le complexe QRS à l’excitation des ventricules et l’onde T au retour au repos des ventricules.

Compléments

• Le complexe QRS masque la repolarisation des oreillettes.

• L’intervalle entre P et R correspond au temps mis par l’influx pour aller des oreillettes aux ventricules.

• La dépolarisation précède la contraction d’environ un dixième de seconde, et la repolarisation est contemporaine de l’évacuation ventriculaire.

• Les répétitions de l’onde R correspondent à la fréquence cardiaque.

💡 Astuce mémo

P-QRS-T : oreillettes, ventricules, repos ventriculaire

📖 9. Débit cardiaque

🔑 Notions clés & Définitions

• Débit cardiaque : Volume de sang expulsé par un ventricule en une minute.
• Volume télédiastolique : Volume de sang présent dans un ventricule à la fin de la diastole ventriculaire, d’environ 120 mL.
• Volume télésystolique : Volume de sang qui reste dans un ventricule à la fin de sa contraction, d’environ 50 mL.
• Loi de Starling : La loi de Starling établit que plus les fibres myocardiques sont étirées avant leur contraction, plus la contraction qui suit est forte; le volume télédiastolique, lié au retour veineux, est le principal facteur de cet étirement.
• Volume d’éjection systolique : Volume de sang éjecté par un ventricule à chaque battement.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le débit cardiaque vérifie $Q = VES \times Fc$, où VES est le volume d’éjection systolique et Fc la fréquence cardiaque.

📌 Le débit cardiaque augmente lorsque le volume d’éjection systolique et/ou la fréquence cardiaque augmente, et diminue lorsque ces paramètres diminuent.

• À l’exercice, le débit cardiaque augmente et son maximum atteint 4 à 5 fois sa valeur au repos, voire 7 fois chez l’athlète de haut niveau.

📐 Formule - Le volume d’éjection systolique se calcule par $VES = VTD - VTS$, soit $120 - 50 = 70\ \text{mL/battement}$ dans l’exemple donné.

Compléments

• Au repos, le volume d’éjection systolique est de 60 à 80 ml par systole.

• Avec une fréquence cardiaque de 70 battements par minute, un volume d’éjection systolique au repos de 60 à 80 ml donne un débit cardiaque de 5 à 6 litres par minute.

• Le sommeil diminue le débit cardiaque, tandis que la station debout, l’ingestion de liquide, la digestion, la chaleur et le travail musculaire l’augmentent.

• Le volume télédiastolique dépend de la durée de la diastole ventriculaire et de la pression veineuse, et augmente lorsque le remplissage ou la pression artérielle augmente.

• À l’exercice, l’augmentation du retour veineux accroît le volume télédiastolique et la force de contraction, tandis que le volume télésystolique diminue.

• En cas d’hémorragie, la diminution du retour veineux réduit l’étirement des fibres myocardiques et la force de contraction; le volume télésystolique augmente, le volume télédiastolique diminue et le volume d’éjection systolique baisse.

📖 10. Vaisseaux de la circulation périphérique

★ À maîtriser

• Le sang quitte les ventricules par les artères, passe des artères de gros calibre aux artères de plus petit calibre, puis aux artérioles et aux capillaires; il revient au cœur par les veinules, les veines et les veines caves jusqu’à l’oreillette droite.

• Les parois des artères et des veines comportent trois tuniques : l’intima, lisse grâce à son endothélium; la média, riche en fibres musculaires lisses et élastiques; et l’adventice, composée notamment de fibres de collagène et parcourue par des nerfs et de petits vaisseaux.

• Les capillaires ont une paroi constituée d’endothélium suffisamment fine pour permettre les échanges entre le sang et le liquide interstitiel.

• Les artérioles ont un diamètre inférieur à 0,3 mm et leur média, riche en muscle lisse, leur permet de réguler activement le débit par vasoconstriction et vasodilatation sous l’influence de stimuli nerveux ou chimiques.

• Les veines contiennent environ 65 % du volume sanguin et leurs valvules, situées dans la tunique interne, facilitent le retour du sang au cœur et empêchent son reflux.

Compléments

• Les gros troncs artériels, comme l’aorte, possèdent des parois épaisses et riches en élastine, qui amortissent les fluctuations de pression en s’étirant pendant la systole et en favorisant l’écoulement pendant la diastole.

• Les capillaires mesurent environ 1 mm de long et 8 à 10 micromètres de diamètre; les échanges entre le sang et le liquide interstitiel ont lieu dans les capillaires vrais.

• Un lit capillaire comprend en moyenne 10 à 100 capillaires et une métartériole reliant l’artériole terminale au segment post-capillaire; la contraction de manchons musculaires lisses peut interrompre le passage du sang dans les capillaires vrais.

• Les veines ont une paroi plus mince, une lumière plus grande et une média moins épaisse que les artères de diamètre comparable, mais une tunique externe plus épaisse.

📖 11. Débit sanguin et résistances périphériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Débit sanguin : Volume de sang qui s’écoule dans un temps donné dans les vaisseaux ou dans un organe.

📝 Points essentiels

• Le débit sanguin dépend de la différence de pression entre deux points et des résistances périphériques : il augmente avec la différence de pression et diminue lorsque les résistances augmentent.

📖 12. Résistances et pression artérielle

★ À maîtriser

• Une viscosité sanguine plus élevée ralentit l’écoulement du sang, notamment lors d’une déshydratation après un effort prolongé sous forte chaleur ou lorsque la concentration d’hémoglobine augmente.

• Lorsque le rayon d’un vaisseau est multiplié par deux, les résistances sont divisées par 16.

• Le sang s’écoule selon un gradient de pression et une résistance plus importante provoque une chute de pression plus forte entre deux points.

📌 La pression artérielle systolique est la pression maximale associée à la systole du ventricule gauche, tandis que la pression artérielle diastolique est la pression minimale.

📐 Formule - Le débit sanguin vérifie $DS = \frac{\Delta P}{R}$ et la différence de pression vérifie $\Delta P = DS \times R$.

Compléments

• Plus les vaisseaux sont longs, plus la somme des résistances augmente et plus le débit sanguin ralentit.

• La pression artérielle systolique est indiquée à 12 cm de mercure, soit 120 mm, et la pression diastolique à 8 cm de mercure, soit 70 à 80 mm.

• La pression artérielle systémique diminue tout au long de la circulation et atteint un niveau nul au niveau des veines caves.

• La prise de tension comprime l’artère brachiale ; le premier pouls accompagné d’un souffle indique la pression systolique, et la disparition du souffle indique la pression diastolique.

• La pression systolique indiquée lors de la prise de tension se situe entre 110 et 140 mmHg et la pression diastolique entre 70 et 80 mmHg.

• Le vieillissement rend les artères moins souples et augmente la pression systolique.

• La pression artérielle varie selon le sexe, la position, le stress et l’exercice physique ; elle est indiquée comme plus importante chez les hommes, plus faible debout et augmentée par le stress.

💡 Astuce mémo

Résistance augmente → débit diminue et pression chute davantage entre deux points.

📖 13. Retour veineux et débits régionaux

★ À maîtriser

• La pompe respiratoire favorise le retour veineux : à l’inspiration, le diaphragme s’aplatit, comprime les organes abdominaux et les veines locales, ce qui chasse le sang vers le cœur.

• La pompe musculaire favorise le retour veineux lorsque les muscles contractés compriment les veines et que les valvules empêchent le sang de refluer.

• Le débit sanguin cérébral doit rester constant, car les neurones supportent mal une diminution de l’irrigation sanguine appelée ischémie.

• Les vaisseaux coronaires alimentent le cœur pendant la diastole, car la contraction cardiaque chasse le sang des vaisseaux.

• Au repos, le débit sanguin musculaire est de 1 L/min et seulement 25 % des réseaux capillaires musculaires sont sollicités.

Compléments

• Le débit cérébral est autorégulé par des fibres musculaires sensibles aux variations de pression.

• Une systole trop longue raccourcit la diastole et réduit le temps disponible pour irriguer le cœur.

• À l’exercice, davantage de réseaux capillaires musculaires sont sollicités et les artérioles musculaires se vasodilatent, ce qui augmente l’apport de nutriments et d’O2.

💡 Astuce mémo

Le cerveau exige un débit constant, tandis que le débit musculaire varie avec l’activité.

📖 14. Régulation de l’activité cardiaque

★ À maîtriser

📌 Le système sympathique libère de la noradrénaline, diminue le seuil d’excitation du nœud sinusal et augmente la fréquence cardiaque ainsi que la force de contraction cardiaque.

• Le système parasympathique libère de l’acétylcholine et diminue la fréquence cardiaque ainsi que la force de contraction cardiaque.

• L’adrénaline est une hormone libérée par les glandes surrénales situées au-dessus des reins, transportée par le sang et agissant sur des organes cibles avec des effets cardiaques similaires à ceux de la noradrénaline.

Compléments

• Le système nerveux autonome fonctionne de façon inconsciente et ses centres cardiaques sont situés dans le bulbe rachidien.

• L’activité sympathique augmente le débit cardiaque notamment pendant l’exercice, le stress, l’anxiété ou en cas de chaleur.

• L’hypocalcémie déprime l’activité cardiaque, tandis que l’hypercalcémie augmente l’excitabilité cardiaque.

• L’hypernatrémie altère la contraction cardiaque et l’hyperkaliémie altère la dépolarisation.

💡 Astuce mémo

Sympathique accélère ; parasympathique freine.

📖 15. Régulation de la pression artérielle

🔑 Notions clés & Définitions

• Vasomotricité : Variation du calibre des artérioles.

★ À maîtriser

• La régulation de la pression artérielle fait intervenir des mécanismes chimiques, nerveux et rénaux.

• Le système sympathique entraîne une vasoconstriction par contraction du muscle lisse, et une quantité plus importante de noradrénaline renforce cette vasoconstriction.

• Les barorécepteurs sont des mécanorécepteurs sensibles aux variations de pression, situés dans le sinus carotidien, l’aorte et la plupart des grosses artères.

• La distension des oreillettes liée à l’augmentation de la pression artérielle stimule la libération du facteur natriurétique auriculaire, qui augmente l’excrétion du sodium et de l’eau, diminue le volume sanguin et abaisse la pression artérielle.

• Lorsque la pression artérielle augmente, les reins excrètent davantage d’eau et la diurèse augmente ; lorsqu’elle diminue, les reins réabsorbent davantage d’eau.

• Dans le système rénine-angiotensine, les reins libèrent de la rénine dans le sang, ce qui entraîne la libération d’angiotensine vasoconstrictrice, puis d’aldostérone ; celle-ci favorise la réabsorption rénale du sodium et de l’eau qui l’accompagne, augmentant le volume sanguin et la pression artérielle.

Compléments

• Les artérioles sont en semi-contraction permanente, ce qui permet d’augmenter ou de diminuer leur contraction.

• L’étirement des barorécepteurs entraîne une vasodilatation par relâchement des muscles lisses des vaisseaux.

• Les chimiorécepteurs situés dans les gros vaisseaux, notamment l’aorte et la carotide, sont sensibles aux concentrations d’O2 et de CO2 ainsi qu’au pH sanguin.

• Lorsque la pression artérielle baisse dangereusement, notamment lors d’une hémorragie, l’hypothalamus sécrète davantage d’hormone antidiurétique, qui provoque une intense vasoconstriction et contribue au rétablissement de la pression.

💡 Astuce mémo

Capteurs nerveux, hormones, reins : trois voies de régulation.