Fiche de révision : Le cœur et la circulation sanguine

📋 Plan du Cours

1. Circulation fermée et segments vasculaires
2. Double circulation et réseaux en dérivation
3. Sang et fonctions de transport
4. Pression, débit et résistance circulatoire
5. Cycle mécanique et volumes cardiaques
6. Automatisme et pacemakers cardiaques
7. Propagation électrique et contraction

📖 1. Circulation fermée et segments vasculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Système circulatoire clos : Système qui maintient le sang dans les vaisseaux, sans contact direct avec les cellules des tissus, et le met en mouvement à sens unique grâce au cœur.

📝 Points essentiels

• Les trois segments vasculaires se distinguent par leur fonction :
  • Les artères transportent le sang du cœur vers les organes.
  • Les veines ramènent le sang des organes vers le cœur.
  • Les capillaires relient les deux réseaux et permettent les échanges avec les tissus.

📖 2. Double circulation et réseaux en dérivation

🔑 Notions clés & Définitions

• Système porte : Deux réseaux de capillaires disposés en série et reliés par une artère ou une veine.

★ À maîtriser

• Le cœur des Mammifères est une double pompe composée de deux pompes synchrones au sein d’un seul organe.

• Le cœur gauche reçoit le sang oxygéné des poumons par les veines pulmonaires et l’éjecte vers la circulation générale par l’aorte, tandis que le cœur droit reçoit le sang appauvri en dioxygène par les veines caves et l’éjecte vers la circulation pulmonaire.

Compléments

• Les circulations systémique et pulmonaire sont disposées en série par la pompe cardiaque.

• Dans la circulation en dérivation, les segments artériels divergents distribuent le sang aux tissus et les segments veineux parallèles convergent vers des vaisseaux plus gros qui le ramènent au cœur.

• La disposition en dérivation garantit une qualité équivalente du sang distribué à tous les organes.

• Les systèmes portes hépatique, rénal, hypothalamo-adénohypophysaire et cortico-médullo-surrénalien permettent de maintenir une forte concentration de particules nutritionnelles ou informatives entre deux organes et de limiter leur dilution dans l’organisme.

💡 Astuce mémo

Artères distributrices vers les organes ; veines collectrices vers le cœur.

📖 3. Sang et fonctions de transport

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasma : Matrice extracellulaire liquide du sang, contenant de l’eau, des ions, des nutriments, des messagers chimiques et des protéines sanguines, notamment les albumines, les globulines et le fibrinogène.
• Hématocrite : Mesure la proportion de cellules dans le sang en rapportant le volume cellulaire au volume sanguin total après centrifugation.
• Hormone : Messager chimique sécrété par des cellules spécialisées regroupées en glandes et agissant sur des cellules cibles dotées de récepteurs spécifiques.

★ À maîtriser

📌 Les hématies transportent les gaz respiratoires, les leucocytes assurent l’immunité et les thrombocytes participent à la coagulation.

• Les valeurs normales de l’hématocrite sont de 42 à 54 % chez l’homme et de 37 à 47 % chez la femme.

• Les fonctions de transport du sang concernent :

  • Les gaz respiratoires.
  • Les nutriments.
  • Les déchets métaboliques.
  • Les hormones.
  • La chaleur.

Compléments

• Les phases aqueuses représentent les deux tiers du poids corporel des animaux ; chez les Mammifères, les liquides intracellulaires constituent les deux tiers de l’eau corporelle et les liquides extracellulaires le tiers restant.

📌 Le sérum possède la même composition que le plasma, mais ne contient pas les protéines de la coagulation, dont le fibrinogène.

• Les éléments figurés du sang proviennent tous de la moelle osseuse rouge par hématopoïèse.

• La concentration circulante des hormones est très faible, de l’ordre du picogramme au nanogramme par litre de sang, mais leur effet est amplifié par l’affinité de leurs récepteurs et les étapes d’amplification intracellulaire.

• Le volume sanguin est d’environ 5 litres chez l’homme.

📖 4. Pression, débit et résistance circulatoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Débit sanguin : Volume de sang circulant par unité de temps.

★ À maîtriser

• Le sang s’écoule d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression.

• Dans la circulation systémique, la pression systolique à la sortie du ventricule gauche est de 13,4 kPa et la pression diastolique à l’entrée de l’oreillette droite est de 0 kPa.

📐 Formule - La loi de Hagen-Poiseuille s’écrit $Q = \frac{\Delta P\,\pi r^4}{8\eta L}$, où $\Delta P$ est la différence de pression, $r$ le rayon du vaisseau, $\eta$ la viscosité du sang et $L$ la longueur du vaisseau.

Compléments

• La pression développée par le cœur permet de perfuser tous les tissus, indépendamment de leur éloignement ou de la position du corps.

📐 Formule - Le débit sanguin vérifie $Q = \frac{\Delta V}{\Delta t}$.

• Le cœur est une pompe à débit discontinu dont le muscle alterne systole, contraction avec éjection, et diastole, relâchement.

📐 Formule - L’analogie avec la loi d’Ohm s’écrit $\Delta P = Q R$, où $R$ représente la résistance à l’écoulement.

• Dans le système circulatoire, la résistance périphérique totale et les variations du rayon des artérioles par vasoconstriction ou vasodilatation influencent fortement l’écoulement sanguin.

💡 Astuce mémo

Un gradient de pression entraîne le débit ; la résistance le freine.

📖 5. Cycle mécanique et volumes cardiaques

★ À maîtriser

• 🔄 Les cinq étapes du cycle cardiaque sont :
  1. Systole auriculaire et remplissage ventriculaire.
  2. Contraction ventriculaire isovolumétrique.
  3. Éjection systolique.
  4. Relâchement isovolumétrique.
  5. Diastole générale et remplissage ventriculaire.

📐 Formule - Le volume d’éjection systolique est la différence entre le volume télédiastolique et le volume télésystolique : $VES = VTD - VTS = 120 - 50 = 70\,\text{mL}$.

Compléments

• Au repos, la fréquence cardiaque moyenne de l’homme est de 60 à 70 battements par minute et un cycle dure environ 0,80 à 0,85 seconde.

• Au cours de la systole auriculaire, les oreillettes complètent le remplissage ventriculaire en moins de 0,1 seconde, après que 80 % du remplissage s’est effectué passivement.

• Le volume télédiastolique du ventricule gauche est de 120 mL.

• Lors de la contraction isovolumétrique, la pression ventriculaire dépasse la pression auriculaire, ferme les valves auriculo-ventriculaires et produit le premier bruit cardiaque, B1, sans changement de volume ventriculaire.

• Lorsque la pression ventriculaire dépasse la pression aortique, les valves sigmoïdes s’ouvrent et le sang est éjecté dans l’aorte tandis que le volume ventriculaire diminue.

• Lorsque la pression ventriculaire devient inférieure à la pression aortique, les valves sigmoïdes se ferment et produisent le deuxième bruit cardiaque, B2.

• Le volume télésystolique ventriculaire est de 50 mL.

📌 Les cycles, volumes et débits des cœurs droit et gauche sont identiques et synchrones, mais les pressions impulsées par le cœur droit sont cinq fois plus faibles que celles du cœur gauche.

• Les méthodes directes d’étude de l’activité cardiaque comprennent la cardiographie externe et les sondes invasives de mesure de pression, tandis que les méthodes indirectes comprennent l’auscultation au stéthoscope et l’échographie cardiaque.

💡 Astuce mémo

Remplissage auriculaire → contraction isovolumétrique → éjection → relâchement isovolumétrique → remplissage.

📖 6. Automatisme et pacemakers cardiaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Tissu nodal : Tissu musculaire modifié constitué de cellules cardionectrices auto-excitables organisées en groupes cellulaires.

★ À maîtriser

• Un cœur dénervé placé dans un liquide physiologique continue de battre spontanément, et le cœur embryonnaire bat avant la mise en place du système nerveux.

• Les quatre structures principales du tissu nodal sont :

  • Le nœud sinuso-auriculaire (NSA).
  • Le nœud auriculo-ventriculaire (NAV).
  • Le faisceau de His.
  • Le réseau de Purkinje.

• Le NSA, situé sur la paroi de l’oreillette droite, est le pacemaker principal et décharge à 60 à 100 dépolarisations par minute.

• Le NSA, dont le rythme est le plus rapide, impose son rythme à l’ensemble du cœur.

Compléments

• Le NAV est situé à la base de l’oreillette droite et décharge à 40 à 50 dépolarisations par minute.

• Le faisceau de His se divise en deux branches dans la cloison interventriculaire et décharge à 20 dépolarisations par minute.

• Le potentiel d’action sinusal dure environ 600 ms, ne possède pas de potentiel de repos stable et est produit spontanément en permanence.

• 🔄 Les trois phases du potentiel d’action sinusal sont :

  1. Dépolarisation lente par les canaux HCN stimulés par l’hyperpolarisation et l’AMPc.
  2. Dépolarisation rapide par les canaux calciques voltage-dépendants lents.
  3. Repolarisation par fermeture des canaux calciques et ouverture des canaux potassiques voltage-dépendants.

📌 Au repos, le rythme cardiaque est d’environ 70 battements par minute, tandis que le rythme intrinsèque atteint 100 battements par minute sans innervation, ce qui met en évidence l’action freinatrice du parasympathique sur le NSA.

• Le réseau de Purkinje est très ramifié dans les parois ventriculaires et décharge à 20 dépolarisations par minute.

• La dépolarisation rapide du potentiel d’action sinusal atteint son seuil à -45 mV et sa valeur maximale à +20 mV.

💡 Astuce mémo

Le NSA impose le rythme ; le parasympathique le ralentit.

📖 7. Propagation électrique et contraction

★ À maîtriser

• Les potentiels d’action se propagent dans les oreillettes par les jonctions communicantes à environ 1 m/s et déclenchent leur contraction synchrone.

• La conduction dans le nœud auriculo-ventriculaire est lente, à 0,05 m/s, ce qui retarde la contraction ventriculaire par rapport à celle des oreillettes.

📌 Les potentiels d’action du NSA et des cellules cardionectrices excitent les cellules du myocarde, tandis que les potentiels d’action des cardiomyocytes déclenchent directement la contraction et ne sont pas auto-programmés.

📐 Formule - Le débit cardiaque est égal au produit de la fréquence cardiaque par le volume systolique : $Dc = Fc \times Vs$.

Compléments

• L’excitation traverse l’anneau isolant entre oreillettes et ventricules, puis le réseau de Purkinje la propage rapidement à partir de l’apex pour synchroniser la contraction des deux ventricules.

• L’électrocardiogramme permet d’étudier l’activité électrique globale du cœur à l’échelle de l’organisme.

💡 Astuce mémo

NSA → oreillettes → NAV et His → Purkinje → ventricules.