Fiche de révision : Physiologie cardiovasculaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation de l’appareil cardiovasculaire
2. Cycle cardiaque et remplissage
3. Grandeurs physiques cardiovasculaires
4. Paroi vasculaire et onde artérielle
5. Cardiomyocytes contractiles et automatiques
6. Tissu nodal et conduction cardiaque
7. Déterminants de la fonction systolique
8. Régulation et homéostasie cardiovasculaires
9. Homéostasie cardio-vasculaire
10. Système nerveux autonome
11. Régulation hormonale et VFC
12. Contrôle cardio-vasculaire coordonné

📖 1. Organisation de l’appareil cardiovasculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil cardiovasculaire : Assure un débit sanguin apportant à l’ensemble des organes et tissus l’oxygène et les nutriments nécessaires et éliminant les déchets du métabolisme.
• Système porte hépatique : Relie en série un réseau capillaire du tube digestif et de la rate à un réseau capillaire hépatique par la veine porte.

★ À maîtriser

📌 Les artères conduisent le sang du cœur vers les organes et les veines ramènent le sang des organes vers le cœur.

📌 La vasorelaxation augmente le diamètre artériolaire, diminue la résistance et augmente le débit, tandis que la vasoconstriction produit les effets inverses.

• Les artérioles sont des résistances ajustables grâce à leur couche musculaire, les capillaires possèdent une couche unique de cellules endothéliales et les veines constituent un réservoir à capacité variable contenant environ 2/3 du volume sanguin.

• Le foie reçoit un double apport sanguin par l’artère hépatique et la veine porte, cette dernière imposant un premier passage hépatique des produits issus de la digestion.

• La circulation coronaire est terminale, son flux est principalement diastolique et son drainage veineux se fait à la fois vers le cœur droit et partiellement vers le cœur gauche.

Compléments

📌 La circulation pulmonaire et la circulation systémique sont disposées en série, tandis que les organes de la circulation systémique reçoivent leur sang en parallèle.

💡 Astuce mémo

Un circuit avec le cœur-pompe, le sang-vecteur et les vaisseaux-réseau.

📖 2. Cycle cardiaque et remplissage

📝 Points essentiels

📌 La diastole ventriculaire correspond au remplissage et occupe environ 2/3 du cycle cardiaque au repos, tandis que la systole ventriculaire correspond à l’éjection et occupe environ 1/3 du cycle.

• 🔄 Le cycle cardiaque comprend successivement:

  1. le remplissage ventriculaire
  2. la contraction isovolumétrique
  3. l’éjection systolique
  4. la relaxation isovolumétrique

• Chez un sujet jeune en bonne santé, environ 80 % du remplissage ventriculaire est passif et 20 % provient de la contraction atriale.

📐 Formule — Le volume d’éjection systolique vérifie $VES = VTD - VTS$, avec un VTD d’environ 120 ml et un VTS d’environ 40 ml, soit un VES d’environ 80 ml.

📐 Formule — La fraction d’éjection vérifie $FE = \frac{VES}{VTD} = \frac{VTD - VTS}{VTD}$ et vaut normalement environ deux tiers du volume télédiastolique.

💡 Astuce mémo

Remplissage → contraction isovolumétrique → éjection → relaxation isovolumétrique.

📖 3. Grandeurs physiques cardiovasculaires

📝 Points essentiels

• La pression artérielle normale est d’environ 120/70 mm Hg, tandis qu’une hypertension artérielle est définie dans le cours par une pression supérieure à 140/90 mm Hg.

• Sur l’électrocardiogramme, l’onde P correspond à la dépolarisation atriale, le complexe QRS à la dépolarisation ventriculaire et l’onde T à la repolarisation ventriculaire.

📌 Le premier bruit cardiaque B1 correspond à la fermeture des valves atrioventriculaires et le deuxième bruit B2 à la fermeture des valves aortique et pulmonaire.

📐 Formule — L’équation de continuité s’écrit $A_1V_1 = A_2V_2$, ce qui signifie que l’augmentation de l’aire totale de section s’accompagne d’une diminution de la vitesse circulatoire.

• Les conditions favorables aux échanges par diffusion sont une grande surface d’échange et une faible vitesse circulatoire.

💡 Astuce mémo

Électricité sur l’ECG, mécanique sur les pressions, acoustique sur les bruits.

📖 4. Paroi vasculaire et onde artérielle

🔑 Notions clés & Définitions

• Paroi vasculaire : Comprend trois tuniques : l’intima endothéliale, la média musculaire et élastique, et l’adventice conjonctive externe.

★ À maîtriser

• 🔄 L’élasticité artérielle: stocke provisoirement une partie du volume éjecté pendant la systole, restitue l’énergie et le volume pendant la diastole, transforme le débit intermittent en débit plus continu

• Les deux tiers du volume d’éjection systolique sont stockés grâce à l’élasticité aortique.

📌 L’onde artérielle se propage beaucoup plus rapidement, à plusieurs mètres par seconde, que le flux sanguin, qui s’écoule à quelques dizaines de centimètres par seconde.

Compléments

• L’onde réfléchie s’additionne à l’onde incidente et augmente la pression systolique dans les artères distales ainsi que la pression aortique en protodiastole.

💡 Astuce mémo

Élasticité artérielle → stockage systolique → restitution diastolique.

📖 5. Cardiomyocytes contractiles et automatiques

📝 Points essentiels

📌 Les cardiomyocytes contractiles assurent le travail mécanique de la pompe cardiaque, tandis que les cardiomyocytes automatiques génèrent spontanément et périodiquement l’activité électrique.

• Les cardiomyocytes sont des cellules musculaires striées ramifiées capables de générer un potentiel d’action et de conduire l’influx électrique.

📌 Le cardiomyocyte contractile possède un potentiel de repos stable et un plateau lié notamment à l’entrée de calcium, tandis que le cardiomyocyte automatique possède un potentiel de repos instable et ne présente pas de plateau.

💡 Astuce mémo

Contractile = pompe ; automatique = rythme.

📖 6. Tissu nodal et conduction cardiaque

📝 Points essentiels

• Le nœud sinusal est le pacemaker physiologique à environ 70 battements par minute, le nœud atrioventriculaire et le tronc du faisceau de His déchargent à 40–60 battements par minute, et les branches du faisceau de His et les fibres de Purkinje à 20–40 battements par minute.

• La conduction est d’environ 1 m/s dans le tissu atrial, de 0,05 m/s dans le nœud atrioventriculaire et de 3–5 m/s dans le faisceau de His et ses branches.

📌 Le ralentissement de la conduction dans le nœud atrioventriculaire crée l’intervalle PR, permet le remplissage ventriculaire et protège les ventricules lors d’un rythme atrial rapide.

• Le rythme sinusal normal est caractérisé par une onde P devant chaque complexe QRS et par un complexe QRS après chaque onde P.

💡 Astuce mémo

Nœud sinusal → atria → nœud AV → His-Purkinje → ventricules.

📖 7. Déterminants de la fonction systolique

🔑 Notions clés & Définitions

• Précharge : Correspond à la pression de remplissage ventriculaire télédiastolique qui détermine l’étirement initial des fibres musculaires.
• Postcharge : L’ensemble des forces qui s’opposent à l’éjection ventriculaire et correspond physiologiquement à la pression artérielle.
• Contractilité : La fonction contractile du myocarde, modulée par des facteurs inotropes extrinsèques indépendamment du remplissage ventriculaire.

📝 Points essentiels

📌 Selon la loi de Frank-Starling, une augmentation du remplissage ventriculaire augmente l’étirement des fibres et la force de contraction, ce qui augmente le volume d’éjection systolique. — Otto Frank, 1885

📐 Formule — Le débit cardiaque vérifie $Qc = FC \times VES$ et vaut au repos environ 5 à 6 L.min⁻¹.

📐 Formule — La pression artérielle vérifie $PA = Qc \times RPT$, où les résistances périphériques totales dépendent principalement de l’état de vasoconstriction ou de vasodilatation des artérioles.

💡 Astuce mémo

PPC : Précharge, Postcharge, Contractilité.

📖 8. Régulation et homéostasie cardiovasculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie cardiovasculaire : La capacité à maintenir l’équilibre du milieu intérieur en adaptant la pression, le débit global et les débits locaux aux besoins et contraintes.

★ À maîtriser

📌 Le contrôle local adapte les débits aux besoins propres de chaque tissu, tandis que l’arbitrage systémique maintient globalement le débit cardiaque et la pression artérielle.

• Les artérioles assurent les résistances circulatoires locales et permettent la redistribution des flux en fonction des besoins des tissus.

📌 Le système sympathique favorise l’alerte et l’action avec une dépense d’énergie, tandis que le système parasympathique favorise le repos, la digestion et la restauration énergétique.

Compléments

• Le premier neurone sympathique préganglionnaire part de la moelle thoraco-lombaire et le second neurone se trouve dans la chaîne ganglionnaire latérovertébrale avant de rejoindre les organes.

💡 Astuce mémo

Contrôle local des besoins contre arbitrage systémique de la pression.

📖 9. Homéostasie cardio-vasculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie cardio-vasculaire : Capacité à maintenir l’équilibre du milieu intérieur en adaptant le débit, la pression et les débits locaux aux besoins variables des tissus et aux contraintes externes.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le débit cardiaque vérifie $Qc = FC \times VES$ et la pression artérielle vérifie $PA = Qc \times RVP$, la pression veineuse étant négligeable devant la pression artérielle.

• Les artérioles assurent les résistances circulatoires locales et redistribuent les flux selon les besoins des tissus, tandis que l’autorégulation contribue au maintien de la perfusion cérébrale.

💡 Astuce mémo

Besoins variables des tissus → adaptation du débit et de la pression

📖 10. Système nerveux autonome

★ À maîtriser

📌 Le système sympathique, ergotrope, favorise l’alerte, l’action et la dépense d’énergie, tandis que le système parasympathique, trophotrope, favorise la récupération et la restauration d’énergie.

• Le premier neurone sympathique utilise l’acétylcholine, tandis que le second neurone utilise principalement la noradrénaline sur les récepteurs sympathiques.

• La stimulation sympathique cardiaque augmente la fréquence cardiaque par effet chronotrope positif, la vitesse de conduction par effet dromotrope positif et la force de contraction par effet inotrope positif via les récepteurs β1.

• La stimulation sympathique provoque une vasoconstriction artérielle augmentant les résistances périphériques totales, une veinoconstriction augmentant la pression veineuse centrale et le volume d’éjection systolique, ainsi qu’une vasorelaxation β2 des coronaires, des muscles squelettiques et des vaisseaux hépatiques.

• Lors d’une chute de la pression artérielle, le baroréflexe augmente le débit cardiaque par hausse de la fréquence cardiaque et du volume d’éjection systolique, augmente les résistances périphériques par vasoconstriction et augmente la pression veineuse centrale par veinoconstriction.

• Le parasympathique diminue la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction, avec peu d’effet inotrope négatif car le myocarde ventriculaire n’est pas innervé.

Compléments

• 🔄 Les efférences sympathiques suivent trois étapes:

  1. Départ d’un neurone préganglionnaire de la moelle thoraco-lombaire
  2. Relais dans la chaîne ganglionnaire latéro-vertébrale
  3. Projection d’un neurone postganglionnaire vers les organes

• Les efférences parasympathiques partent du tronc cérébral et de la moelle sacrée, utilisent l’acétylcholine sur des récepteurs muscariniques et sont principalement véhiculées par le nerf vague.

💡 Astuce mémo

Sympathique : action et dépense ; parasympathique : repos et récupération

📖 11. Régulation hormonale et VFC

🔑 Notions clés & Définitions

• Variabilité de la fréquence cardiaque : Variation du temps entre des battements cardiaques successifs sur une période donnée.

★ À maîtriser

• Le système rénine-angiotensine-aldostérone transforme l’angiotensinogène hépatique en angiotensine I par la rénine, puis l’angiotensine I en angiotensine II par l’enzyme de conversion, ce qui entraîne vasoconstriction, rétention hydro-sodée par l’aldostérone, augmentation de la volémie, inotropisme et renforcement sympathique.

📌 Le FAN et le BNP sont libérés lors de l’étirement des parois cardiaques, favorisent la natriurèse et la vasorelaxation, diminuent la volémie et s’opposent au SRAA et à l’ADH.

• Une VFC élevée traduit une bonne adaptabilité et une bonne balance du système nerveux autonome, tandis qu’une VFC diminuée est associée à l’âge, aux maladies, à la fatigue, au stress, à l’anxiété, à la dépression et au surentraînement.

Compléments

• L’ADH, ou vasopressine, entraîne une rétention d’eau libre et une vasoconstriction cutanée et périphérique, tandis qu’elle provoque une vasorelaxation coronaire et cérébrale.

• L’arythmie respiratoire sinusale correspond à une accélération de la fréquence cardiaque à l’inspiration et à un ralentissement à l’expiration.

• L’état de résonance cardiaque est recherché avec 6 cycles respiratoires par minute, soit un cycle de 10 secondes et une fréquence de 0,1 Hz.

💡 Astuce mémo

SRAA et ADH augmentent la pression ; FAN et BNP la diminuent

📖 12. Contrôle cardio-vasculaire coordonné

★ À maîtriser

• En orthostatisme immobile, environ 500 ml de sang s’accumulent dans les veines des membres inférieurs, ce qui augmente la pression veineuse périphérique, diminue la pression veineuse centrale et active des mécanismes compensateurs pour normaliser la pression artérielle.

• Lors de la marche, la contraction des muscles des membres inférieurs comprime les veines et favorise le retour veineux vers le cœur grâce à la pompe veino-musculaire.

• Lors d’une hémorragie, la baisse de la volémie diminue la pression veineuse centrale, le remplissage cardiaque et le volume d’éjection systolique par la loi de Starling, puis le sympathique augmente la fréquence cardiaque, la contractilité et les résistances périphériques.

• Lors d’une activité physique dynamique, la pompe veino-musculaire augmente le retour veineux et les métabolites musculaires tels que le CO2, les ions H+ et K+ provoquent une vasorelaxation locale.

Compléments

• À moyen terme, l’hémorragie stimule le système rénine-angiotensine-aldostérone et la rétention hydro-sodée, tandis qu’à plus long terme le rein synthétise de l’érythropoïétine, stimulant la fabrication de globules rouges dans la moelle osseuse.

• Chez un patient transplanté cardiaque, l’absence de stimulation noradrénergique n’empêche pas l’adaptation à l’activité physique grâce à l’adrénaline et aux mécanismes locaux, mais cette adaptation est plus lente.

💡 Astuce mémo

Orthostatisme, hémorragie, activité physique : baisse initiale puis réponses compensatrices

📊 Tableaux de synthèse

Circulations spécialisées

Systèmes nerveux autonomes