circulation sanguine
Mouvement du sang dans les différents vaisseaux sous l'impulsion de la pompe cardiaque.
ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE
Décrite pour la première fois par le médecin anglais William Harvey en 1628la circulation sanguine fournit aux cellules de l'organismepar l'intermédiaire du sangl'oxygène et les substances dont elles ont besoin pour survivre et jouer leur rôle dans le fonctionnement des organes. Pour ce fairele sang emprunte deux circuits : le premierappelé circulation pulmonaireou petite circulationlui permet de se réoxygéner au contact des alvéoles pulmonaires ; le secondappelé circulation systémiqueou grande circulationirrigue les organes en sang réoxygéné. Tous les échanges gazeux entre sang et organes s'effectuent par l'intermédiaire des capillairesramifications terminales de très petite taille des vaisseaux sanguins.
La circulation sanguine activée par le cœur permet aux cellules de l'organisme d'assurer leur métabolisme et d'éliminer leurs déchets. La vie dépend de façon cruciale de la constance des contractions du cœur : un arrêt de trois minutes seulement entraîne des lésions irréversibles aboutissant à la mort cérébrale.
Pour les animaux et les plantesvoir circulation [biologie].
1. La circulation générale et la circulation pulmonaire
Chez l'hommele sang parcourt un circuit fermé : il est éjecté du ventricule gauche du cœur dans l'aorte et dans ses branches de divisiontraverse les capillairesil revient à l'oreillette droite par le système des deux veines caves. Ce circuit forme la grande circulation ou circulation générale (ou circulation systémique)qui pourvoit à l'apport sanguin de tous les tissuset sur laquelle se greffe en parallèle la circulation propre à chaque organe. Parvenu dans le ventricule droitle sang est propulsé dans l'artère pulmonairefranchit les capillaires pulmonairesoù ont lieu les échanges gazeuxetpar les veines pulmonairesretourne à l'oreillette gauche. C'est la petite circulation ou circulation pulmonairequi renouvelle les gaz du sang.
Le sang emprunte don deux circuits :
La circulation pulmonaire amène le sang veineux (sang pauvre en oxygène et riche en gaz carbonique) au contact des alvéoles pulmonaires pour le réoxygéner totalement et éliminer son gaz carbonique en excès.
Elle s'effectue par l'artère pulmonaire qui naît du ventricule droit et se subdivise en un grand nombre de branchesse ramifiant elles-mêmes en une multitude de capillaires. Après s'être réoxygénéle sang regagne le cœur par des veinulesdes veines puis de grosses veines pulmonaires (au nombre de quatre)qui débouchent dans l'oreillette gauche. La petite circulation fonctionne à basse pressionla pression maximale ne dépassant pas normalement 25 millimètres de mercure dans l'artère pulmonaire.
→ poumon.
La circulation générale (systémique) amène aux cellules le sang artérielriche en oxygène et pauvre en gaz carbonique. Elle se fait par l'aortequi naît du ventricule gauche et donne elle-même naissance à un grand nombre de branches (artèresartérioles) qui irriguent l'ensemble de l'organisme. Une fois les échanges entre oxygène et gaz carbonique effectués dans les organes à travers les parois des capillairesle sang regagne le cœur par l'intermédiaire de veinulesde veines puis de veines de gros calibrequi débouchentpour la moitié inférieure du corpsdans la veine cave inférieurepour la moitié supérieure du corpsdans la veine cave supérieure ; les deux veines caves se jettent dans l'oreillette droite. La grande circulation est un système à haute pressionla pression maximale atteignant chez le sujet normal de 100 à 140 millimètres de mercure dans l'aorte et dans ses branches.
À côté de ce schéma de baseil faut mentionner quelques particularités. L'approvisionnement en éléments nutritifs est assuré par la circulation veineuse provenant de l’appareil digestif (absorption lors de la digestion) et du foie (réserve) ; la circulation pulmonaire assure l'approvisionnement en oxygène à partir de l'air des alvéoles pulmonaires (poumonrespiration). L'ensemble sera réparti dans les tissus par les artères de la grande circulation. La circulation pulmonaire assure en même temps l'élimination du gaz carbonique ramené des tissus au cœur par la circulation veineuse. Les autres déchets sont éliminés grâce aux circulations rénale (urine)digestive (bile) et cutanée (sueur).
2. L’appareil circulatoire
2.1. Le cœur
Le cœur humain est situé en position oblique dans le thoraxentre les deux poumons et en arrière du sternum. D'un poids moyen de 260 gil est constitué d'une tunique musculairele myocardequi est l'élément contractile. Le myocarde est formé lui-même de trois couches : l'endocardeune membrane très mincecontinuequi tapisse l'intérieur de la cavité cardiaque et de ses annexes ; l'épicarde à la périphérie du myocarde ; entre l'endocarde et l'épicarde enfin le myocarde proprement ditqui constitue la plus grande partie du muscle cardiaque.
2.1.1. Cœur droit et cœur gauche
Anatomiquement et fonctionnellementon distingue deux partiesque l'on appelle parfois cœur droit et cœur gauchechaque ensemble contenant deux espaces distincts : les oreillettes (l'adjectif correspondant est auriculaire) dans la partie supérieure et les ventricules dans la partie inférieure. Si la paroi des oreillettesqui fonctionnent comme des réservoirsest finecelle des ventriculesqui servent de pompes à sangest plus épaisse ; en outrela paroi du ventricule gauche est environ deux fois plus épaisse que celle du ventricule droit. L'épaisseur du muscle cardiaquequi varie de 2 à 15 mmest en rapport avec la pression maximale qui peut être développée dans chaque cavité.
2.1.2. Le débit cardiaque
C'est le volume de sang expulsé par chaque ventricule au cours de l'unité de temps (→ débit cardiaque). Deux facteurs le déterminent: le volume éjecté au cours de chaque contraction et la fréquence à laquelle le cœur se contracte. Dans les conditions de reposle débit cardiaque est d'environ 5 l/min chez un adulte moyendont la fréquence cardiaque est de l'ordre de 70 contractions par minute. Le débit cardiaque s'adapte aux besoins de l'organisme : il augmente avec la chaleurl'altitudeles émotionsl'absorption d'aliments ; mais c'est surtout l'exercice physique qui peut l'éleveressentiellement par une augmentation de la fréquence cardiaque.
2.2. Les vaisseaux sanguins
2.2.1. Les artères
Les artères ont une structure en trois tuniques :
— une tunique interne (intima) formée d'un tissu conjonctif ;
— une tunique moyenne (média), la plus épaissequi comporte des fibres musculaires lisses et des fibres élastiques ;
— une couche périphérique (l'adventice)qui comprend un tissu fibreux et les vaisseaux nourriciers de l'artère.
Les fibres élastiques de la tunique moyenne sont en plus grande abondance dans les vaisseaux de gros calibrealors que les fibres musculaires lisses sont plus importantes dans les petites artères. Les grosses artères sont donc très élastiques et peu contractilesà l'inverse des petitesqui sont peu élastiques mais très contractiles.
Les artères sont recouvertes à leur face interne d'une mince couche cellulairel'endothélium.
2.2.2. Les veines
La structure des veines varie avec leur topographie. Certaines sont riches en tissu élastique alors que d'autres sont riches en tissu musculaire. La tunique interne des veines présente par endroits des valvules semi-lunaires qui dirigent le courant veineux.
2.2.3. Les capillaires
Les artères se ramifient en artérioleslesquelles se subdivisent en une infinité de capillaires dont le diamètre est proche de celui d'un globule rouge (→ hématie). C'est à ce niveau que se font les échanges entre le sang et les tissus de la périphérie oudans la petite circulationentre le sang et l'air des poumons à travers une paroi très mince. Les capillaires se groupent en veinuleselles-mêmes réunies en veines.
En dehors des échanges nutritifs qu'ils assurentles capillaires sont le siège d'importants mouvements d'eau. Dans le segment artériella pression hydrostatique l'emporte sur la pression développée par les protéines plasmatiquessi bien que l'eau sort du capillaire (→ pression oncontique). Dans le segment veineuxla différence de pression s'inverse et l'eau rentre dans le capillaire. Les perturbations de ces mouvements d'eau entraînent l'apparition d'œdèmes.
3. Les régulations de la circulation sanguine
La régulation nerveuse de la circulation se fait essentiellement à deux niveaux : cardiaque et périphérique vasculaire. Outre le système nerveuxde nombreuses substances naturelles ont un rôle très important dans la régulation du système circulatoire.
3.1. La régulation nerveuse de la circulation
Au niveau cardiaquel'automatisme des contractions est créé dans les cellules du nœud sinusal situé dans l'oreillette droite. Celui-ci reçoit néanmoins des informations des centres nerveux qui commandent le cœur par deux groupes de nerfs à actions opposées : les fibres qui modèrent et celles qui accélèrent la fréquence cardiaque.
Il existe aussi de nombreux arcs réflexes qui permettent de modifier l'automatisme cardiaque. Les actions des systèmes nerveux sympathique et parasympathique se font par l'intermédiaire des neuromédiateurs. Les principaux sontpour le système parasympathiquel'acétylcholineet pour le système sympathiquel'adrénaline et la noradrénaline. Ces substances produisent les mêmes effets que la stimulationrespectivementdu parasympathique ou du sympathique. Elles agissent sur les cellules par l'intermédiaire des récepteurs sur lesquels elles se fixent.
3.1.1. Les systèmes vasoconstricteur et vasodilatateur
La motricité des vaisseaux (→ vasomotricité) peut se modifier rapidement en cas de perturbationstemporaires ou nond'un point quelconque du circuit. Il existe deux systèmes : vasoconstricteur et vasodilatateur. Le premier dépend des centres nerveux du bulbe rachidienmais aussi de centres répartis à tous les niveaux du système nerveux ; il correspond en gros au système sympathique. Bien que l'action de ce dernier soit essentiellement vasoconstrictriceil n'a pas d'effet sur les vaisseaux cérébraux ; au contraireil dilate les vaisseaux coronaires.
Le système vasodilatateur a des centres dont la localisation est moins bien connue. Ses fibres passent à la fois dans les systèmes sympathique et parasympathique. Elles ont une origine bulbo-médullaire et se dirigent vers les organes dont l'activité est métabolique ou fonctionnelle.
L'innervation artérielle peut être mise en jeu directement par stimulation des centres nerveux (par exempleune élévation de la température qui provoque une vasodilatation)mais c'est surtout par un mécanisme réflexe indirect que la motricité est mise en jeu. L'origine du réflexe est dans les zones aortique et carotidienne. Toute variation de pression à ce niveau entraîne une réaction compensatrice en sens opposé : s'il se produitpar exempleune hypotensionune vasoconstriction périphérique sera déclenchée pour augmenter la pression artérielle.
Il existe aussi des récepteurs sensibles à la composition chimique du sang (chémorécepteurs) dans les zones aortique et carotidienne. Ces récepteurs sont sensibles aux variations de teneur en gaz carbonique et en oxygène.
3.2. La régulation hormonale de la circulation
Parmi les facteurs chimiquesle plus important est l'adrénaline laquelle est sécrétée par la glande médullosurrénale . Les facteurs quicomme la douleur ou l'émotionstimulent la sécrétion d'adrénaline provoquent une vasoconstriction indépendante de l'intervention des nerfs vasomoteurs. Il existe d'autres substances naturellement produites par l'organisme qui ont une action vasoconstrictricepar exemple l'angiotensine.
À l'inversecertaines substances provoquent une vasodilatation. Il en est ainsi de l'acétylcholinemais aussi de certaines substances qui miment l'action du système sympathique. Ces substances similaires à la noradrénaline provoquent une vasoconstriction. Le mécanisme passe par une action sur des récepteurs vasoconstricteurs appelés récepteurs α. Mais ces substances agissent aussi sur des récepteurs vasodilatateurs appelés récepteurs β. Ainsil'effet des divers sympathomimétiques différera selon que prédomine l'action vasodilatatrice ou l'action vasoconstrictrice. L'adrénaline a la propriété de déclencher les deux types d'actionstandis que la noradrénaline est un puissant excitant des récepteurs α mais stimule peu les récepteurs β.
C'est le deuxième grand système de régulation de la pression artérielle. Lorsque la pression artérielle diminuedes cellules à granules des reins sont excitéesce qui provoque la libération d'une substance hormonalela rénine. Cette hormone agit comme une enzyme pour fabriquerà partir d'une protéine plasmatiqueun peptide puissamment vasoconstricteur : l'angiotensine.
3.3. Les autres systèmes régulateurs de la circulation
À côté de la régulation nerveuse et des deux grands systèmes hormonaux de la pression artérielle (catécholamines et système rénine-angiotensine) existent d'autres systèmes de régulation. Les uns sont des mécanismes agissant de façon aiguë : c'est le cas de la bradykinine et des prostaglandinesqui sont vasodilatatricesou des substances sécrétées par l'endothélium (→ endothéline). Il existe aussi des régulations à plus long terme qui modifient la volémie (volume liquidien circulant). Les principales sont l'hormone antidiurétique sécrétée par l'hypophyse postérieurequi favorise la réabsorption de l'eau dans le tubule distal du reinet l'aldostérone sécrétée par la corticosurrénalequi augmente la réabsorption de sodium par le tube contourné distal etde ce faitretient l'eauce qui augmente le volume du compartiment liquidien extracellulaire.
3.4. Régulations particulières
Deux organes bénéficient d'une régulation spécifiquele cerveau et le cœur. Dans les deux casles facteurs nerveux jouent probablement un rôle peu important.
3.4.1. Régulation de la circulation cérébrale
Le cerveau doit être irrigué en permanence. Chez l'homme90 % de la circulation artérielle cérébrale est assurée par le système carotidienqui possède des récepteurs sensibles à la pression. Toute chute de pression dans la carotide entraîne une stimulation immédiate de la vasoconstrictionafin que le débit cérébral ne s'abaisse pas.
L'irrigation cérébrale échappe presque complètement au système vasomoteur précédemment décrit. La régulation est avant tout d'origine humorale. Le stimulus le plus efficace est la quantité de gaz carbonique dissous dans le sang artériel : toute augmentation de celle-ci entraîne une augmentation considérable du débit cérébral.
3.4.2. Régulation de la circulation coronaire
Bien que ne représentant que 5 ‰ du poids corporelle cœur a besoin à lui tout seul de 5 % du débit cardiaquecar sa consommation en oxygène représente 14 % de la consommation totale. Cet apport est assuré et par un débit cardiaque élevéet par une extraction plus importante de l'oxygène des vaisseaux ; c'est ainsi que le sang veineux coronaire est celui qui a la plus faible teneur en oxygène de tout l'organisme. Une des particularités de la circulation coronaire est que les vaisseaux coronaires qui irriguent le cœur sont comprimés lors de la systole par la contraction ventriculairede telle sorte que la perfusion coronaire ne se fait qu'en diastole (à l'inverse des autres organesdont la perfusion s'effectue au cours de la séquence systole-diastole). La régulation principale est assurée par la quantité d'oxygène délivré à la cellule : tout abaissement de la pression en oxygène du sang artériel entraînera une vasodilatation réflexe importante ; cet effet peut être direct ou nécessiter la médiation d'une substancel'adénosine.
4. Pathologie de la circulation sanguine
L'appareil vasculaire peut être le siège de troubles variés. Des anomalies congénitalesdues à un défaut embryologique (malposition des vaisseauxfistules artéro-veineuses)entraînent des perturbations souvent graves et rapidement mortellesmais certaines peuvent être opérées avec succès.
Parmi les maladies dégénérativesl'athérosclérose estde loinla cause la plus fréquente d'insuffisance artérielle. Elle provoque un rétrécissementvoire une occlusion de l'artèredont les conséquences sont catastrophiques selon les territoires touchés : infarctus du myocardehémiplégie ou hémorragies cérébralesnécroses des membres inférieurs.
Les anévrismes sont des dilatations de la paroi aortiqued'origine le plus souvent athéromateuseparfois syphilitique. La rupture d'un anévrisme est un risque mortel. La seule thérapeutique est chirurgicale. Des accidents artériels aigus des membres peuvent être occasionnés par des thromboses ou des embolies.
La pathologie veineuse est représentée surtout par l'insuffisance veineusequi s'accompagne en général de variceset la thrombosedont le risque majeur est l'embolie pulmonaire. Les anticoagulants représententalorsun traitement tant préventif que curatif.
Enfinil peut exister des troubles de la microcirculation périphériqued'origine vasomotrice (spasmes)qui se manifestent par des modifications de la peaudes variations de la chaleur localedes troubles trophiques.
Pour en savoir plusvoir l'article circulation extracorporelle.
5. Circulation sanguine fœtomaternelle
Il n'existe pas de respiration pulmonaire chez le fœtus : c'est grâce à la circulation sanguine fœtomaternelle qu'il reçoitpar l'intermédiaire du placenta et du cordon ombilicaloxygénation et nutrition.
Le sang maternel parvient dans le placenta par les artères spiraléesbranches des artères utérines. Le sang fœtal oxygéné part du placenta pour arriver à l'oreillette droite du fœtus par le biais de la veine ombilicale et de la veine cave inférieure. Il passe directement dans l'oreillette gauche par un orifice situé entre les deux oreillettesle trou de Botalpuis dans le ventricule gauche. Après oxygénation du corpsle sang gagne l'oreillette droitele ventricule droitl'artère pulmonaire puis l'aorteen évitant les poumons grâce à un canal appelé canal artériel. Le sang appauvri en oxygène regagne alors le placenta par les deux artères du cordon ombilical pour s'y réoxygéner au contact du sang maternel. Il n'y a donc jamais passage de sang maternelmais simplement oxygénation du sang fœtal au contact du sang maternel par le biais du placenta. Trou de Botal et canal artériel se ferment après la naissance.
