Biologie - 3

Publié le 20 juillet 2012 par ***

SERIE 04 – L’APPAREIL RESPIRATOIRE ET LA RESPIRATION

I.LES MOUVEMENTS RESPIRATOIRES

I.1. Observation

I.2. Anatomie des voies respiratoires

I.3. Mécanisme des mouvements respiratoires

II. LES ECHANGES GAZEUX AU NIVEAU DES POUMONS

II.1. Comparaison : air inspiré / air expiré

II.2. Analyse du sang au niveau des poumons

II.3. Mécanisme des échanges poumons / sang

II.4. Schéma de synthèse

III.ROLE DU SANG DANS LA RESPIRATION

III.1. Le transport du dioxygène

III.2. Le transport du dioxyde de carbone

IV.LA RESPIRATION CELLULAIRE

V.BILAN

SERIE 04 – L’APPAREIL RESPIRATOIRE ET LA RESPIRATION

I.LES MOUVEMENTS RESPIRATOIRES

I.1. OBSERVATION

- Alternance inspiration – expiration

- Un mouvement respiratoire = une inspiration + une expiration

- Environ 15 mouvements par minute, selon âge et effort physique.

I.2. ANATOMIE DES VOIES RESPIRATOIRES

I.2.1. AU NIVEAU DE LA CAVITE BUCCALE ET DU PHARYNX

L’air inspiré passe par la cavité buccale, les fosses nasales, le pharynx.

Le pharynx est le carrefour des voies respiratoires (larynx) et digestives (œsophage).

I.2.2. AU NIVEAU DES POUMONS

Les poumons sont des organes rose pâle, très légers, composés d’une infinité de petites cavités pleines d’air appelées « sacs pulmonaires ».

Les bronches se divisent un grand nombre de fois et deviennent de plus en plus petites : ce sont les bronchioles. Elles aboutissent dans les sacs alvéolaires. Chaque sac alvéolaire contient des centaines d’alvéoles microscopiques dans lesquelles l’air inspiré finit sa course.

Nos deux poumons contiennent environ 500 millions d’alvéoles pulmonaires. Chaque alvéole ne peut être distinguée qu’au microscope.

I.3. MECANISME DES MOUVEMENTS RESPIRATOIRES

Ce sont les muscles intercostaux (de la cage thoracique) et le diaphragme qui assurent les mouvements respiratoires.

La plèvre (2 feuillets : viscéral et pariétal, séparés par le liquide pleural) entoure les poumons et facilite leurs mouvements.

INSPIRATION : le diaphragme s’abaisse. Les côtes se soulèvent par contraction musculaire. L’air entre dans les poumons. Ce phénomène est contrôlé par le système nerveux.

EXPIRATION : le diaphragme remonte et les côtes s’abaissent par relâchement musculaire. Une partie de l’air est chassé des poumons. Le renouvellement de l’air est partiel.

Le système nerveux coordonne ces différents mouvements (automatisme respiratoire).

Le rythme respiratoire peut également être modifié par :

- La composition du sang (variation du pH (acidité) ou du taux de dioxygène ou de dioxyde de carbone)

- L’activité du cerveau (volonté).

II. LES ECHANGES GAZEUX AU NIVEAU DES POUMONS

II.1. COMPARAISON AIR INSPIRE / AIR EXPIRE

% Air inspiré ou air ambiant Air expiré

Azote 80 80

O2 20 15

CO2 traces 5

Vapeur d’eau H2O variable à saturation

Température variable 37 °C

Notre corps utilise l’O2 de l’air inspiré et rejette du CO2.

L’azote n’intervient pas dans les échanges gazeux (reste à 80 %).

Les voies pulmonaires sont humides (saturation en vapeur d’eau) et chaudes (37°C).

II.2. ANALYSE DU SANG AU NIVEAU DES POUMONS

Le sang entrant dans les poumons par les artères pulmonaires est rouge sombre ; il contient beaucoup de CO2 et peu d’O2.

Le sang quittant les poumons par les veines pulmonaires est rouge vif ; il contient beaucoup d’O2 et peu de CO2.

II.3. MECANISME DES ECHANGES POUMON / SANG

Lorsque l’on considère deux compartiments, les molécules de gaz passent du compartiment où la pression est la plus forte vers le compartiment où la pression est la plus faible.

Le passage appelé DIFFUSION s’effectue grâce à un gradient de pression.

Poumons Sang

O2 --- O2 --- sens de diffusion de l’O2

selon le gradient de pression

CO2 --- CO2 --- sens de diffusion du CO2

selon le gradient de pression

Fig. 1. Principe physique des échanges gazeux

La paroi pulmonaire est bien adaptée aux échanges gazeux. Elle est :

- mince

- richement vascularisée

- composée d’alvéoles dont la structure augmente la surface d’échange

II.4. SCHEMA DE SYNTHESE

Les échanges gazeux entre l’air et le sang au niveau des poumons portent le nom d’HEMATOSE.

De l’O2 passe des poumons dans le sang, et du CO2 passe du sang dans les poumons.

Le sang s’enrichit en O2 et s’appauvrit en CO2 ;

le sang artériel est riche en CO2 et pauvre en O2 ; le sang veineux est riche en 02 et pauvre en CO2.

L’air s’enrichit en CO2 et s’appauvrit en O2.

La respiration a pour rôle d’approvisionner le corps en oxygène et d’éliminer le CO2 produit par les organes.

III. ROLE DU SANG DANS LA RESPIRATION

III.1. LE TRANSPORT DU DIOXYGENE

III.1.1. AU NIVEAU DES POUMONS

L’O2 de l’air inspiré est pris en charge par l’hémoglobine, une protéine complexe contenue dans les globules rouges du sang.

Le passage d’O2 des poumons vers le sang s’effectue par diffusion. L’hémoglobine Hb contient 4 atomes de fer pouvant fixer chacun 2 atomes d’oxygène.

Hb + 4 O2 ------ Hb O8 OXYHEMOGLOBINE Responsable de la couleur rouge vif du sang

III.1.2. AU NIVEAU DES CELLULES

L’O2 quitte le sang et pénètre par diffusion dans les cellules où il est utilisé.

Hb O8 ------- Hb + 4 O2 Le sang redevient rouge sombre.

III.2. TRANSPORT DU DIOXYDE DE CARBONE

III.2.1. AU NIVEAU DES CELLULES

Le CO2 est un déchet du métabolisme. Il est rejeté par les cellules. Le passage du CO2 des cellules vers le sang s’effectue par diffusion.

Le CO2 est transporté jusqu’aux poumons sous deux formes : - dissous dans le plasma à 70 %

. - lié à l’hémoglobine pour 30 %

Hb + CO2 ------- Hb CO2 CARBHEMOGLOBINE + CO2 dissout

III.2.2 AU NIVEAU DES POUMONS

Le CO2 quitte le sang et passe dans les alvéoles pulmonaires par diffusion. Il est ensuite évacué lors de l’expiration.

HB CO2 (HEMATIES) et CO2 (PLASMA) --- Hb + CO2

IV. LA RESPIRATION CELLULAIRE

Etablissons une comparaison entre nos cellules et le moteur d’une voiture. Le moteur a besoin d’essence (la source d’énergie), d’O2 (la preuve en est le filtre à air qui coiffe l’entrée d’air dans le moteur). Il rejette des déchets sous forme de gaz d’échappement.

De la même façon, nos cellules ont besoin :

- des métabolites (sources d’énergie, essentiellement glucose C6 H12 O6, mais les acides gras et les acides aminés sont également métabolisés)

- d’O2.

L’O2 permet la dégradation des métabolites à l’intérieur des cellules. Cette dégradation en présence d’O2, appelée aussi oxydation, libère de l’énergie (ATP) et des déchets (CO2 + H2O + produits azotés).

Ces réactions de dégradation des différents métabolites (glucose, acides aminés, acides gras) nécessitent l’intervention d’enzymes cellulaires, de vitamines et de sels minéraux : ce sont des réactions biochimiques caractéristiques du CATABOLISME.

METABOLITES + O2 -------------------------------- Energie + déchets

(Glucose, acides gras) en présence de vitamines,

sels minéraux, enzymes et eau.

V. BILAN

Lors de la respiration, il y a coopération entre l’appareil respiratoire et l’appareil circulatoire. Les transports de gaz et leurs échanges sont contrôlés par des lois physiques (diffusion, gradient de pression).

Lors de la respiration, le dioxygène (O2) passe dans le sang ; il est conduit jusqu’aux cellules, transporté par l’hémoglobine. (1)

Les nutriments, issus de la digestion, passent dans le sang (absorption intestinale). (2)

Ils sont alors soit stockés, soit utilisés par la cellule. (3)

Au niveau de la cellule, les métabolites sont dégradés en présence de dioxygène : c’est la respiration cellulaire. Cette réaction produit de l’énergie et des déchets (CO2, H2O, déchets azotés). (4)

Les déchets passent dans le sang ; l’essentiel du CO2 et H2O est éliminé au niveau de l’appareil respiratoire. (5)

STOCKAGE ------ SANG ou APPAREIL DIGESTIF

\ LYMPHE ALIMENTS

\ DIGESTION

CELLULE \ -------- NUTRIMENTS-------

(3) \ V V

METABOLITES----------- NUTRIMENTS ABSORPTION ELIMINATION

! <__________ (2)____V DECHETS

RESPIRATION APPAREIL RESPIRATOIRE

CELLULAIRE ! ^

(Oxydation) --------------- ! Air I

(4) O2 ^ (1) V I

V Hb O8 ---------------------- O2 CO2

ENERGIE ^

+ (5) I

CO2------------------------ CO2------------------------- CO2-------------------- I

+ ^

H2O------------------------ H2O------------------------- H2O- - - - - - - - - - - - ^

Et N

déchets azotés I

(N) V

Figure 3 – Schéma Bilan

CONCLUSION : RESUME

La respiration est un échange de gaz au niveau des poumons et au niveau des cellules. Elle correspond à une absorption d’O2 et un rejet de CO2. Le transport de ces gaz est assuré par le sang.

Au niveau des poumons se produit l’HEMATOSE : l’O2 de l’air passe des alvéoles pulmonaires dans le sang ; le CO2 passe du sang dans les alvéoles pulmonaires. Le CO2 est rejeté par les voies respiratoires (bronchioles, bronches, pharynx, nez et bouche).

Au niveau des cellules : l’O2 passe du sang dans les cellules, où il est utilisé avec les nutriments lors de la respiration cellulaire, pour la production d’énergie (ATP). Le CO2 fabriqué lors de ces réactions d’oxydation passe des cellules dans le sang « via les poumons. » (?) (Le CO2 est transporté par le sang jusqu’aux poumons, où il est rejeté à l’extérieur).

Tous ces échanges sont contrôlés par des lois physiques (diffusion, gradient de pression).

Le transporteur essentiel de l’O2 est l’hémoglobine, protéine contenue dans les globules rouges. Le CO2 est essentiellement transporté sous forme dissoute dans le plasma ou lié à l’hémoglobine.

CH. 5 – L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE ET LA CIRCULATION SANGUINE

I. LES LIQUIDES INTERNES

I.1. Le sang

I.2. La lymphe

I.3. Les groupes sanguins : le système ABO

I.4. La transfusion sanguine

I.5. La coagulation

II. LA POMPE CARDIAQUE

II.1. Anatomie du cœur

II.2. Le fonctionnement cardiaque

III. LES VAISSEAUX SANGUINS

III.1. Les artères et les artérioles

III.2. Les capillaires

III.3. Les veines et les veinules

IV. LA DOUBLE CIRCULATION

V. REPONSES CARDIO-VASCULAIRES A DES STRESS DIVERS

VI. BILAN

SERIE 05 – L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE ET LA CIRCULATION SANGUINE

Pour vivre, les cellules ont besoin de nutriments et de dioxygène apportés par le milieu extérieur. Cependant, dans un organisme pluricellulaire, toutes les cellules ne peuvent être directement en contact avec le milieu extérieur. La circulation de liquides internes permet la distribution des nutriments en tout point de l’organisme. Cela suppose :

- un transporteur de nutriments (sang et lymphe)

- un ensemble de canaux (les vaisseaux)

- une pompe (le cœur)

Vaisseaux et cœur constituent l’appareil cardiovasculaire.

I.LES LIQUIDES INTERNES

I.1. LE SANG

Le sang est un ensemble de cellules (les éléments figurés) baignant dans un liquide jaunâtre (le plasma) circulant dans les vaisseaux sanguins.

Le volume de sang est d’environ 5 litres pour 70 kg.

I.1.1. LES ELEMENTS FIGURES DU SANG

On distingue trois catégories de cellules :

I.1.1.a. Globules rouges ou hématies ou érythrocytes

Les globules rouges sont de forme circulaire, sans noyau, avec pigment protéique rouge : l’hémoglobine. Cette protéine a pour fonction primordiale le transport de l’O2 (oxyhémoglobine, et dans une moindre mesure, du CO2 (carbhémoglobine).

Les hématies portent à leur surface des protéines spécifiques qui permettent de déterminer le groupe sanguin (A, B, AB, O) et le rhésus (Rh+, Rh-).

Les hématies sont déformables et peuvent ainsi circuler dans les capillaires les plus fins dans le but de fournir l’oxygène aux cellules.

L’hématocrite (Ht) est le pourcentage de globules rouges dans le sang total. Sa mesure permet de déceler certaines maladies. Sa valeur normale se situe entre 37 et 50 %.

I.1.1.b. Les globules blancs ou leucocytes

Les globules blancs sont des cellules incolores. La forme de leur noyau permet de les classer :

- Polynucléaires ou granulocytes de 3 types (neutrophiles, basophiles, éosinophiles).

- Lymphocytes

- Monocytes.

Ils interviennent dans la défense immunitaire de l’organisme. Lors de la défense immunitaire, les leucocytes peuvent quitter les vaisseaux sanguins pour rejoindre la zone infectée : c’est la DIAPEDESE.

I.1.1.c. Les plaquettes ou thrombocytes

Ce sont les plus petites cellules du sang. Elles sont dépourvues de noyau. Elles ont un rôle fondamental dans la coagulation sanguine.

I.1.1.d. Vie et mort des éléments figurés du sang

Toutes les cellules sanguines sont fabriquées dans la moelle osseuse (rouge). Certains globules blancs terminent leur maturation dans des organes particuliers :

- ganglions lymphatiques

- thymus

- rate.

La formation des globules sanguins se nomme HEMATOPOIESE.

Les globules blancs ont une durée de vie variable. Les globules rouges vivent 120 jours soit 3 mois, et sont détruits au niveau de la rate.

I.1.1.e. Tableau récapitulatif

TYPE CELLULAIRE ORIGINE DUREE DE VIE ROLE

Globules rouges = Moelle rouge 120 jours Transport des gaz Hématies = des os. (O2 et CO2)

Erythrocytes par l’hémoglobine.

Globules blancs =

Leucocytes :

- Polynucléaires = Moelle rouge 4 jours Phagocytose

Granulocytes des os.

- Lymphocytes Moelle rouge variable - Production

des os. d’anticorps

Maturation dans - Lyse cellulaire

ganglion lymphatique - Mémoire

et thymus immunitaire

- Monocytes Moelle rouge quelques semaines Phagocytose

des os.

Plaquettes = Moelle rouge 1 à 8 jours Coagulation

Thrombocytes des os.

Fig. 1. Les éléments figurés du sang

I.1.2. LE PLASMA

C’est la partie liquide du sang, composée de 90 % d’eau, et qui contient :

- des nutriments (glucose, acides gras, acides aminés…) qui contribuent à l’alimentation des cellules

- des sels minéraux

- des gaz respiratoires (O2 et CO2) qui contribuent à maintenir le pH (acidité) sanguin constant

- des protéines aux rôles divers :

o transport de substance (ex : l’albumine)

o défense de l’organisme (anticorps ; ex : gammaglobuline)

o coagulation (fibrinogène et autres facteurs de coagulation)

o messager (hormones)

o enzymes

- des déchets du métabolisme cellulaire (ex : urée…) transportés jusqu’à leur élimination.

En thérapeutique, on utilise du sérum, qui est un dérivé du plasma.

Sérum = plasma – protéines de la coagulation.

I.1.3. LISTE DES PARAMETRES SANGUINS MESURABLES

I.1.3.a. Hémogramme : analyse des cellules sanguines

HEMOGRAMME : LE TAUX SANGUIN QUELQUES PATHOLOGIES

Analyse des cellules EST APPELE : ASSOCIEES :

GR 5 M / mm3 = Hématocrite * /> polyglobulie = hyperglobulie=

5 Md / ml sang érythrocytose(=érythrocytémie=érythrémie)

Hémoglobine Taux d’hémoglobine * \> anémie = erythropénie =

15 /100 ml sang érythrocytopénie

*Thalassémie

GB 5 à 10 000 / mm3 = Leucocytémie * /> hyperleucocytose

5 à 10 M / ml sang = leucocytose

Polynucléaires 50 – 70 % * \> leucopénie

Lymphocytes 25 – 40 % = leuco cytopénie

Monocytes 3 – 8 % * leucémie, sida

Plaquettes Thrombocytémie * /> thrombocytose

150 000 à 300 000 / mm3 = hyperplaquettose

= 150 à 300 M / ml sang *\> thrombopénie =

Thrombocytopénie

*Hémophilie

I.1.1.3.b. Ionogramme: analyse des ions + ou –

IONOGRAMME : LE TAUX SANGUIN QUELQUES PATHOLOGIES

Analyse des ions = ou - EST APPELE : ASSOCIEES :

Chlorures (Cl-) Chlorémie * /> hyper chlorémie

100 q / L hyperchlorurémie

*\> hypo chlorémie

Bicarbonates (HCO3-) 25 mEq / L pH acidose, alcalose

Sodium (Na+) 140 mEq / L natrémie hyper/hyponatrémie

Potassium (K+) 5 mEq / L kaliémie hyper / hypo-kaliémie

Calcium (Ca++) 5 mEq / L calcémie hyper / hypo-calcémie

Magnésium (Mg++) 2 mEq / L magnésiémie hyper / hypo-magnésiémie

I.1.1.3.c. Constantes biologiques du sang

CONSTANTES LE TAUX SANGUIN QUELQUES PATHOLOGIES

BIOLOGIQUES DU SANG : EST APPELE : ASSOCIEES :

Acétone 30 mg / l acétonémie = cétonémie hyper cétonémie

Protides totaux 75 g / l protidémie = protéinémie hyper / hypo-protéinémie

Azote non protéique : 320 mg/l

- Acide urique - uricémie hyperazotémie

- Urée - (pas de terme) hyper uricémie

- Créatinine - créatininémie /> urémie

Lipides totaux : 7 g/l lipémie = lipidémie hyperlipidémie (->athérome)

- Triglycérides - triglycéridémie hypertriglycéridémie

- Cholestérol - cholestérolémie hypercholestérolémie

Glucose 1 g/l glycémie hypo / hyper-glycémie

Fer sérique : très faible sidérémie

Transaminases

- Bilirubine bilirubinémie hyperbilirubinémie

- Temps de saignement 2-4 mn hémorragie, épistaxis

- Temps de coagulation 6-8 mn hémophilie

Gaz sanguins

- O2 PO2 \> hypoxémie

- CO2 PCO2 hyper / hypocapnie

I.2. LA LYMPHE

Entre le sang canalisé et les cellules, on trouve un liquide, le liquide interstitiel, appelé également liquide extra-cellulaire ou lymphe interstitielle. C’est le liquide dans lequel les cellules puisent les éléments nutritifs et rejettent leurs déchets.

La lymphe fait retour à la circulation sanguine par les vaisseaux lymphatiques.

Au niveau du tube digestif, la lymphe récupère certains nutriments.

Au point de jonction des vaisseaux lymphatiques se trouvent des renflements : les ganglions lymphatiques (lieu de maturation des globules blancs).

I.3. LES GROUPES SANGUINS: LE SYSTEME ABO

I.3.1. LE SYSTEME ABO

La membrane des hématies peut porter ou non deux types d’antigènes A ou B.

C’est la présence de ces antigènes qui détermine le groupe sanguin.

Plusieurs cas sont possibles :

- Les hématies ne portent ni l’antigène A, ni l’antigène B : groupe O (45 %)

- Les hématies ne portent que l’antigène A : groupe A (44 %)

- Les hématies ne portent que l’antigène B : groupe B (8 %)

- Les hématies portent les deux antigènes A et B : groupe AB (3 %)

GS Antigène porté par les hématies Anticorps du sérum

O aucun anti B et anti A

A antigène A anti B

B antigène B anti A

AB antigènes A et B aucun

Fig. 2. Les groupes sanguins

I.3.2. LE SYSTEME RHESUS

D’autres systèmes d’antigènes portés par les hématies existent et leur prise en compte est parfois nécessaire.

Par exemple : le système Rhésus : Rh+ = présence du facteur Rhésus

Rh- = absence du facteur Rhésus

I.4. LA TRANSFUSION SANGUINE

La connaissance des groupes sanguins permet d’éviter les accidents transfusionnels parfois fatals par INCOMPATIBILITE SANGUINE.

Par exemple, si on transfuse du sang A à un individu du groupe O, les anticorps anti A du receveur se fixent sur les antigènes A, ce qui provoque la destruction des hématies A, selon le processus de la réaction anticorps-antigène.

Lors de la transfusion d’un sang A à un receveur O, les hématies A sont détruites par les anticorps de O. Un receveur O doit recevoir du sang de groupe O uniquement.

Les différents constituants du sang peuvent être séparés et utilisés indépendamment. On sépare ainsi : globules rouges, plaquettes, leucocytes, plasma qui peut être fractionné.

Suivant les besoins du receveur, telle ou telle fraction sera transfusée :

- globules en cas d’anémie

- plaquettes en cas de thrombopénie

- facteur anti-hémophiliques en cas d’hémophilie

- autres protéines diverses : albumine, gammaglobulines…

La PLASMAPHERESE est une technique qui consiste à prélever au donneur une certaine quantité de son plasma et à lui restituer ses cellules sanguines.

La CYTAPHERESE est une technique qui consiste à prélever sur le donneur des cellules sanguines et à lui restituer son plasma.

I.5. LA COAGULATION SANGUINE

I.5.1. EXPERIENCE

Si on laisse du sang frais à l’air libre, il coagule.

Sang frais - repos quelques heures - un caillot recouvert de sérum.

Fig. 4. La coagulation sanguine

I.5.2. CAS D’UNE COUPURE

La lésion d’un vaisseau libère des facteurs de coagulation (enzymes) à l’origine de deux réactions :

1. activation de la thrombine plasmatique (autre facteur de coagulation) qui permet la transformation du fibrinogène, protéine sanguine, en fibrine. La fibrine compose un réseau de fibres emprisonnant les globules rouges.

2. Activation des plaquettes qui se regroupent et s’agglomèrent. C’est l’agrégation plaquettaire ou clou plaquettaire.

1. et 2. aboutissent à la formation du caillot ou thrombus.

COUPURE ----------------- (1) ---------------- Activation de la thrombine

(2) ! !

V ! !

Activation ------------------------------------------ V

plaquettaire Fibrinogène sanguin ---------------- Fibrine

! \ !

V V V

Vasoconstriction Agrégation Emprisonnement des GR

! plaquettaire

! \ /

! Caillot

! = thrombus

! !

! Arrêt de l’hémorragie, puis lyse du caillot,

------------------ et régénération du tissu lésé.

Fig. 5. Mécanisme de la coagulation

L’activation plaquettaire peut être stimulée par la thrombine.

L’activation plaquettaire induit également une vasoconstriction en amont de la lésion.

La formation du caillot (coagulation) et la vasoconstriction permettent l’arrêt de l’hémorragie. Dans un second temps, le tissu lésé est régénéré et le caillot est détruit.

L’ensemble de ces phénomènes constitue l’HEMOSTASE.

II. LA POMPE CARDIAQUE

II.1. ANATOMIE DU COEUR

Le cœur est un muscle (myocarde) strié et creux responsable de la circulation du sang dans l’organisme.

Situation dans l’organisme

Le cœur se situe sur la gauche de la cage thoracique entre nos deux poumons.

Il repose sur le diaphragme.

Morphologie externe

Le cœur a la taille d’un poing.

Il est composé de 2 ventricules, 2 oreillettes et un ensemble de vaisseaux sanguins.

Morphologie interne

Le myocarde est complètement cloisonné en deux parties : cœur droit et cœur gauche, chacune creusée en deux cavités : une OREILLETTE et un VENTRICULE.

OD OG

VD VG

Entre oreillettes et ventricules, les VALVULES AURICULO-VENTRICULAIRES sont un système de fermeture souple. Le sang ne passe que dans le sens oreillette – ventricule.

Les VEINES ramènent le sang au cœur et débouchent dans les oreillettes.

Les ARTERES évacuent le sang contenu dans les ventricules.

A la jonction entre artères et ventricules, les VALVULES SIGMOIDES empêchent le sang de refluer vers le cœur.

Le MYOCARDE est entouré par deux enveloppes : l’ENDOCARDE qui tapisse l’intérieur du cœur, et le PERICARDE, à l’extérieur, possédant une structure en double feuillet (séreuse).

Le SYSTEME SANGUIN coronaire est constitué par les vaisseaux sanguins qui irriguent et nourrissent le cœur.

Un rétrécissement anormal des vaisseaux coronaires (dû par exemple à des dépôts lipidiques dans les artères, l’ATHEROSCLEROSE) peut conduire à l’angine de poitrine (=ANGOR).

L’obstruction totale d’un vaisseau coronaire (=EMBOLIE) conduit à l’INFARCTUS DU MYOCARDE. L’infarctus du myocarde est le résultat de la mort des cellules cardiaques (=NECROSE) non alimentées.

II.2. LE FONCTIONNEMENT CARDIAQUE

II.2.1. LA REVOLUTION CARDIAQUE

Le fonctionnement cardiaque consiste en la succession répétée de trois phases :

- une phase de REPOS (DIASTOLE).

- deux phases de CONTRACTION :

o Contraction des oreillettes (SYSTOLE AURICULAIRE)

o Contraction des ventricules (SYSTOLE VENTRICULAIRE)

L’ensemble de ces trois phases correspond à une révolution cardiaque, qui se répète à un rythme d’environ 70 fois par minute (pour un homme au repos). Le nombre de battements (=révolutions) par minute correspond à la FREQUENCE CARDIAQUE.

DIASTOLE GENERALE

Ventricules et oreillettes sont relâchés. Le sang arrive par les veines (pulmonaires et caves) dans les oreillettes qui se remplissent. Les valvules sigmoïdes sont fermées pour empêcher le reflux du sang artériel vers les ventricules.

SYSTOLE AURICULAIRE

La contraction des oreillettes chasse le sang vers les ventricules.

SYSTOLE VENTRICULAIRE

La contraction des ventricules chasse le sang vers les artères (pulmonaire et aorte). Les valvules auriculo-ventriculaires sont fermées pour empêcher le reflux du sang vers les oreillettes. La systole ventriculaire se décompose en deux étapes :

- la contraction ventriculaire dite iso volumétrique : contraction des ventricules avec valvules fermées. Le sang est mis sous pression.

- l’éjection ventriculaire : contraction des ventricules avec valvules sigmoïdes ouvertes et valvules auriculo-ventriculaires fermées.

ELECTROCARDIOGRAMME (abscisse : temps ; ordonnée : « phénomène électrique mesurable »)

Petite onde P ; Pic Q-R-S ; Moyenne onde T.

La diastole correspond au segment T-P.

La systole auriculaire correspond à la petite onde P.

La systole ventriculaire correspond au pic Q-R-S et à l’onde T.

La contraction ventriculaire dite iso volumétrique correspond au pic Q-R-S.

L’éjection ventriculaire correspond au segment S-T.

Fig. 7. Présentation d’une révolution cardiaque

Les bruits du cœur sont dus aux fermetures des valvules sigmoïdes et auriculo-ventriculaires. Le stéthoscope est l’instrument permettant d’amplifier les bruits du cœur. Des anomalies peuvent ainsi être mises en évidence, comme le souffle cardiaque, qui correspond à une mauvaise fermeture ou à un rétrécissement des valvules.

II.2.2. L’AUTOMATISME CARDIAQUE

Le cœur est un organe dont le fonctionnement est spontané et indépendant de la volonté. On dit qu’il est doué d’automatisme. A l’intérieur même du myocarde, on trouve un tissu particulier assurant cet automatisme : le tissu nodal.

Le fonctionnement du tissu nodal engendre des phénomènes électriques responsables des contractions cardiaques. L’enregistrement de cette activité électrique s’appelle l’électrocardiogramme, ECG.

Tout comme les battements cardiaques, les phénomènes électriques se reproduisent cycliquement (révolution cardiaque) avec une grande régularité.

Toute anomalie de l’ECG est la conséquence d’une anomalie du fonctionnement du cœur.

L’automatisme cardiaque est sous le double contrôle du système nerveux (nerfs accélérateurs et inhibiteurs) et du système endocrinien (l’adrénaline a un effet accélérateur du rythme).

III. LES VAISSEAUX SANGUINS

Il existe trois types de vaisseaux sanguins:

- artères et artérioles ;

- capillaires ;

- veines et veinules.

III.1. LES ARTERES ET LES ARTERIOLES

Le sang partant du cœur est amené aux organes par les artères (vaisseaux de gros diamètre). A l’intérieur de l’organe, l’artère se divise en un réseau de vaisseaux plus fins : les artérioles. Artères et artérioles possèdent une paroi épaisse qui empêche les échanges avec les cellules.

La paroi de ces vaisseaux contient des fibres élastiques et des fibres musculaires lisses.

FIBRES ELASTIQUES : le cœur éjecte le sang de manière discontinue lors de la systole ventriculaire. L’élasticité des artères permet de transformer le débit cardiaque discontinu en un débit continu au niveau des vaisseaux.

Le débit cardiaque est le volume de sang éjecté du cœur à chaque minute (5L/mn).

FIBRES MUSCULAIRES LISSES : elles permettent la contraction ou la dilatation des vaisseaux. Ces fibres entraînent donc des modifications du diamètre des vaisseaux : c’est la vasomotricité.

La vasoconstriction est une contraction vasculaire, soit une diminution du diamètre des vaisseaux.

La vasodilatation est une dilatation vasculaire, soit une augmentation du diamètre des vaisseaux.

La vasomotricité est sous le contrôle du système nerveux. Elle permet d’adapter le débit sanguin aux besoins de l’organisme.

Par exemple, lors d’un exercice physique, l’activité physique consomme oxygène et nutriments. Il y a une vasodilatation au niveau des muscles qui travaillent (augmentation du débit sanguin) et une vasoconstriction au niveau des muscles qui restent inactifs (diminution du débit sanguin).

III.2. LES CAPILLAIRES

Les capillaires sont les vaisseaux qui irriguent les organes. Ils sont 4 caractéristiques :

- leur paroi très mince facilite les échanges entre sang et cellules ;

- leur réseau très ramifié augmente la surface d’échange entre sang et cellules (150 000 km de réseau capillaire pour un individu) ;

- la faible vitesse d’écoulement du sang dans le réseau capillaire assure un temps suffisant à la réalisation des échanges ;

- les sphincters pré capillaires contrôlent le débit sanguin local du tissu. Un sphincter est une fibre musculaire circulaire lisse réglant la vasomotricité des capillaires.

Artériole

Sphincter pré capillaire (contre l’artériole)

Liquide interstitiel et tissu (dans lequel baigne le réseau capillaire)

Veinule

Fig. 8 Organisation du réseau capillaire

Les principaux échanges s’effectuent au niveau des capillaires :

- Passage des nutriments et du dioxygène du sang vers les cellules (ASSIMILATION) ;

- Elimination des déchets du métabolisme cellulaire : passage du CO2 et des substances toxiques des cellules vers le sang ;

- Transfert de chaleur et de substances (hormones) dans les deux sens.

III.3. LES VEINES ET VEINULES

Les capillaires finissent par se regrouper pour donner naissance aux veinules qui se réunissent pour former les veines qui ramènent le sang des organes jusqu’au cœur droit.

Veines et veinules ont une paroi mince et élastique. Elles possèdent un système de valvules qui empêchent le sang de refluer.

IV. LA DOUBLE CIRCULATION

Le réseau sanguine comprend deux systèmes de circulation, qui naissent et finissent dans le cœur.

IV.1. LA PETITE CIRCULATION (CIRCULATION PULMONAIRE)

La petite circulation ou circulation pulmonaire va du cœur droit au cœur gauche.

Son rôle est d’épurer et d’oxygéner le sang.

Du ventricule droit part l’artère pulmonaire qui amène le sang chargé en CO2 jusqu’aux poumons. A ce niveau, le sang s’enrichit en O2 et élimine son CO2 (hématose).

Des poumons repartent les veines pulmonaires en direction de l’oreillette gauche.

IV.1. LA GRANDE CIRCULATION (CIRCULATION GENERALE)

La grande circulation ou circulation générale va du cœur gauche au cœur droit. (Générale/Gauche).

Elle a diverses fonctions (transport des nutriments, des gaz, des déchets, des hormones…). Elle assure l’irrigation sanguine de tous les organes.

Du ventricule gauche part l’artère aorte.

Celle-ci se subdivise rapidement en différentes artères qui amènent le sang chargé de nutriments et d’O2 jusqu’aux organes. A ce niveau s’effectuent de nombreux échanges.

Des organes repartent les veines se regroupant en veines caves. Les veines caves se jettent dans l’oreillette droite. La veine cave supérieure draine le sang de la moitié supérieure du corps, tandis que la veine cave inférieure ramène le sang de la partie basse du corps.

IV.3. REMARQUES

- L’irrigation des poumons est assurée par la circulation générale ;

- Le système sanguin coronaire fait partie de la grande circulation ;

- Le système LYMPHATIQUE prend naissance au niveau de tous les organes et se jette au niveau de la veine cave supérieure (grande circulation) ;

- Un système PORTE est un ensemble composé d’un vaisseau artériel ou veineux interposé entre deux réseaux capillaires et de ces deux réseaux.

o Il existe une veine qui part du tube digestif et qui (avant de rejoindre la veine cave) traverse le FOIE. Les nutriments absorbés lors de la digestion passent ainsi préférentiellement par le foie (stockage du glucose). De cette façon, la glycémie de la circulation générale est maintenue constante (homéostasie). Cette veine qui traverse un organe constitue un système porte.

o Il existe aussi un système porte au niveau de l’hypophyse (mais il s’agit là d’un système porte artériel).

V. REPONSES CARDIOVASCULAIRES A DES STRESS DIVERS

Face à des variations du milieu extérieur ou du milieu intérieur, l’organisme adapte toujours son fonctionnement à ses besoins.

V.1. L’ALTITUDE

L’O2 se raréfie. L’organisme compense par plusieurs mécanismes:

- Accélération du rythme cardiaque (augmentation des échanges gazeux entre le sang et les cellules) ;

- Accélération du rythme respiratoire (augmentation des échanges sang / air) ;

- Synthèse de globules rouges au bout de quelques jours (augmentation de la capacité du sang à transporter l’oxygène).

V.2. LA CHALEUR

En cas de forte chaleur, l’organisme s’adapte pour éliminer le surplus de chaleur. Il y a :

- Vasodilatation des vaisseaux sanguins cutanés (apport de sang à la surface de la peau) ;

- Sudation (le sang se refroidit lors de l’évaporation de la sueur).

V.3. L’EXERCICE MUSCULAIRE

Lors d’un exercice musculaire, les besoins en énergie augmentent. On a besoin de plus de nutriments et de plus d’oxygène. L’organisme s’adapte par divers mécanismes :

- Accélération des rythmes cardiaque et respiratoire (augmentation des apports en O2 et nutriments) ;

- Vasodilatation et sudation (élimination de la chaleur produite pendant l’exercice musculaire).

V.4. L’HEMORRAGIE

En cas d’hémorragie importante, le volume sanguin diminue. L’organisme s’adapte. Il y a :

- Passage de liquide interstitiel dans les vaisseaux sanguins (compensation de la perte de volume) ;

- Vasoconstriction des vaisseaux (réduction du volume du système circulatoire). On parle d’une adaptation de la volémie.

VI.BILAN

Pour vivre, les êtres vivants ont besoin d’aliments et de O2 qui sont transportés jusqu’aux organes par le système circulatoire.

- Les aliments sont transformés en nutriments dans le tube digestif. (1)

- Des nutriments passent dans le sang veineux (2) et traversent le foie par le système porte (stockage du glucose). (3)

- D’autres nutriments passent dans la lymphe. (4)

- Tous les nutriments arrivent au cœur droit (5) et gagnent la circulation pulmonaire. Au niveau des poumons, le sang perd son CO2 et se charge en O2 (HEMATOSE). (6)

- Le sang contenant les nutriments et l’O2 arrive au cœur gauche (7) d’où partent les artères qui irriguent tous les organes. Par ses contractions rythmées, le cœur assure la circulation sanguine.

- Au niveau des organes, les capillaires assurent les échanges avec les cellules. (8)

- Le sang veineux et la lymphe quittant les organes sont chargés de déchets qui retournent au cœur. (9)

- Les cellules sanguines sont synthétisées au niveau de la moelle osseuse (HEMATOPOIESE) (10) et détruites au niveau de la rate. (11)

- En contact de l’air, le sang coagule au niveau de la coupure pour limiter l’hémorragie. (12)

^ POUMONS !

AIR RESPIRATION CO2 I (6) V O2

HEMATOSE

Artères pulmonaires Veines pulmonaire

------------- ^ V

^ V Petite Circulation

NUTRITION I --------- CŒUR COEUR---------

^ I Veines DROIT GAUCHE Artère !

Aliments I ^ caves (5) (7) aorte V

T.D. I FOIE Grande Circulation !

(1) ^ (3) PEAU

Glandes I ^ Coupure

Digestives I I (12)

Nutriments (2) COAGULATION

Nutriments (4) I ORGANE !

V ^ I Veines Cellules Artères V

Excréments I ------------ (8) ------------------

------ (9)------ CAPILLAIRES (10) (11)

Lymphe baignant dans ^ V

la lymphe I ! interstitielle ^ V Moelle osseuse (10) Rate (11)

HEMATOPOIESE DESTRUCTION

Fig. 9. Synthèse

CONCLUSION : RESUME

Le sang est un tissu composé de cellules (les éléments figurés) et d’un liquide (le plasma) mis en mouvement par le cœur et circulant dans les vaisseaux. On distingue 3 types de cellules :

- Les globules rouges qui transportent les gaz respiratoires grâce à l’hémoglobine et déterminent les groupes sanguins grâce à leurs antigènes de surface (A, B, O, Rhésus).

- Les globules blancs qui interviennent dans la réponse immunitaire.

- Les plaquettes qui s’agglutinent en présence de fibrine au niveau de la zone lésée pour former un caillot : c’est la coagulation sanguine.

Les cellules sanguines prennent naissance dans la moelle rouge : c’est l’hématopoïèse.

Le plasma contient les éléments nutritifs (nutriments, O2), différentes protéines et des déchets (urée, CO2) qui sont échangés avec la lymphe interstitielle en contact direct avec les cellules.

Le cœur est un muscle (myocarde) irrigué par les vaisseaux coronaires et doué d’automatisme. Il se divise en deux parties :

- Le cœur droit (ventricule droit et oreillette droite)

- Le cœur gauche (ventricule gauche et oreillette gauche).

Ventricules et oreillettes sont séparés par les valvules auriculo-ventriculaires.

Le cœur a pour rôle la mise en circulation du sang de l’organisme dans le système vasculaire.

On distingue une double circulation :

- La circulation pulmonaire (oxygénation et épuration du sang) :

VD  artères pulmonaires  capillaires  veines pulmonaires OG  VG

- La circulation générale (irrigation des organes) :

VG  artères  capillaires  veines  veines caves  OD  VD.