Physiologie Cardio-vasculaire : Bases

Physiologie Cardio-vasculaire : Introduction et Fonctionnement de Base

La physiologie cardio-vasculaire étudie le cœur, les vaisseaux sanguins et le sang, qui forment ensemble l'appareil circulatoire. Cet appareil assure le transport des matériaux essentiels (oxygène, nutriments, hormones) et l'élimination des déchets. Le cœur, véritable pompe, commence à battre environ 3 semaines après la conception et effectue des milliards de battements au cours d'une vie.

Objectifs d'apprentissage

Les objectifs principaux de l'étude de la physiologie cardio-vasculaire incluent la compréhension des éléments suivants :

• Le trajet d'une goutte de sang dans la circulation.
• Le cycle cardiaque complet (diastole et systole, variations de pression et de volume).
• Les caractéristiques des potentiels d'action des cardiomyocytes (automatiques et contractiles).
• La localisation et le rôle du tissu nodal cardiaque.
• Les facteurs intrinsèques et extrinsèques de la contraction cardiaque.
• Les caractéristiques et rôles des segments du réseau vasculaire.
• Les mécanismes de transport à travers la paroi capillaire et d'échange d'eau.
• Les mécanismes favorisant le retour veineux.
• La circulation lymphatique et son rôle.
• Le contrôle de l'activité cardiaque par le système nerveux autonome (sympathique et parasympathique) et le système hormonal (médullosurrénale, ADH, système RAA, PAN).

Généralités sur le Système Cardio-vasculaire

Le système cardio-vasculaire est composé de trois parties principales :

• Le cœur : une pompe musculaire.
• Les vaisseaux sanguins : artères (sang sortant du cœur), veines (sang revenant au cœur).
• Le sang : le milieu de transport.

Il comprend deux circuits :

• La grande circulation (systémique) : distribue le sang oxygéné aux tissus et ramène le sang désoxygéné au cœur.
• La petite circulation (pulmonaire) : achemine le sang désoxygéné vers les poumons pour l'oxygénation et ramène le sang oxygéné au cœur.

Le cœur est situé en position médio-thoracique, entre le sternum et la colonne vertébrale, orienté vers le bas, l'avant et la gauche. Il possède 4 cavités cardiaques et 4 valves unidirectionnelles dont l'ouverture et la fermeture dépendent du gradient de pression. Le muscle cardiaque (myocarde) est un muscle strié composé de trois couches : l'endocarde, le myocarde et l'épicarde (péricarde viscéral).

Organisation Générale de la Circulation

La circulation systémique distribue le sang vers la tête, le cou, les membres supérieurs (via les artères carotides et sous-clavières), les principaux viscères abdominaux comme le foie (artère hépatique), et d'autres organes (artère splénique vers la rate). Le sang veineux est collecté par la veine cave supérieure et inférieure. La circulation inclut également des réseaux spécifiques comme la circulation bronchique et la circulation coronaire.

Au niveau des reins, il existe des capillaires glomérulaires et tubulaires essentiels pour la filtration et la réabsorption.

Le Cycle Cardiaque

Le cycle cardiaque alterne entre deux phases principales :

• La systole : période de contraction ventriculaire et d'éjection du sang. Elle inclut la contraction isovolumétrique (0,035 s) et l'éjection systolique (0,300 s).
• La diastole : période de relaxation ventriculaire et de remplissage sanguin. Elle inclut le remplissage ventriculaire (0,500 s) et la relaxation isovolumétrique (0,080 s).

Les cardiomyocytes sont de deux types :

• Contractiles (99%) : responsables de la contraction. Leur potentiel de repos est stable (, , ).
• Automatiques (1%) : responsables de l'automaticité du cœur (cellules pacemaker). Leur potentiel de repos est instable.

Les cardiomyocytes sont des cellules musculaires striées cardiaques, uninoyées, riches en mitochondries, excitables, automatiques et conductrices, non tétanisables grâce à une période réfractaire de 250 ms, bénéfique pour le remplissage.

Le Tissu Nodal Cardiaque

Le tissu nodal est composé de cardiomyocytes automatiques et assure la conduction électrique du cœur :

• Nœud sino-atrial (Nœud de Keith et Flack) : cellules pacemaker avec une fréquence de 70 BPM. Il génère l'impulsion sans stimulus nerveux externe (1 m/s).
• Nœud atrio-ventriculaire : ralentit la conduction (0,05 m/s), avec une fréquence de 40-60 BPM.
• Faisceau de His et ses branches (droite et gauche) : conduisent l'influx rapidement (0,5 - 1 m/s), avec une fréquence de 20-40 BPM.
• Réseau de Purkinje : assure une conduction très rapide (3-5 m/s) pour une contraction ventriculaire synchrone.

La hiérarchie fonctionnelle des fréquences est S > AV-H > P.

Couplage Excitation-Contraction

Le couplage excitation-contraction est la capacité des cellules musculaires à se contracter en réponse à un potentiel d'action. La contractilité myocardique en est l'expression. Elle ne doit pas être confondue avec le chronotropisme, qui est la modification du rythme cardiaque par des facteurs extérieurs.

Contrôle Intrinsèque et Extrinsèque de la Contraction Cardiaque

• Contrôle intrinsèque (Loi de Frank-Starling) :
  • La précharge (volume en fin de diastole) caractérise les conditions de remplissage ventriculaire. Une augmentation de la précharge entraîne une augmentation de la force de contraction ventriculaire, du volume d'éjection systolique, du débit cardiaque et de la tension artérielle.
  • La postcharge est la force que le myocarde doit vaincre pour éjecter le sang.
• Contrôle extrinsèque :
  • Implique le système nerveux, les hormones et les médicaments, qui exercent un effet inotrope positif (augmentation de la force de contraction).

Grandeurs Physiques et Vaisseaux

Le sang est réparti différemment dans le système circulatoire :

• Veines : 65% du volume sanguin.
• Poumons : 10%.
• Cœur : 10%.
• Artères : 10%.
• Capillaires : 5%.

Les artérioles sont le site de réglage principal de la résistance circulatoire. Les capillaires sont le site des échanges (nutriments, gaz, déchets) entre le sang et le milieu interstitiel.

Conclusion

La physiologie cardio-vasculaire est un domaine complexe et vital, impliquant des interactions précises entre les différentes structures du cœur et des vaisseaux, régulées par des mécanismes nerveux et hormonaux pour maintenir l'homéostasie de l'organisme.