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Introduction à la Physiologie et à l'Homéostasie

La physiologie est l'étude du fonctionnement normal de l'organisme, allant des processus subcellulaires aux systèmes corporels complets. Elle est essentielle pour comprendre la santé et la maladie, permettant des diagnostics précis et des traitements adaptés par la compréhension des mécanismes physiologiques altérés.

La Cellule et le Milieu Intérieur

• La cellule : est l'unité structurelle, fonctionnelle et génétique de la matière vivante. C'est le plus petit élément capable d'effectuer les processus métaboliques vitaux, nécessitant une communication constante avec son environnement via le transport transmembranaire.

• Le corps humain : est un organisme multicellulaire composé de multiples systèmes d'organes, maintenu par un milieu intérieur constant qui communique avec l'extérieur.

• Le milieu intérieur : fournit l'oxygène et les nutriments aux cellules et reçoit leurs sécrétions et produits cataboliques.

L'Homéostasie

L'homéostasie représente la constance des paramètres du milieu intérieur, tels que la concentration de nutriments, d'oxygène, de CO2, d'électrolytes, d'eau, de protéines ou le pH. Chaque paramètre a des limites quantitatives – des intervalles – qui garantissent le fonctionnement optimal de l'organisme.

L'homéostasie peut être influencée par des facteurs externes ou internes. Le principal mécanisme de régulation est le rétrocontrôle négatif : une variation d'un paramètre déclenche une réponse qui tend à inverser cette variation, stoppant ainsi sa propre production.

Les Compartiments Hydriques

L'eau est le composant le plus abondant du corps humain, représentant environ 60% du poids corporel. Des pertes d'eau importantes (déshydratation) peuvent être fatales.

Distribution de l'Eau dans le Corps

• Eau intracellulaire : représente 2/3 de l'eau totale. Les principaux cations sont K⁺ et Mg²⁺; les principaux anions sont les protéines et les phosphates inorganiques.

• Eau extracellulaire : représente 1/3 de l'eau totale et constitue le milieu intérieur. Les principaux cations sont Na⁺ et Ca²⁺; les principaux anions sont Cl⁻ et HCO₃⁻. Elle se subdivise en :

  • Le liquide interstitiel (15% du poids corporel)

  • Le plasma (5% du poids corporel)

  • Le fluide transcellulaire (liquide articulaire, séreuses, LCR, etc.)

Composition Ionique des Compartiments Hydriques (Valeurs Moyennes en mEq/L)

Le Potentiel de Repos et le Potentiel d'Action

Le Potentiel de Repos (PR)

Le potentiel de repos est la polarisation de la membrane cellulaire en l'absence de stimulation, positive à l'extérieur et négative à l'intérieur. Sa valeur varie généralement entre -90 mV et -50 mV (environ -70 mV pour un neurone).

Le PR est déterminé par plusieurs facteurs :

1. Inégalité de la distribution de Na⁺ et K⁺ : Due à la perméabilité sélective de la membrane. Au repos, la membrane est majoritairement perméable au K⁺ (via des canaux ioniques) et peu perméable au Na⁺, entraînant un efflux lent de K⁺ et une accumulation de charges positives à l'extérieur.

2. Macromolécules protéiques chargées négativement : Les protéines intracellulaires non diffusibles contribuent à l'équilibre de Donnan-Gibbs, maintenant des charges négatives à l'intérieur de la cellule.

3. Activité de la pompe Na⁺/K⁺-ATPase : Pour chaque molécule d'ATP consommée, la pompe expulse 3 Na⁺ et introduit 2 K⁺. Bien que son apport direct au PR soit minime (1-3 mV), elle est cruciale pour le maintenir en rétablissant les gradients ioniques.

La valeur du PR est proche du potentiel d'équilibre du potassium, puisque la membrane est principalement perméable à cet ion au repos. Le potentiel d'équilibre pour un ion peut être calculé par l'équation de Nernst :

Où est le potentiel d'équilibre, R la constante des gaz, T la température absolue, F la constante de Faraday, et [X] les concentrations extra- (e) et intracellulaires (i) de l'ion.

Potentiels d'Équilibre Ioniques Clés :

Pour une membrane perméable à plusieurs ions, l'équation de Goldmann-Hodgkin-Katz est utilisée.

Le Potentiel d'Action (PA)

Le potentiel d'action est une modification rapide et transitoire du potentiel de repos suite à une stimulation. La polarité membranaire s'inverse, devenant positive à l'intérieur (+30 à +40 mV).

Étapes du Potentiel d'Action dans un Neurone :

1. Période de latence (0,1 ms ; -70 mV à -55 mV = seuil) : Influx lent de sodium, l'efflux de potassium s'arrête.

2. Dépolarisation (jusqu'à +35 mV) : Influx massif de sodium via l'ouverture des canaux sodiques voltage-dépendants, entraînant une dépolarisation complète.

3. Repolarisation : Diminution de la conductance au Na⁺ (inactivation des canaux sodiques) et augmentation de la conductance au K⁺ (ouverture des canaux potassiques).

4. Hyperpolarisation : Les pompes tentent de rétablir l'équilibre ionique initial. La fermeture lente des canaux potassiques entraîne une hyperpolarisation transitoire.

5. Récupération : La membrane revient à la valeur de repos.

Les canaux sodiques voltage-dépendants ont deux barrières (activation et inactivation), tandis que les canaux potassiques n'en ont qu'une (activation).

Les Variations de l'Excitabilité

L'excitabilité de la membrane varie au cours du PA :

• Période réfractaire absolue : Coïncide avec la dépolarisation et le premier tiers de la repolarisation. Le neurone est inexcitable, quel que soit l'intensité du stimulus.

• Période réfractaire relative : Durant le reste de la repolarisation. Un stimulus très intense peut déclencher un nouveau PA, mais d'amplitude réduite.

• Hyperexcitabilité : Le neurone est plus facilement excitable qu'au repos.

• Hypoexcitabilité : Durant l'hyperpolarisation et la récupération, le neurone est plus difficile à exciter.

Physiologie Cardiaque

Le cœur est un organe tétracaméral (quatre cavités) situé dans la cage thoracique, composé de deux oreillettes et deux ventricules. Il fonctionne comme une pompe assurant une circulation sanguine unidirectionnelle grâce à un système de valves.

Anatomie Fonctionnelle

• Le cœur droit contient du sang veineux (riche en CO₂).

• Le cœur gauche contient du sang artériel (riche en O₂).

• Les valves atrio-ventriculaires (tricuspidienne à droite, mitrale à gauche) s'ouvrent vers les ventricules et sont empêchées de refluer vers les oreillettes par les cordages tendineux et les muscles papillaires.

• Les valves semi-lunaires (aortique et pulmonaire) permettent le passage unidirectionnel du sang des ventricules vers les grandes artères.

Composition du Sang Artériel et Veineux :

Le sang artériel se trouve dans les veines pulmonaires et l'aorte ; le sang veineux dans les artères pulmonaires et les veines caves.

Les oreillettes reçoivent le sang : l'oreillette droite des veines caves et le sinus coronarien ; l'oreillette gauche des quatre veines pulmonaires.

Les ventricules sont à l'origine des grandes artères : le ventricule gauche donne l'aorte, le ventricule droit donne le tronc pulmonaire.

Structure de la Paroi Cardiaque

La paroi du cœur possède trois couches :

• Péricarde (externe)

• Myocarde (couche musculaire médiane)

• Endocarde (interne)

Fibres Musculaires

Le myocarde est un muscle strié spécialisé (fibrillé cardiaque ou cardiomyocytes).

• Plus petites que les fibres squelettiques, avec un seul noyau.

• Présentent des ramifications et des disques intercalaires (stries scalariformes) qui contiennent des desmosomes (connexions mécaniques) et des jonctions communicantes (gap junctions, connexons) pour les connexions fonctionnelles.

• Les jonctions communicantes permettent le passage d'ions, formant un syncytium fonctionnel.

Types de Cardiomyocytes :

1. Cardiomyocytes contractiles (atriales et ventriculaires) : Capables de se dépolariser, de conduire les impulsions et de se contracter.

2. Fibres musculaires immatures (cellules pacemaker) : Capables de générer des potentiels d'action spontanément (automatisme) et de conduire les impulsions électriques. Leur capacité contractile est minime.

En plus, les cellules myoendocrines de l'oreillette droite sécrètent le peptide natriurétique atrial (PNA) en réponse à une distension, régulant la volémie en favorisant l'élimination de Na⁺, Cl⁻ et d'eau.

Propriétés et Électrophysiologie du Cœur

Le cœur possède six propriétés fondamentales :

1. Automatisme (capacité de générer ses propres impulsions).

2. Excitabilité (réponse aux stimuli) - fonction bathmotrope.

3. Rythmicité (génération régulière d'impulsions) - fonction chronotrope.

4. Conductibilité (propagation des impulsions) - fonction dromotrope.

5. Contractilité (capacité de contraction) - fonction inotrope.

6. Capacité de relaxation (capacité de se relâcher) - fonction lusitrope.

Le Système Excito-Conducteur

Ce système de cellules cardionectrices est responsable de l'automatisme et de la coordination de la contraction cardiaque.

• Nœud sinusal : Situé dans l'oreillette droite, c'est le pacemaker physiologique avec un rythme de 70-80 impulsions/min (rythme sinusal).

• Faisceaux internodaux (antérieur, intermédiaire, postérieur) et faisceau interatrial de Bachmann : Propagent rapidement les impulsions des oreillettes.

• Nœud atrio-ventriculaire : Situé dans le septum interatrial, génère un rythme de 40-60 impulsions/min (rythme jonctionnel). Il est le seul lien électrique entre oreillettes et ventricules.

• Faisceau de His : Une continuation du nœud AV, se divise en branches droite et gauche.

• Fibres de Purkinje : Conduisent très rapidement l'impulsion à travers les ventricules, déclenchant la dépolarisation du myocarde depuis la surface subendocardique vers l'extérieur.

La conduction est séquentielle : oreillettes puis ventricules. Le nœud AV introduit un court délai (environ 0,1 sec) pour permettre la contraction auriculaire avant la ventriculaire.

Vitesses de Conduction Approximatives :

Potentiels d'Action Cardiaques

Cellules Cardionectrices (Nœud Sinusal) - Automatisme et Excitabilité :

Ces cellules ont un potentiel de repos "instable" appelé dépolarisation diastolique lente ou prépotentiel.

1. Prépotentiel : Influx lent de Ca²⁺ (canaux transitoires) et de Na⁺ (courant funny, I_f) diminuelent le potentiel de -60 mV à -40 mV. La libération de calcium du réticulum sarcoplasmique y participe également.

2. Dépolarisation (à partir de -40 mV) : Ouverture des canaux Ca²⁺ de type L (long lasting), entraînant un influx massif de Ca²⁺.

3. Repolarisation : Fermeture des canaux Ca²⁺ et ouverture des canaux K⁺, entraînant un efflux de K⁺.

4. Hyperpolarisation : Ouverture du canal I_h (K⁺ et Na⁺), initiant le nouveau prépotentiel.

Cardiomyocytes Contractiles - Excitabilité :

Le potentiel de repos de ces cellules (environ -90 mV) est maintenu par la perméabilité au K⁺ (canaux K₁), les macromolécules chargées négativement et l'activité de la pompe Na⁺/K⁺-ATPase.

Le potentiel d'action des cardiomyocytes contractiles se déroule en plusieurs phases :

• Phase 0 (Dépolarisation) : Ouverture rapide des canaux Na⁺ voltage-dépendants (barrière 'm' rapide, 'h' lente), entraînant un influx massif de Na⁺ (jusqu'à +20 mV).

• Phase 1 (Repolarisation initiale rapide) : Fermeture des canaux Na⁺, ouverture transitoire de canaux K⁺ (I_TO) et début d'influx de Ca²⁺ (I_Ca).

• Phase 2 (Plateau) : Diminution de l'efflux de K⁺, augmentation de l'influx de Ca²⁺ (canaux de type L), et activité de l'antiport Na⁺/Ca²⁺.

• Phase 3 (Repolarisation finale rapide) : Ouverture des canaux K⁺ (delayed rectifier, I_K), entraînant un efflux de K⁺ et le retour au potentiel de repos.

• Phase 4 : Rétablissement de l'équilibre ionique par les pompes ioniques et canaux K₁ (I_K1).

Variations de l'Excitabilité Cardiaque

• Période réfractaire absolue : Les cardiomyocytes sont inexcitable, empêchant les contractions tétaniques (jusqu'à -40 mV), ne permettant que des "secousses".

• Période réfractaire relative : Le myocarde est moins excitable, ne répondant qu'à des stimuli très intenses.

• Hyperexcitabilité : Le cœur est plus facilement excitable.

• Hypoexcitabilité : Le cœur est plus difficile à exciter.

Observation importante : L'administration de Ca²⁺ peut arrêter le cœur en systole ; l'administration de K⁺ peut arrêter le cœur en diastole.

Rythmicité (Chronotropisme)

La rythmicité (fréquence cardiaque) est influencée par des facteurs nerveux, humoraux et médicamenteux. Elle est augmentée par des facteurs qui :

• Rendent le potentiel de repos moins négatif (< -55 mV).

• Augmentent la perméabilité au Ca²⁺ (et Na⁺).

• Rendent la valeur du seuil plus négative (> -40 mV).

Elle est diminuée par des facteurs qui :

• Rendent le potentiel de repos plus négatif (> -55 mV).

• Diminuent la perméabilité au Ca²⁺ (et Na⁺).

• Rendent la valeur du seuil moins négative (< -40 mV).

L'Électrocardiogramme (ECG)

L'ECG enregistre l'activité électrique du cœur :

• Onde P : Dépolarisation des oreillettes.

• Segment PQ : Conduction (délai) à travers le nœud atrio-ventriculaire.

• Complexe QRS : Dépolarisation des ventricules.

• Segment ST : Repolarisation ventriculaire en plateau.

• Onde T : Repolarisation finale rapide des ventricules.

• Onde U : Repolarisation des muscles papillaires (inconstante).

Phénomènes Mécaniques - Couplage Excitation-Contraction (CEC)

Particularités des Cardiomyocytes

La sarcolemme et le réticulum sarcoplasmique des cardiomyocytes ont des adaptations spécifiques pour le CEC.

Sarcolemme :

• Tubules T : Invaginations qui contiennent des canaux Ca²⁺ de type L ou DHP, par où le Ca²⁺ extracellulaire entre.

• Cavéoles : Dépressions riches en récepteurs et ATPases Ca²⁺-dépendantes (PMCA).

• Antiport Ca²⁺/3Na⁺ (NCX1) : Transporte Ca²⁺ en échange de Na⁺.

• Canaux Ca²⁺ mécano-dépendants : S'ouvrent par élongation de la fibre.

Réticulum Sarcoplasmique (RS) :

• Forme un réseau tubulaire avec des citernes contenant du Ca²⁺ (maintenu par la calsequestrine).

• Les citernes et les tubules T forment des diades.

• Canaux RyR2 (ryanodine-sensibles) : Sont des canaux Ca²⁺ ligand-dépendants, ouverts par l'influx de Ca²⁺ extracellulaire.

• SERCA (ATPase Ca²⁺/2H⁺-dépendante) : Repompe le Ca²⁺ dans le RS. La phospholambane (protéine inhibitrice de SERCA) est inhibée par la noradrénaline, augmentant la relaxation (effet lusitrope positif).

Mitochondries :

• Très nombreuses, fournissent l'énergie (ATP) pour la contraction et la relaxation. Contiennent des canaux Ca²⁺ (inward rectifying).

Myofibrilles et Sarcomère :

• Les sarcomères sont les unités fonctionnelles, montrant des bandes A (sombres) et I (claires).

• Bandes A : Contiennent des myofilaments épais (myosine) et fins (actine). La zone H est uniquement composée de myosine.

• Bandes I : Contiennent uniquement des myofilaments fins.

• Ligne Z : Délimite les sarcomères.

Myofilament Épais (Myosine) :

• Composé de plusieurs molécules de myosine, chacune avec deux chaînes lourdes et quatre chaînes légères.

• Possède une queue, deux têtes (avec sites ATP et actine), et un cou pour la mobilité.

Myofilament Fin (Actine) :

• Composé d'actine G (globulaire) formant l'actine F (fibrillaire), de tropomyosine (Tm) et de troponine (Tn).

• Tm : Couvre les sites de liaison actine-myosine au repos.

• Tn : Comprend trois sous-unités :

  • TnI : Bloque l'interaction actine-myosine.

  • TnT : Lie la tropomyosine.

  • TnC : Lie 3 ions Ca²⁺.

• Tintine : Relie la ligne Z à la ligne M, limitant l'étirement excessif.

Mécanisme du Couplage Excitation-Contraction

1. Le PA ouvre les canaux Ca²⁺ DHP de la sarcolemme.

2. Un petit influx de Ca²⁺ extracellulaire (20%) entre dans la fibre.

3. Ce Ca²⁺ déclenche l'ouverture des canaux RyR2 du RS.

4. Le Ca²⁺ stocké dans le RS est massivement libéré (80%), augmentant la concentration de Ca²⁺ cytoplasmique (de <0,1 µM à 100 µM).

5. Le Ca²⁺ se lie à la TnC, entraînant le détachement de la tropomyosine.

6. Les sites de liaison actine-myosine deviennent accessibles, permettant le cycle contractile (glissement des myofilaments).

Mécanisme de la Relaxation

Nécessite la diminution de la concentration de Ca²⁺ dans le sarcoplasme (consommation d'ATP) :

• À la sarcolemme :

  • PMCA (5%)

  • Antiport Na⁺/Ca²⁺ (NCX1) (15%)

• Au RS :

  • SERCA (80%, mécanisme le plus important)

• Aux mitochondries (canaux inward rectifying).

Types de Contraction du Myocarde

1. Contractions isovolumétriques (équivalent isométrique) : Volume constant, pression intracavitaire augmente. Ex: systole isovolumétrique.

2. Contractions isobariques (équivalent isotonique) : Pression constante, volume diminue. Ex: éjection isobarique.

3. Contractions auxotoniques : Variation concomitante du volume et de la pression.

4. Contractions "postcharge" : La charge additionnelle (postcharge = précharge + charge supplémentaire) entraîne deux étapes :

   • Contraction isovolumétrique jusqu'à égalisation de la tension.

   • Contraction isobarique (éjection) ensuite.

Pour une fonction cardiaque optimale, les valves doivent s'ouvrir et se fermer complètement et ne pas permettre de reflux (pas de sténose ni d'insuffisance). Le myocarde doit avoir un remplissage adéquat, une activité électrique et mécanique rythmique et synchronisée, et des contractions efficaces.

Le Cycle Cardiaque

Le cycle cardiaque est la succession d'une systole (contraction) et d'une diastole (relaxation).

• Physiologiquement, il débute par la dépolarisation auriculaire.

• Cliniquement, il débute par le premier bruit cardiaque (systolique), marquant la systole ventriculaire.

La durée moyenne est de 0,8 secondes pour une fréquence de 75 battements/minute.

Il comprend plusieurs phases mécaniques : remplissage ventriculaire, contraction isovolumétrique, éjection, et relaxation isovolumétrique.

• Précharge : Pression sanguine dans les ventricules à la fin de la diastole.

• Postcharge : Pression artérielle s'opposant à l'éjection ventriculaire.

Cycle Cardiaque du Cœur Gauche

1. Remplissage Ventriculaire : Après l'ouverture de la valve mitrale, le sang s'écoule de l'oreillette vers le ventricule.

   • Passif (rapide et lent) : Responsable d'environ 80% du remplissage en raison du gradient de pression O/V. La pression auriculaire dépasse la ventriculaire.

   • Actif (systole auriculaire) : La contraction auriculaire (onde P à l'ECG) complète le remplissage (environ 20%). Volume télédiastolique (VTD) = 120 ml.

2. Contraction Isovolumétrique :

   • La dépolarisation ventriculaire (complexe QRS à l'ECG) est suivie de la contraction.

   • Fermeture de la valve mitrale. Toutes les valves sont fermées. Augmentation rapide de la pression ventriculaire.

   • Le bruit I (systolique) est produit par la fermeture des valves atrio-ventriculaires.

3. Éjection :

   • Après l'ouverture de la valve aortique (quand la pression ventriculaire dépasse la pression aortique).

   • La pression ventriculaire continue d'augmenter puis diminue avec la pression aortique.

   • Fermeture de la valve aortique quand la pression ventriculaire devient inférieure à la pression aortique, produisant le bruit II (diastolique).

   • Volume systolique = environ 70 ml. Volume télésystolique (VTS) = environ 50 ml.

4. Relaxation Isovolumétrique :

   • Le ventricule est de nouveau une cavité fermée. Le myocarde se relâche, la pression ventriculaire diminue rapidement.

   • L'accumulation de sang dans l'oreillette augmente la pression auriculaire, initiant un nouveau cycle.

Position des Valves :

• Valve mitrale : S'ouvre à la fin de la relaxation isovolumétrique, reste ouverte pendant le remplissage, se ferme au début de la systole ventriculaire.

• Valve aortique : S'ouvre au début de l'éjection, reste ouverte pendant l'éjection, se ferme à la fin de l'éjection.

Pressions :

• Pression auriculaire : Onde 'a' (contraction auriculaire), 'c' (contraction ventriculaire), 'v' (remplissage auriculaire).

• Pression aortique : Minimale (70-80 mmHg) en diastole, maximale (110-120 mmHg) en systole.

Le débit cardiaque (DC) = Volume systolique × fréquence cardiaque. Environ 5-5,5 L/min au repos.

Cycle Cardiaque du Cœur Droit

Similaire au cœur gauche, mais avec des différences de pressions et un léger asynchronisme :

• Pressions plus faibles (20-24 mmHg systolique, <8 mmHg diastolique dans l'artère pulmonaire).

• La valve tricuspide se ferme plus tard que la mitrale.

• La valve pulmonaire s'ouvre plus rapidement et se ferme plus tard que l'aortique.

• Durée des phases isovolumétriques plus courtes, phases de remplissage et d'éjection plus longues.

• Les modifications de pression dans l'oreillette droite sont transmises aux grandes veines (jugulogramme : ondes a, c, x, v, y).

Travail Cardiaque

Peut être calculé à partir du diagramme Pression-Volume ventriculaires. Il représente l'énergie dépensée. La valeur est d'environ 1,07 J pour le VG et 0,16 J pour le VD.

Bruits Cardiaques

Manifestations acoustiques du cycle cardiaque.

• Bruit I (systolique) : Long et grave. Produit par la fermeture des valves atrio-ventriculaires et le début de la systole ventriculaire. Auscultable au début du complexe QRS.

• Bruit II (diastolique) : Court et aigu. Produit par la fermeture des valves sigmoïdes. Auscultable vers la fin de l'onde T. Peut être dédoublé physiologiquement chez l'enfant en inspiration.

• Bruits III et IV (pathologiques) :

  • Bruit III : Après le bruit II, indique une insuffisance ventriculaire (galop ventriculaire). Physiologique chez certains enfants.

  • Bruit IV : Avant le bruit I, indique une augmentation de la rigidité myocardique (galop auriculaire).

Autres Manifestations Mécaniques

• Choc apexien : Impact de l'apex sur la paroi thoracique pendant la systole, palpable au 5e EIC gauche.

• Pouls artériel : Onde de pouls se propageant dans les artères, synchrone avec la systole ventriculaire (plus rapide que le flux sanguin).

Sources d'Énergie du Myocarde

• Hydrolyse de l'ATP (réserves de 10-12 sec).

• Hydrolyse de la créatine-phosphate.

• Glycolyse anaérobie (2 ATP/glucose).

• Glycolyse aérobie (36 ATP/glucose).

• Oxydation des acides gras (bêta-oxydation).

• Utilisation de l'acide lactique.

Vaisseaux Sanguins et Circulation

Les vaisseaux forment un réseau tubulaire dynamique, l'arbre circulatoire (artères, capillaires, veines), organisé en deux circulations en série.

Type de Circulations

1. Petite circulation (pulmonaire) :

   • Fonctionnelle pour les poumons. Rôle principal : oxygénation du sang et élimination du CO₂.

   • Circulation à basse pression (20-24 mmHg systolique, 8 mmHg diastolique dans les artères pulmonaires).

   • Sert de filtre entre les circulations veineuse et artérielle de la grande circulation.

2. Grande circulation (systémique) :

   • Vascularisation nutritive de l'organisme.

   • Les organes sont vascularisés "en parallèle".

   • Certains reconditionnent le sang (foie, reins, peau) ; d'autres reçoivent le sang pour leurs seuls besoins métaboliques (cerveau, cœur, muscles).

Structure de la Paroi Vasculaire (de l'extérieur à l'intérieur)

• Adventice : Tissu conjonctif, rôle de protection.

• Média : Fibres musculaires lisses (vasomotricité) et élastiques.

• Intima : Endothélium, et sous-endothélium conjonctif si diamètre > 1 mm.

Les Artères

• Artères élastiques : Diamètre de 1-2,5 cm. Distensibles (fibres élastiques). Transforment le flux intermittent cardiaque en un flux continu.

• Artères musculaires : Diamètre de 1-6 mm. Vasomotricité grâce aux fibres musculaires (contrôle nerveux et humoral).

• Artérioles : Diamètre < 50 µm. Forte vasomotricité. Offrent la résistance périphérique maximale.

Les Capillaires

Les plus nombreux, paroi constituée d'une seule couche de cellules endothéliales sur une membrane basale.

• Continus : Jonctions serrées entre cellules. Les plus communs.

• Fenêtrés : Présentent des "fenêtres" dans le cytoplasme. Dans l'intestin grêle, reins, glandes endocrines.

• Sinusoïdes : Discontinuités dans les cellules endothéliales et la membrane basale. Dans le foie, moelle osseuse, rate.

Suivis par les veinules et les veines.

Vitesse de Circulation du Sang

La vitesse (v) est proportionnelle au débit cardiaque (DC) et inversement proportionnelle à la surface de section du vaisseau (S). Plus le diamètre est petit, plus la vitesse est grande pour une section individuelle, mais la vitesse est minimale au niveau des capillaires (surface totale la plus grande).

Flux laminaire : Écoulement régulier, sans bruit. Ne se produit pas dans les veines ou artérioles partiellement comprimées.

Flux turbulent : Écoulement irrégulier, produisant des bruits. Aux bifurcations et dans les vaisseaux partiellement comprimées.

La Pression Artérielle

Pression exercée par le sang sur la paroi des artères.

• Pression systolique (maximale) : 110-120 mmHg.

• Pression diastolique (minimale) : 70-80 mmHg.

Elle est influencée par :

1. Débit cardiaque (DC) : PA ~ DC.

2. Résistance périphérique (RP) : PA ~ RP (proportionnelle à la viscosité sanguine, longueur des vaisseaux, inversement proportionnelle au diamètre).

3. Volémie : PA ~ volémie.

4. Élasticité des grandes artères : PA ~ 1 / élasticité. L'élasticité assure la transformation du flux intermittent en flux continu.

Innervation du Cœur

Le cœur reçoit une double innervation sensitive et motrice (parasympathique et sympathique).

• Nerf glosso-pharyngien (IX) : Sensitif (barorécepteurs et chimiorécepteurs carotidiens) pour la PA et les gaz respiratoires du cerveau.

• Nerf vague (X) : Sensitif (barorécepteurs et chimiorécepteurs aortiques, mécanorécepteurs auriculaires droits) pour la PA, les gaz, et le retour veineux.

• Fibres sympathiques : Transmettent les informations algiques.

Nerfs Effecteurs :

• Cardio-inhibiteurs (parasympathiques, nerfs X) :

  • Nerf X droit : Diminue la fréquence AV (nœud sinusal).

  • Nerf X gauche : Diminue la conduction AV (nœud AV).

  • Ensemble, diminuent la fréquence, la vitesse de conduction et la force de contraction.

• Cardio-accélérateurs (sympathiques, T₂-T₆) : Augmentent la fréquence, la conduction et la force de contraction.

Régulation de la Pression Artérielle

• Système nerveux autonome :

  • Parasympathique : Diminue la PA (réflexe dépresseur).

  • Sympathique : Augmente la PA (réflexe presseur).

• Barorécepteurs : Carotidiens et aortiques, régulent la PA rapidement.

  • Réflexe dépresseur (PA ↑) : Stimule le SNA parasympathique → ↓FC, ↓conduction, ↓force de contraction → ↓DC. Active le centre cardio-inhibiteur → vasodilatation → ↓RP.

  • Réflexe presseur (PA ↓) : Active le centre cardio-accélérateur → ↑FC, ↑force de contraction → ↑DC. Vasoconstriction → ↑RP.

• Facteurs humoraux : Adrénaline, ADH, aldostérone, angiotensine II (augmentent la PA) ; PNA, NO (diminuent la PA).

Veines et Retour Veineux

• Le cœur est le principal facteur.

• L'accélération gravitationnelle : Favorise la circulation au-dessus du cœur, s'y oppose en-dessous.

• Les valves veineuses : Empêchent le reflux.

• La pompe musculaire : Contractions des muscles squelettiques.

• Les pulsations artérielles : Compriment les veines adjacentes.

• Les muscles abdominaux : Augmentent la pression.

• Les mouvements respiratoires : L'inspiration diminue la pression thoracique et favorise le retour veineux.

La Microcirculation

Comprend les artérioles, métaartérioles, capillaires sanguins et veinules.

• Artérioles et métaartérioles : Contiennent des fibres musculaires lisses, conférant une capacité de vasoconstriction. Ce sont les vaisseaux de résistance. La pression sanguine à l'entrée des capillaires est de 30-35 mmHg.

• Capillaires : Lieu des échanges capillaires (sang <=> fluide interstitiel), essentiels à l'homéostasie.

• Veinules : Vaisseaux de dépôt (2/3 du volume sanguin), pression sanguine faible (10-15 mmHg).

Circulation Capillaire

• Précédée par un sphincter précapillaire dont le tonus est influencé par des facteurs humoraux ou nerveux.

• Est intermittente (pas tous les capillaires ouverts simultanément).

• La paroi capillaire (endothélium) permet les échanges via :

  • Diffusion : Processus passif, bi-directionnel, selon le gradient chimique. Concerne micromolécules et eau.

  • Filtration : Processus passif, du capillaire vers l'interstice (environ 20 L/jour).

  • Réabsorption : Processus passif, de l'interstice vers le capillaire (environ 18 L/jour réabsorbés).

Circulation Lymphatique

Débute par les capillaires lymphatiques (fermés à une extrémité), très perméables, qui réabsorbent le liquide interstitiel non réabsorbé par les capillaires sanguins (environ 2 L/jour).

• La lymphe (fluide riche en protéines, lipides, vitamines, hormones) retourne les macromolécules à la circulation.

• Les capillaires lymphatiques mènent aux vaisseaux lymphatiques, jallonnés de ganglions lymphatiques et de valves.

• La lymphe des membres inférieurs, pelvis, abdomen est collectée dans la citerne de Chyli, qui donne le canal thoracique.

• Le canal thoracique et le canal lymphatique droit (pour la partie supérieure droite du corps) se jettent dans les angles veineux (entre la veine jugulaire et la veine sous-clavière), ramenant toute la lymphe dans le système veineux supérieur.

L'Œdème

Accumulation de fluide dans l'espace interstitiel, causée par un déséquilibre des échanges capillaires :

• La pression hydrostatique du sang favorise la filtration.

• La pression oncotique des protéines plasmatiques s'oppose à la filtration.

L'œdème peut être causé par : diminution de la protéinémie, augmentation de la pression hydrostatique, augmentation de la perméabilité capillaire, maladies cardiaques ou rénales.

Régulation de la Microcirculation

Particularités des Fibres Musculaires Lisses (FML)

• FML multiunitaires : Stimulées par PA. Dans la paroi des grandes artères élastiques (limitent la distension).

• FML unitaires (viscérales) : Dans la paroi des petites artères et artérioles (responsables de la vasoconstriction).

La contraction des FML peut être déclenchée par :

• Couplage électro-mécanique : Dépolarisation → ouverture canaux Ca²⁺ voltage-dépendants → influx Ca²⁺ → libération Ca²⁺ du RS → contraction.

• Couplage pharmaco-mécanique : Substances chimiques (neurotransmetteurs, hormones) se lient aux récepteurs.

  • Récepteurs ionotropes → ouverture canaux Ca²⁺ voltage-dépendants.

  • Récepteurs métabotropes → activation Protéine G → PLC → DAG + IP₃ → libération Ca²⁺ du RS → contraction.

• Couplage mécano-mécanique : Étirement → ouverture canaux Ca²⁺ mécano-dépendants.

Autorégulation Locale

Adapte le flux sanguin aux besoins métaboliques des tissus (cerveau, myocarde, muscles en activité, intestin, reins).

• Libération de métabolites locaux (CO₂, pH, K⁺, hypoxie, adénosine) → vasodilatation pour augmenter le flux.

• Mécanisme myogène : Maintient le flux sanguin lors des variations de PA.

Régulation Nerveuse

• Système nerveux sympathique (T₁-L₃) :

  • Libère majoritairement de la noradrénaline (vasoconstriction par récepteurs α).

  • Redistribue le sang vers les organes vitaux (cerveau, cœur, muscles en effort).

  • Peut produire une vasodilatation (fibres cholinergiques dans la circulation pulmonaire).

  • Récepteurs adrénergiques : α et β₂ sur les artérioles, seulement α sur les veinules.

• Système nerveux parasympathique :

  • Produit une vasodilatation, surtout au niveau des glandes salivaires et organes génitaux, par libération d'acétylcholine et production de substances vasodilatatrices (kinines, NO).

• Fibres sensitives somatiques : Peuvent produire une vasodilatation par libération de la substance P.

Régulation Humorale

• Facteurs vasodilatateurs : Hypoxie, hypercapnie (augmentation CO₂), histamine, kinines plasmatiques.

  • La kallicréine tissulaire transforme le kininogène en lysyl-bradykinine (vasodilatatrice).

• Facteurs vasoconstricteurs : Sérotonine, ADH (vasopressine), angiotensine II.

  • L'angiotensine II est le plus puissant vasoconstricteur endogène, produit à partir de l'angiotensinogène via la rénine et l'enzyme de conversion (EC) pulmonaire. Active aussi l'aldostérone.

• Autres substances vasoactives : Dérivés de l'acide arachidonique (prostaglandines, prostacyclines, thromboxane), oxyde nitrique (NO), endothélines.

  • NO : Produit à partir de l'arginine par les cellules endothéliales (eNOS constitutive, iNOS inductible), cause la vasodilatation.

Physiologie du Sang

Liquide visqueux, rouge, essentiel à la vie, composé de plasma (phase liquide) et de cellules (phase solide).

Séparé par centrifugation après prélèvement sur anticoagulant : érythrocytes en bas, leucocytes au milieu, plasma en haut.

Hématocrite

Pourcentage du volume globulaire par rapport au volume sanguin total (mesuré par hauteur de colonne d'érythrocytes).

• Valeurs normales : 44-46% (hommes), 41-43% (femmes).

• Variations physiologiques : Plus élevé chez les hommes, nouveau-nés (polycystémie), en altitude, chez les sportifs, en position debout.

• Variations pathologiques : Augmente en cas de polyglobulie, diminue en cas d'anémie.

Fonctions du Sang

1. Transport : Nutriments, déchets, gaz respiratoires ( sous forme d'oxyhémoglobine, sous forme de carbamino-hémoglobine).

2. Thermorégulation : Grande quantité d'eau, égalise la température.

3. Endocrine : Transport d'hormones.

4. Maintien du pH : Systèmes tampons (plasmatiques et érythrocytaires).

5. Défense immunitaire : Leucocytes et immunoglobulines.

6. Hémostase : Coagulation et fibrinolyse.

Volémie (Volume Sanguin)

Volume total de sang. Difficile à mesurer directement, utilise des méthodes indirectes basées sur le principe de dilution (traçeurs).

• Valeurs normales : 5 L chez l'homme, 4,5-4,8 L chez la femme (environ 77 ml/kg chez l'homme, 66 ml/kg chez la femme).

• Variations physiologiques : Augmente chez l'homme, nouveau-né (100 ml/kg), pendant la grossesse, en altitude, chez les sportifs. Diminue en position debout (passage du liquide vers les tissus), obésité.

• Variations pathologiques : Augmente dans la polyglobulie (jusqu'à 12 L), diminue dans l'anémie, hémorragies, chocs.

Régulation de la Volémie :

• Mécanismes nerveux : Via volorécepteurs (auriculaires) et barorécepteurs.

• Hormones : Protéines plasmatiques, ADH, aldostérone, PNA.

  • ADH (hormone antidiurétique) : Réabsorption d'eau dans les reins → ↑volémie.

  • Aldostérone : Réabsorption de Na⁺ (et d'eau) dans les reins → ↑volémie.

  • PNA (peptide natriurétique auriculaire) : Sécrété par le cœur, favorise l'élimination de Na⁺ et d'eau → ↓volémie.

Plasma

Légèrement jaunâtre, contient :

• 90% eau.

• 10% résidu sec :

  • 9% substances organiques (protéines plasmatiques, substances azotées non-protéiques, glucides, lipides...).

  • 1% substances inorganiques (chlorures, phosphates, bicarbonates de Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺).

Protéines Plasmatiques :

• Valeur normale : 6,5-8 g%.

• Rôles : Pression oncotique, flux sanguin laminaire, transport (ions, métaux, hormones), systèmes tampons, défense immunitaire (immunoglobulines), coagulation.

• Fractions électrophorétiques : Albumines, globulines (α₁, α₂, β, γ), fibrinogène (dans le plasma, pas le sérum).

Hémostase Physiologique

Processus d'arrêt d'une hémorragie, incluant tous les mécanismes locaux d'oblitération d'une lésion vasculaire.

Étapes :

1. Hémostase primaire (vasculo-plaquettaire) : Vasoconstriction et formation du clou plaquettaire.

2. Hémostase définitive (coagulation) : Cascade enzymatique convertissant le fibrinogène en fibrine.

3. Rétraction du caillot.

4. Fibrinolyse.

I. Hémostase Primaire

• Étape vasculaire (vasoconstriction) : Réflexe, humoral (noradrénaline, sérotonine, TxA₂, endothéline-1), myogène (contraction des FML lésées).

• Étape plaquettaire :

  • Plaquettes sanguines (thrombocytes) : Fragments cytoplasmiques sans noyau, durée de vie 9-12 jours. Produites par mégacaryocytes sous l'action de la thrombopoïétine (TPO).

  • Nombre normal : 150 000-350 000/mm³. Thrombocytose (>400 000), thrombopénie (<150 000).

  • Structure : Hyalomère (périphérique, microtubules, protéines contractiles), granulomère (central, RE, Golgi, mitochondries, glycogène, enzymes, granulations α, δ, λ).

  • Granulations α : Facteur von Willebrand, fibronectine, facteurs de croissance (VEGF, PDGF, TGFβ), PAF, thrombospondine.

  • Granulations δ : ADP, ATP, sérotonine, Ca²⁺.

  • Granulations λ : Enzymes lysosomales.

  • Systèmes canaliculaire : Ouvert (libération de produits), dense (Ca²⁺).

  • Plasmalemme : Glycoprotéines avec charges négatives (préviennent adhésion normale) et récepteurs pour adhésion sur endothélium lésé.

  • Rôles : Formation clou plaquettaire, participation à la coagulation, pro/anti-thrombotiques, réparation endothéliale, amplification inflammatoire.

Adhésion et Activation :

• Les plaquettes adhèrent au site de lésion grâce aux récepteurs membranaires (glycoprotéines ou GP) et au facteur de von Willebrand (FvW). Le FvW lie le collagène dénudé et les GP Ib plaquettaires.

• L'activation des plaquettes entraîne des modifications de conformation des récepteurs, activation de cascades de signalisation intracellulaire (PLC, ↑Ca²⁺), libération du contenu des granulations et expression de nouveaux récepteurs (GP IIb/IIIc).

Agrégation :

• Libération d'ADP, sérotonine, TxA₂ → déclenche l'agrégation. L'ADP se lie aux récepteurs P2Y12. Le fibrinogène se lie aux récepteurs GP IIb/IIIc, facilitant l'agrégation.

Modulation de l'Hémostase Primaire :

Équilibre entre facteurs pro-agrégants (TxA₂) et anti-agrégants (PGI₂, PGE₂, PGF₂α) issus du métabolisme de l'acide arachidonique (par COX-1 et COX-2).

• TxA₂ (synthétisé par plaquettes) : Pro-agrégant, vasoconstricteur.

• PGI₂ (synthétisé par cellules endothéliales) : Anti-agrégant, vasodilatateur.

II. Hémostase Définitive (Coagulation)

Cascade enzymatique transformant le sang en gel par conversion du fibrinogène en fibrine insoluble. Nécessite des facteurs tissulaires, plaquettaires et plasmatiques.

• Facteurs plasmatiques (I-XIII) : Synthétisés au foie. Facteurs II, VII, IX, X sont vitamine K-dépendants.

• Voie extrinsèque (12-15 secondes) : Déclenchée par lésion tissulaire, utilise la thromboplastine tissulaire (F III) et le F VII.

• Voie intrinsèque (6-8 minutes) : Déclenchée par contact du sang avec surfaces rugueuses, utilise les facteurs sanguins (F XII, F XI, F IX, F VIII, HMWK, Prékallicréine).

• Voie commune : Débute avec l'activation du F X. Le F Xa, avec le F Va (et Ca²⁺ et PL) forme la prothrombinase, convertissant la prothrombine (F II) en thrombine (F IIa).

• La thrombine : Convertit le fibrinogène (F I) en monomères de fibrine. Active aussi le F V, F VIII, et F XIII.

• Le F XIIIa (activé par thrombine) : Stabilise les monomères de fibrine en fibrine polymère insoluble, formant le thrombus.

III. Rétraction du Caillot

Contraction des plaquettes et vieillissement des filaments de fibrine, rapprochant les bords de la lésion et facilitant la réparation tissulaire.

IV. Inhibition de la Coagulation

• TFPI (Tissue Factor Pathway Inhibitor) : Bloque l'activité du facteur tissulaire.

• Antithrombine III (AT III) : Inhibe les facteurs IIa, IXa, Xa, XIa, XIIa. Son activité est amplifiée par l'héparine.

• Anticoagulants oraux (acénocoumarol, warfarine) : Anti-vitamine K, réduisent la synthèse des facteurs II, VII, IX, X.

• Anti-inflammatoires non-stéroïdiens (AINS) (aspirine) : Inhibent la COX, réduisant l'adhésion plaquettaire.

• Clopidogrel : Bloque les récepteurs P2Y12 de l'ADP, réduisant l'agrégation plaquettaire.

• Système des protéines C et S : Protéines vitamine K-dépendantes. La thrombine liée à la thrombomoduline active la protéine C. La protéine C activée (Ca), avec la protéine S, dégrade les facteurs VIIIa et Va.

• La thrombine a un double rôle : procoagulant et anticoagulant (en activant la protéine C sur les vaisseaux intacts).

V. Fibrinolyse

Dissolution des caillots, médiée par la plasmine (forme inactive : plasminogène).

Activation du plasminogène par :

• tPA (tissue Plasminogen Activator) : Synthétisé par cellules endothéliales, haute affinité pour le plasminogène, nécessite la fibrine comme cofacteur. Inhibé par PAI-1 et PAI-2 et α₂-antiplasmine (forme libre).

• uPA (urokinase) : Synthétisé par monocytes, macrophages, cellules épithéliales urinaires. Agit dans l'espace extravasculaire.

• Streptokinase.

La plasmine dissout le caillot et libère des fibrinopeptides. L'activité de la plasmine est inhibée par l'α₂-antiplasmine (forme libre).

Les Leucocytes

Les leucocytes (globules blancs) sont de « vraies » cellules sanguines (avec noyau et organites), impliquées dans le métabolisme cellulaire intense. On les retrouve dans le sang, le liquide interstitiel, la lymphe et les tissus conjonctifs. Leur durée de vie est variable, beaucoup passent du sang aux tissus.

• Nombre normal : 5 000-8 000/µL.

• Leucocytose (>10 000/µL) : Peut être physiologique (nouveau-né, grossesse, effort) ou pathologique (infections bactériennes aiguës, destructions tissulaires). La réaction leucémoïde est une leucocytose adaptative et réversible. La leucémie est une leucocytose inadaptative et irréversible (>100 000/µL).

• Leucopénie (<4 000/µL) : Infections virales, certaines infections bactériennes, parasitoses, radiothérapie, substances myélotoxiques.

Types de Leucocytes

1. Granulocytes :

   • Neutrophiles (56-60%) : Noyau plurilobé. Granulations violettes (lysosomes) contenant des enzymes protéolytiques. Rôle majeur dans la phagocytose des microbes. Mobiles, chimiotactiques, diapédèse.

   • Éosinophiles (2-4%) : Noyau bilobé. Granulations rouges. Rôle dans la défense contre les parasites et les réactions allergiques (phagocytent les complexes Ag/Ac IgE).

   • Basophiles (0,5-1%) : Noyau trilobé. Granulations bleues contenant histamine, enzymes protéolytiques, facteur chimiotactique éosinophile. Impliqués dans les réactions allergiques (dégranulation). Les mastocytes sont des basophiles tissulaires, avec des granules riches en héparine, impliqués dans des réactions immédiates.

2. Agranulocytes :

   • Monocytes (4-8%) : Les plus grosses. Noyau réniforme, granulations fines (lysosomes). Grande capacité phagocytaire (microbes, virus, cellules tumorales, débris). Quittent le sang pour devenir macrophages dans les tissus (système mononucléaire phagocytaire ou réticulo-endothélial : cellules de Kupffer, ostéoclastes, microgliocytes, etc.).

   • Lymphocytes (25-30%) : Jouent un rôle clé dans l'immunité (spécifique).

Propriétés des Granulocytes

• Margination : Se placent à la périphérie des vaisseaux.

• Motilité : Déplacement par pseudopodes (reptation).

• Diapédèse : Traversent la paroi vasculaire (veinules).

• Phagocytose : Englobent et détruisent les substances étrangères.

  • Adhérence : La particule étrangère adhère (récepteurs pour C3b et IgG).

  • Phagosome : Formation d'une vacuole phagocytaire.

  • Phagolysosome : Fusion du phagosome avec les lysosomes.

  • Dégranulation : Libération des enzymes lysosomales et production d'espèces réactives d'oxygène (H₂O₂, OH⁻, O₂⁻, HClO) par activation de la NADPH oxydase.

  • Destruction : Le microorganisme est détruit. Le granulocyte peut mourir.

Immunité

Ensemble des mécanismes physiologiques par lesquels l'organisme reconnaît, neutralise ou élimine des agents étrangers.

• Immunité favorable :

  • Naturelle (innée) : Résistance de l'organisme.

  • Acquise : Suite à une maladie ou vaccination (active), ou administration d'anticorps (passive).

• Immunité non-favorable : Réactions auto-immunes, rejet de greffes.

• Immunité nulle : Tolérance de l'organisme vis-à-vis des antigènes.

Classification des Réactions Immunitaires Favorables

• Locale (non-spécifique) : L'inflammation.

• Générale :

  • Non-spécifique : Sans contact préalable avec l'Ag. Fièvre, leucocytose, phagocytose, substances humorales (lysozyme, complément, interféron).

  • Spécifique : Après contact préalable avec l'Ag. Médiée par lymphocytes.

    • Cellulaire : Lymphocytes T.

    • Humorale : Lymphocytes B.

Notions Clés :

• Antigènes (Ag) : Substances capables de stimuler la production d'anticorps.

• Anticorps (Ac) : Substances produites en réponse aux Ag, capables de se lier spécifiquement à eux.

L'Inflammation

Réaction de défense locale à la pénétration d'un agent étranger ou à une destruction tissulaire.

• Signes cardinaux (Celsiens) : Tumeur (œdème), rubor (rougeur), calor (chaleur), dolor (douleur), functio laesa (impotence fonctionnelle).

• Mécanismes : Vasodilatation locale et augmentation de la perméabilité vasculaire, afflux d'eau, leucocytes, protéines plasmatiques, stimulation nociceptive.

Réactions de Défense Générale Non-Spécifiques

• Fièvre, leucocytose, phagocytose.

• Substances humorales :

  • Lysozymes.

  • Complément : Système enzymatique de 20 proenzymes qui intensifient l'action des anticorps, permettant lyse, opsonisation, stimulation inflammatoire. Activé en cascade par voie classique ou alterne.

  • Interféron : Protéines antivirales et antitumorales, stimulent l'activité phagocytaire et la cytotoxicité des lymphocytes NK.

Réaction de Défense Générale Spécifique

Médiée par les lymphocytes (T pour cellulaire, B pour humorale).

Les Lymphocytes :

• Éléments clés de l'immunité, avec un grand noyau et peu de cytoplasme.

• Lymphopoïèse : Dans la moelle osseuse.

• Durée de vie : Courte (moins de 2 semaines) ou longue (plusieurs mois voire 25 ans pour la mémoire immunologique).

Développement du Système Immunitaire (Origine des Lymphocytes) :

• Les cellules précurseurs naissent dans la moelle, puis migrent vers les organes lymphoïdes primaires (thymus pour lymphocytes T, foie fœtal/moelle osseuse adulte pour lymphocytes B).

• Organes lymphoïdes primaires (centraux) : Thymus (pour lymphocytes T), Bourse de Fabricius ou équivalent (pour lymphocytes B).

• Organes lymphoïdes secondaires (périphériques) : Rate, ganglions lymphatiques, amygdales. Les lymphocytes y prolifèrent après contact antigénique.

Activation des lymphocytes : Le contact avec l'antigène spécifique induit la prolifération et la différenciation en clones de lymphocytes activés ou mémoire.

• Lymphocytes T (70-80% du sang) : Immunité cellulaire.

• Lymphocytes B (15-20% du sang) : Immunité humorale.

Lymphocytes B et Défense Humorale Spécifique :

Synthèse d'anticorps. Nécessite une coopération cellulaire :

1. Macrophage : Phagocyte l'Ag, le présente à sa surface avec le CMH (Complexe Majeur d'Histocompatibilité) II.

2. Lymphocyte T auxiliaire (CD4) : Reconnaît le complexe Ag-CMH II sur le macrophage et est activé par l'IL-1. Il produit l'IL-2.

3. Lymphocyte B : Activé par le lymphocyte T auxiliaire et les macrophages, prolifère et se différencie en plasmocytes (qui synthétisent les anticorps) et lymphocytes B mémoire.

Les lymphocytes B ont des récepteurs membranaires (IgM) qui lient l'Ag, provoquant leur division et la production d'Ig. Une grande variété d'anticorps est générée par des recombinaisons génétiques.

Immunoglobulines (Anticorps) :

Incapables de détruire directement les germes ; marquent les cibles pour d'autres systèmes de défense (opsonisation, complément). Agissent par neutralisation, blocage viral, opsonisation, activation du complément, activation de lymphocytes NK.

Structure : Une paire de chaînes lourdes et une paire de chaînes légères (liées par ponts disulfures). Les chaînes lourdes déterminent la classe d'Ig (γ, α, μ, δ, ε). Division par papaïne en fragments Fab (lie l'Ag) et Fc (lie complément, basophiles, lymphocytes).

Classes :

• IgG (80%) : Faible poids moléculaire, traverse le placenta, action antivirale et antimicrobienne, fixe le complément, opsonisante.

• IgA : Action antivirale et antimicrobienne. Deux types : circulantes, sécrétoires (dans lait maternel, sécrétions exocrines ; préviennent l'adhérence microbienne aux muqueuses).

• IgM : La première Ig secrétée lors d'une agression microbienne, rôle d'opsonisation et anti-polysaccharidique.

• IgD : Faible concentration. Récepteurs des Ag sur les lymphocytes B.

• IgE : Impliquées dans les réactions allergiques. Fixent l'Ag via Fab, et se fixent aux basophiles/mastocytes via Fc, déclenchant leur dégranulation et libération de substances inflammatoires.

Le Complément :

Système de 20 composants protéiques (proenzymes) qui complètent l'action des anticorps. Permet la lyse de l'Ag, son opsonisation, stimulation inflammatoire.

Activation en cascade :

• Voie classique : Initiée par fixation de C1q sur fragment Fc d'IgG ou IgM lié à un Ag. Conduit à la formation de C3-convertase. Le C3 est clivé en C3a (libère histamine, inflammation) et C3b (opsonisation, liaison aux neutrophiles). Puis formation du complexe d'attaque membranaire (C5-C9) perforant la membrane Ag.

• Voie alterne : Ne nécessite pas d'Ac. Initiée par C1q se fixant sur C-réactive protéine, endotoxines, Ig agrégées, plasmine. Formation de C3-convertase (Bb, C3b) stabilisée par la properdine. Rôle de défense précoce sans Ac spécifiques.

Lymphocytes T et Immunité Cellulaire :

Médiée par les lymphocytes T. Plus ancienne, mécanisme de défense localisé mais avec réponse générale. Plus durable que l'immunité humorale. Réagit avec les Ag attachés à une cellule (macrophages, cellules infectées, tumorales). Efficace contre Ag intracellulaires (virus, mycobactéries).

Types de lymphocytes T :

• T cytotoxiques (CD8) : Activés par contact Ag-CMH, puis prolifèrent. Libèrent la lymphotoxine (enzyme lysosomale) pour détruire l'Ag par apoptose. Responsables du rejet de greffes. Possèdent mémoire immunologique.

• T auxiliaires (CD4) : Activés par Ag-CMH II sur macrophage. IL-1 et IL-2. Favorisent la transformation des lymphocytes B en plasmocytes.

• T suppresseurs : Inhibent les lymphocytes T et B, responsables de la tolérance immunitaire. Leur déficience cause des maladies auto-immunes.

• T tueuses naturelles (NK) : Activées par l'interféron. Lysent l'Ag dès le premier contact sans sensibilisation préalable. Rôle antiviral et antitumoral.

Les lymphocytes T et B activés forment des lymphocytes mémoire, permettant une réponse accélérée lors d'une réexposition.

Les Érythrocytes (Hématies)

Cellules adultes sans noyau, mitochondries ni ribosomes (ne synthétisent plus de protéines). Forme de disque biconcave, diamètre de 7-8 µm.

Comptage des Érythrocytes

• Valeurs normales : 5-5,5 millions/mm³ (hommes), 4,5-4,8 millions/mm³ (femmes).

• Variations physiologiques : Plus élevé chez les hommes (testostérone), nouveau-nés (hypoxie), en altitude, lors d'effort physique.

• Variations pathologiques : Polyglobulies (>6 millions/mm³), anémies (<4 millions/mm³).

Composition des Érythrocytes

• 62-64% eau.

• 36-38% résidu sec.

• 28-32% hémoglobine.

Hémoglobine (Hb) :

Protéine érythrocytaire transportant les gaz respiratoires ( et ) et participant à l'équilibre acido-basique. Dissociée en 4 sous-unités (globine + hème). L'hème contient un fer ferreux .

Types d'Hb :

• HbA (α₂β₂) : Hémoglobine adulte principale.

• HbA₂ (α₂δ₂) : Environ 3% de l'Hb adulte.

• HbF (α₂γ₂) : Hémoglobine fœtale, plus grande affinité pour l'oxygène. Diminue après la naissance.

Combinaisons labiles (avec gaz respiratoires) :

• Oxyhémoglobine (HbO₂) : Forme principale de transport de l'oxygène (liaison avec ).

• Carbamino-hémoglobine (HbCO₂) : Combinaison avec le (liaison avec groupement -NH₂ de la globine).

Combinaisons stables :

• Carboxyhémoglobine (HbCO) : Combinaison avec le CO, toxique, irréversible avec , empêche le transport d'oxygène.

• Mèthémoglobine (MetHb) : oxydé en , empêche le transport d'oxygène.

Érythropoïèse

Formation des érythrocytes, se déroule dans la moelle osseuse chez l'adulte (os plats).

1. Phase de division : BFU-E (sous EPO et IL-3) → CFU-E (proérythroblaste) → érythroblastes (basophiles, polychromatophiles, orthochromatiques).

2. Phase de maturation : Réduction de la taille, perte du noyau, chargement en hémoglobine → réticulocytes (0,5-1,5% des érythrocytes circulants) → érythrocytes.

3. Phase de libération : Érythrocytes libérés dans la circulation.

Facteurs influençant l'érythropoïèse :

• Plastiques : Protéines, acides aminés, fer.

• Catalytiques : Oligo-éléments (Cu, Co), vitamines (B₁₂, acide folique, B₆, C), hormones (testostérone, GH, hormones thyroïdiennes, glucocorticoïdes).

• Régulation : Hypoxie stimule, hyperoxie diminue.

Circuit du Fer dans l'Organisme

Apport quotidien de 12-25 mg/jour, absorption de 5% (0,6 mg/jour chez l'homme, 1,2 mg/jour chez la femme).

• Absorption : ferrique non absorbable doit être réduit en (par HCl gastrique, vitamine C, cystéine). Absorption majoritairement dans le duodénum.

• Transporteurs : DMT1 (pour ) et transporteur d'hème.

• Dans les entérocytes : Fer transféré aux mitochondries, stocké sous forme de ferritine, ou passe dans le sang via la ferroportine (FPN1).

• La hepcidine (protéine hépatique) régule la FPN1 (bloquée si sidérémie normale).

• Oxydation du en (par hephaestine ou céruloplasmine) est nécessaire pour le transport.

• Dans le sang, le se lie à l'apotransferrine pour former la transferrine (transport).

• Stockage : Dans le foie, la rate, la moelle osseuse.

Propriétés des Érythrocytes

1. Transport de gaz respiratoires (via Hb).

2. Perméabilité sélective : Perméable à , glucose, urée, K⁺, H⁺, Cl⁻, HCO₃⁻ ; imperméable à Na⁺, Ca²⁺.

3. Élasticité : Se déforment pour traverser les petits vaisseaux et reprennent leur forme.

4. Résistance à l'hémolyse :

• In vitro : Facteurs osmotiques (solutions hypotoniques). Hémolyse commence à 0,48% NaCl, totale à 0,28-0,32% NaCl.

• In vivo : Intravasculaire (agents pathogènes, médicaments, agents immunologiques, libération Hb dans plasma) ; extravasculaire (destruction d'érythrocytes âgés par le système réticulo-endothélial, ex: rate).

• Haptoglobine : Protéine plasmatique qui lie l'Hb libre pour éviter sa perte rénale.

• Causes d'hémolyse : Physiques (mécanique, chaleur), chimiques (détergents), biologiques (venins, toxines microbiennes, Ac anti-érythrocytaires).

5. Stabilité en suspension :

• Évaluée par la Vitesse de Sédimentation des Hématies (VSH).

• Dépend de la concentration plasmatique de macromolécules (fibrinogène, α₂-macroglobuline, céruloplasmine, γ-globulines) qui réduisent le potentiel zêta (charges négatives répulsives des érythrocytes).

• VSH normale : 6-10 mm/h (hommes), 12-16 mm/h (femmes).

• VSH augmentée : Infections aiguës/chroniques, dysprotéinémies, anémies.

• VSH diminuée : Polyglobulies, modifications de forme ou volume des érythrocytes.

6. Antigénicité – Groupes Sanguins (ABO et Rh) :

• Système ABO : Découvert par Landsteiner.

• Agglutinogènes (Ag) : Lipopolysaccharides sur la membrane érythrocytaire (A, B, H(0)). Synthétisés par des transférases.

• Agglutinines (Ac) : Anticorps naturels dans le plasma (anti-A ou α, anti-B ou β), dirigés contre l'Ag correspondant. Ne coexistent pas avec l'Ag correspondant chez la même personne.

• Groupes sanguins :

  • O (I) : Pas d'Ag ; Ac α et β.

  • A (II) : Ag A ; Ac β.

  • B (III) : Ag B ; Ac α.

  • AB (IV) : Ag A et B ; Pas d'Ac.

• Système Rhésus :

  • Facteur Rhésus : Système complexe d'environ 50 antigènes, le majeur étant l'antigène D.

  • Rhésus positif (85% population européenne) : Présence de l'Ag D.

  • Rhésus négatif : Absence de l'Ag D.

  • Pas d'Ac naturels anti-D. Synthèse d'Ac anti-D uniquement par iso-immunisation artificielle (transfusion inégale) ou naturelle (mère Rh⁻, fœtus Rh⁺).

  • Maladie hémolytique du nouveau-né : Ac anti-D maternels (IgG) traversent le placenta, hémolysant les érythrocytes Rh⁺ du fœtus. Prévention par administration de sérum anti-D à la mère.

Transfusion Sanguine

• Principe : Les érythrocytes du donneur ne doivent pas rencontrer les agglutinines correspondantes dans le plasma du receveur.

• Groupe O : Donneurs universels (pour petits volumes, car Ac α et β sont dilués).

• Groupe AB : Receveurs universels.

• Test de compatibilité directe avant transfusion.

• Accidents transfusionnels : Incompatibilité de groupe, infections (syphilis, hépatite, VIH), intoxication au citrate.

Circulations Spéciales

Territoires vasculaires aux caractéristiques générales, mais aussi spécifiques.

I. Circulation Coronaire

Vascularisation du myocarde, majoritairement par les artères coronaires (droite et gauche) issues de l'aorte. Reçoit environ 5% du débit cardiaque.

• Type terminal : Pas de circulation collatérale suffisante en cas d'ischémie aiguë.

• Flux sanguin : Influencé par :

  • Pression intrathoracique.

  • Compression par le myocarde contractile durant la systole (diminue ou inverse le flux).

  • Autorégulation : Myogène, métabolique (acides gras > glucose comme source d'énergie, métabolites vasodilatateurs), endothélial (NO).

  • Régulation nerveuse autonome : Parasympathique (NO, vasodilatation), sympathique (augmente FC et force contraction, mais vasodilatation pour besoins métaboliques).

  • Adénosine : Vasodilatateur puissant (récepteurs A₂).

II. Circulation Musculaire

Quantité variable de sang selon les besoins métaboliques (peut recevoir jusqu'à 80% du DC en effort maximal).

• Microcirculation : Artérioles terminales vascularisent des unités microvasculaires musculaires.

• Effort intense : Vasodilatation malgré les effets vasoconstricteurs sympathiques (autorégulation locale domine).

• Pompe musculaire : La contraction musculaire facilite le retour veineux.

III. Circulation Viscérale

Vascularisation des viscères abdominaux (plus de 10% du DC, augmente après le repas).

• Villosités intestinales : Adaptation du flux sanguin (connexions artérioles-veinules, circulation à contre-courant).

• Régulation : Facteurs locaux et nerveux (sympathique vasoconstricteur, parasympathique vasodilatateur indirect).

IV. Circulation Pulmonaire

Deux circulations dans les poumons :

• Fonctionnelle : Circulation pulmonaire assure les échanges gazeux (air alvéolaire ↔ sang veineux).

• Nutritive : Circulation bronchique (de la grande circulation) nourrit les structures respiratoires jusqu'au niveau des bronchioles terminales. Le territoire alvéolaire ne reçoit pas de vaisseaux de la grande circulation.

Les vaisseaux pulmonaires sont plus distensibles et compressibles que ceux de la grande circulation (résistance périphérique faible).

Résistance Vasculaire Pulmonaire et Cycle Respiratoire :

• Influencée par la pression transmurale ().

• Les capillaires extra-alvéolaires sont comprimés par le tissu pulmonaire.

• Les capillaires alvéolaires sont comprimés par l'air alvéolaire durant l'inspiration (volume alvéolaire augmente).

Adaptation à l'Effort :

• Recrutement de vaisseaux fermés et distension des vaisseaux pour accommoder l'augmentation du DC du VD.

Rôle de Réservoir Sanguin :

• Le volume sanguin pulmonaire (environ 500 ml) peut compenser l'asynchronisme entre les débits des ventricules.

Rôle de Filtre Physique et Métabolique :

• Empêche les emboles, bulles d'air, cellules tumorales de passer dans la circulation artérielle.

• Activité métabolique :

  • Activation : Angiotensine I → angiotensine II (par l'EC).

  • Inactivation : Prostaglandines (PGE₂, PGF₂α).

  • Laisse passer certaines substances sans modification (ADH, ocytocine).