Anatomo-physiologie *
TABLE DES MATIERES *
Description *
Fonction cardiaque *
Le cycle cardiaque *
Dépolarisation électrique du cœur *
Le myocarde et sa circulation sanguine *
Métabolisme du myocarde *
Force de contraction myocardique *
Définitions *
Le volume télésystolique VTS *
Le volume télédiastolique VTD *
Le volume d'éjection systolique VES *
La fraction d'éjection systolique FES *
La fréquence cardiaque Fc *
La fréquence cardiaque maximum Fc Max *
La réserve de fréquence cardiaque RFc *
La fréquence cardiaque cible FCC *
Le débit cardiaque Q *
La différence artério-veineuse (DAV) *
La consommation maximale d'oxygène VO2 Max *
Rapports entre % de Fc Max et % de VO2 Max *
Relativité de la VO2 Max *
La capacité aérobie *
La puissance maximale aérobie PMA *
Durée possible d'un exercice en fonction de la puissance maximale aérobie *
Le seuil anaérobique *
Différences entre VO2 Max et seuil anaérobique *
Le système circulatoire *
Les artères *
La tension artérielle *
Le mécanisme régulateur *
Le contrôle de la tension artérielle *
La MAPA *
Les veines *
Les capillaires sanguins *
Les plaquettes ou thrombocytes *
Le retour veineux *
Le système lymphatique *
Caractéristiques du mécanisme lymphatique *
Les systèmes ortho et parasympathiques *
Le système parasympathique *
Le système orthosympathique ou sympathique *
Le système ventilatoire *
Le système tampon *
Système tampon et exercice physique *
Le cœur est un organe musculeux d'environ
Le cœur est un organe creux composé de deux entités distinctes séparées:
le cœur droit et le cœur gauche. Chaque cœur est composé d'un ventricule et
d'une oreillette séparés par la valve tricuspide pour le cœur droit et la valve
mitrale pour le cœur gauche. Le septum interauriculaire est la cloison séparant
les oreillettes, le septum ventriculaire la cloison séparant les ventricules.
Il n'y a pas de connexion du tissu myocardique (musculaire) entre oreillettes
et ventricules.
Le cœur est formé de trois parois qui sont
de l'extérieur vers l'intérieur: l'endocarde, le myocarde (muscle), le
péricarde composé lui-même de deux feuillets, le péricarde viscéral et le
péricarde pariétal entre lesquels se trouvent quelques centimètres cubes de
liquide péricardique.
F L'oreillette droite reçoit
le sang veineux par les veines cave supérieures et inférieures.
F
Le sang est ensuite propulsé dans le ventricule droit à travers la valve
tricuspide.
F
Le sang rejoint ensuite le poumon en franchissant la valve pulmonaire qui le
sépare de l'artère pulmonaire. F Après oxygénation dans le poumon, le sang rejoint l'oreillette
gauche par les veines pulmonaires.
F
Il est ensuite propulsé dans le ventricule gauche à travers la valve mitrale.
F
La contraction du myocarde (muscle cardiaque) éjecte ensuite le sang dans
l'aorte à travers la valve aortique. Le sang reviendra ensuite à l'oreillette
droite par les veines caves.
Le cycle cardiaque est formé d'une
contraction et d'un remplissage ventriculaire.
Lors de la contraction ventriculaire ou
systole,
] les
valves auriculo-ventri-culaires tricuspide (cœur droit) et mitrale (cœur
gauche) se ferment,
] les valves sigmoïdes
artérielles pulmonaire (cœur droit) et aortique (cœur gauche) s'ouvrent,
] le myocarde se contracte et le sang est éjecté dans
le poumon (cœur droit) et dans le circuit périphérique (cœur gauche).
Lors du remplissage ventri-culaire ou
diastole,
] les valves
auriculo-ventriculaires s'ouvrent,
] les valves sigmoïdes
artérielles se ferment,
] le sang en provenance du retour veineux par
l'oreillette droite et en provenance du poumon par l'oreillette gauche peut
remplir les ventricules.
Le temps de diastole est en général 2.5 fois
plus grand que celui de la systole.
L'énergie de la diastole est assurée :
] par l'énergie du ventricule
gauche non dissipée (éjection du sang),
] par l'aspiration du sang
par le ventricule droit grâce à une différence de pression (15 mmHg) et non par
un effet de pompe aspirante,
] par l'abaissement de la
pression intra-thoracique (inférieure à la pression atmosphérique) lors de
l'inspiration,
] par la pression des
muscles, notamment ceux de la marche,
] par la compression, lors de
la marche, de la plante du pied très richement vascularisée qui se comporte
comme un réservoir spongieux.
Dépolarisation électrique du cœur
Le cœur possède son propre tissu interne de conduction électrique, le
tissu nodal qui est situé à l'intérieur du péricarde pariétal.
F
La dépolarisation prend naissance au nœud sinusal (1) dans la paroi de
l'oreillette droite, près de l'arrivée de la veine cave supérieure.
F
De là l'onde électrique rejoint à grande vitesse le nœud auriculo-ventriculaire
(3) situé à la jonction de l'oreillette et du ventricule droits.
F
L'onde suit ensuite le faisceau de His qui se divise (5) en deux branches
droite et gauche à la pointe du cœur puis par le réseau de Purkinje contracte
les cellules myocardiques.
La majorité des cellules du tissu nodal
peuvent générer l'automatisme cardiaque, les plus rapides imposant leur rythme
aux autres. Ce sont les cellules du nœud sinusal qui, normalement commandent
l'automatisme, (rythme sinusal), régulées par des mécanismes neuro-hormonaux.
En cas de déficience du nœud sinusal, un
autre groupe de cellules du tissu normal prend le relais, en fonction de sa
fréquence propre.
Plus on s'éloigne du nœud sinusal, plus la
fréquence est basse (bradycardie).
En cas de déficience et d'accélération de la
fréquence d'un groupe autre que le nœud sinusal, ce groupe prend la commande du
rythme cardiaque (tachycardie).
Toutes les cellules du myocarde se
contractent de manière synchrone, réalisant ainsi l'éjection sanguine.
Le nœud sinusal est une masse de tissu
musculaire spécialisé située à l’intérieur de la paroi postérieure de
l’oreillette droite; il constitue le stimulus intrinsèque du cœur. Les
oreillettes sont innervées par beaucoup de fibres nerveuses sympathiques et
parasympathiques; les ventricules ne reçoivent, à toutes fins pratiques, que
des fibres sympathiques.
La stimulation de nerfs sympathiques
cardio-accélérateurs entraîne la libération d’épinéphrine et de norépinéphrine:
ce sont les catécholamines. Les catécholamines augmentent la contractilité du
myocarde. On admet qu’une stimulation sympathique maximale double la force de
la contraction ventriculaire. L’épinéphrine libérée par la médullo surrénale,
sujette à l’influence sympathique, entraîne les mêmes réponses cardiaques, mais
plus lentement.
L'acétylcholine hormone du système nerveux
parasympathique, ralentit le rythme de la dépolarisation sinusale et, par le
fait même, la fréquence cardiaque. Cette influence est transmise par
l’intermédiaire du nerf vague dont les corps cellulaires sont situés dans le
centre cardio-inhibiteur du tronc cérébral. Une stimulation du nerf vague n’a à
peu près pas d’effet sur la contractilité du myocarde. L'entraînement physique
installerait un déséquilibre entre l’activité tonique des neurones sympathiques
(accélérateurs) et celle des neurones parasympathiques (ralentisseurs) en
faveur de ces derniers. Cet effet est probablement le résultat conjoint d’une
augmentation de l’activité parasympathique et d’une diminution de l’activité
sympathique.
Le myocarde et sa circulation sanguine
Le tissu musculaire du cœur possède sa propre circulation artérielle et
veineuse systémique. Les artères coronaires droites et gauches prennent
naissance sur l'aorte thoracique ascendante. L'artère gauche est plus
importante que l'artère droite; elle comporte deux rameaux l'artère
interventriculaire antérieure et l'artère circonflexe. Chaque branche artérielle
vascularise son propre territoire. Il peut se développer une circulation
collatérale composée de petites ramifications pour contourner un étranglement
artériel du fait d'un dépôt (athérome).
La plus grosse partie du sang veineux
rejoint un gros tronc, le sinus coronaire qui se jette dans l'oreillette
droite.
Le myocarde fonctionne uniquement en
aérobiose en utilisant 5 sources d’énergie:
² les acides gras
représentant 60% à 65% de l’énergie
² le glucose représentant 15
% à 20%
² le lactate représentant l0%
à 15%: le cœur en est le seul organe utilisateur; après transformation en
pyruvate, il entre dans le cycle de Krebs:
² les corps cétoniques
² les acides aminés
La consommation propre d'oxygène du myocarde
(MVO2) correspond au double produit : Fréquence cardiaque (Fc) x
Tension artérielle systolique (TAS).
Le myocarde extrait en moyenne 60% à 70% de
l'oxygène (O2) du sang artériel coronarien (pour 10 à 20% au niveau
des autres organes). Cette capacité permet au myocarde de consommer 10% des
besoins en O2 de l'organisme alors que son débit sanguin à l'effort
n'est multiplié que par 3 à 5. 85% du volume sanguin coronaire passe par le VG
Le myocarde extrait plus d'O2 que
le muscle squelettique, et ne peut au mieux que quadrupler le débit coronaire
(1000 ml), alors que le muscle squelettique extrait moins d'oxygène au repos,
qu'il peut doubler à l'effort et multiplier son débit par 30. Cette limitation
du cœur à augmenter son approvisionnement en O2 explique son extrême
sensibilité aux perturbations coronaires.
Si l'augmentation du débit sanguin ne suffit
pas à couvrir les besoins en O2 du myocarde, le myocarde est en
ischémie. L'hypoxie myocardique entraîne rapidement un infarctus. 8
contractions ou 8 secondes sans O2 détériorent les performances du
cœur.
Les contractions du myocarde bloquent
complètement sa circulation. La diastole est donc le temps essentiel à la
circulation coronaire.
Les actions sympathiques et parasympathiques
sont inversées au niveau des vaisseaux du myocarde.
Force de contraction myocardique
La force de contraction du muscle cardiaque
augmente à l'effort du fait de:
² la loi de Franck Starling:
l’étirement des fibres musculaires préalablement à la contraction augmente la
force de la contraction, parce que la puissance optimale d'un muscle se situe
entre 90 et 110% de sa longueur initiale; donc l'augmentation du remplissage
diastolique du VG liée à l'accroissement du retour veineux étire les fibres
myocardiques et majore la force de contraction;
² la libération des
catécholamines qui augmentent l'ATP et donc la force de contraction;
²
la baisse des résistances périphériques à l'effort;
En fin de systole, les ventricules
contiennent une quantité de sang appelée volume télésystolique (VTS
ventricule gauche = 25 ml).
Le volume résiduel ou volume télésystolique
représente 2/3 du VES d'un sujet entraîné et 1/3 de celui d'un sujet non
entraîné. Un grand volume résiduel est favorable, car le ventricule nécessite
moins de pression pour pulser le même débit sanguin, et ce volume sert de
réserve systolique immédiatement disponible pour satisfaire l'adaptation
nécessaire à l'effort.
En fin de diastole, les ventricules
contiennent une quantité de sang appelée volume télédiastolique (VTD
ventricule gauche = 70 ml).
Au repos, seulement 30 à 50% du volume
télédiastolique total est éjecté à chaque contraction ventriculaire. Ainsi, une
contraction plus puissante peut augmenter le débit cardiaque en vidant plus complètement
les ventricules sans augmentation préalable du volume télédiastolique.
Le volume
d'éjection systolique VES
VES est la différence entre VTD et VTS. Il
représente la quantité de sang éjectée à chaque contraction par le ventricule
(VES du ventricule gauche = 70 ml - 25 ml = 45 ml).
Ø
Le volume sanguin central a une influence déterminante
sur le volume systolique.
Ø Au repos, en position assise ou couchée le VES est
moins important qu'en position debout du fait du volume sanguin stagnant aux
extrémités des membres.
Ø Le VES augmente en position debout linéairement à
l'effort jusqu'à 50% des capacités. Au-delà, il n'augmente plus, voire
diminuerait légèrement en raison du raccourcissement de la diastole.
Ø VES peut doubler à l'effort en position debout.
Ø L'augmentation du VES à l'effort est étroitement
dépendante de l'accroissement du retour veineux.
Ø Le VES n'augmente pratiquement pas à l'effort en
position couchée.
La
fraction d'éjection systolique FES
Le rapport entre VES et VTD est la fraction
d'éjection systolique (FES). FES du VG est normalement de 65%. Un chiffre
plus bas indique un mauvais fonctionnement du myocarde.
La fréquence cardiaque Fc
Fc est le nombre de contractions ventriculaires
par seconde. Elle est exprimée en battements par minute bats/min (moyenne = 60
bats/min).
On estime qu'une fréquence cardiaque de
repos supérieure à 80 bats/min est pathologique.
La
fréquence cardiaque maximum Fc Max
Fc Max est variable suivant les individus,
elle diminue progressivement avec l'âge et avec l'entraînement. Elle peut être
appréciée à partir de deux formules:
u
la formule d'Astrand: Fc Max = 220 - âge. Cette Fc Max peut évoluer entre +10
et -10, notamment en fonction du degré de sédentarité qui augmente ou diminue
FC Max;
u la formule de Spiro:
Fc Max = 210 -
(0.65 x âge)
u la formule de Sheffield:
Fc Max = 198
- (0.41 x âge) pour les hommes en bonne condition physique
FC Max = 205
- (0.41 x âge) pour les autres.
Ces formules sont théoriques et leurs
valeurs peuvent très bien être dépassées
par un sportif entraîné ou totalement illusoires pour un décompensé à l'effort.
Le raccourcissement de l'intervalle diastolique est le facteur le plus
limitant de
Pour une Fc de 75, la durée de la diastole
est d'environ 0.48 s (40%) et celle de la systole de 0.32 s, pour une Fc de 150
diastole = 0.19 s et systole 0.21 s (52%). L'augmentation de Fc se fait
principalement aux dépens de la diastole.
La diminution de la Fc augmente le temps de
diastole donc le VES.
Une diminution de Fc de 10 bats/min
économise 15% d'énergie cardiaque.
La
réserve de fréquence cardiaque RFc
RFc permet de travailler sur un autre
objectif que FC Max. Elle prend en compte la Fc cardiaque de repos (FcR) et est
comparable à VO2 Max.
RFc = Fréquence cardiaque maximum –
fréquence cardiaque de repos
RFc = Fc Max – FcR
On peut facilement situer l'intérêt d'un
travail basé sur RFc en programmant l'entraînement d'un tachycardiaque. Les
valeurs habituelles basées sur Fc Max ayant été construites sur une population
sportive (FcR aux alentours de 60 bats/min),
La
fréquence cardiaque cible FCC
FCC = Fréquence de repos + x%[ Fréquence cardiaque maximale - Fréquence cardiaque de
repos]
Fréquence cardiaque cible = FR + x% [FC Max
- FCR]
Travailler par rapport à RFc
équivaut à travailler par rapport à VO2 Max.
C'est la quantité de sang éjecté par chaque
ventricule en une minute. Il est égal à VES x Fc. Il est exprimé en ml par
minute.
La
différence artério-veineuse (DAV)
C'est la capacité d'extraction d'oxygène du
sang.
a - v O2 = 5% = 25%
d'utilisation de O2
=
10-12% = 50% d'utilisation de O2
=
16-18% = 75% d'utilisation de O2
La
consommation maximale d'oxygène VO2 Max
VO2 Max représente la consommation maximum d'oxygène. A ce
stade si l'effort augmente, la consommation d'oxygène n'augmente plus. Au-delà
de VO2 Max, le sujet est en anaérobiose.
La consommation
d'oxygène V02 = Fc effort - Fc repos
Fc
Max - Fc repos
si Fc repos = 80, Fc d'effort = 110, Fc Max = 170
110
- 80 = 0,33 V02 Max = 33% VO2 Max
170
- 80
La consommation maximale d'oxygène peut varier avec
] le type d'exercice:
- 17% de + sur
un tapis roulant que sur une bicyclette,
- 30% de + un
exercice avec les jambes par rapport à un exercice avec les bras.
] l'âge:
- au maximum vers 15 - 20 ans,
- à partir de 22 ans VO2 Max
décline de 0.9 ml O2/kg/mn par an chez les sujets sédentaires jusqu'au 2/3 à 60 ans. Les sujets sportifs ont un déclin
plus faible
] le
sexe: plus faible chez la femme de
- 50% en valeur
absolue
- 20% en rapport
du poids corporel
- 10% en rapport
de la masse maigre
] l'activité physique: elle
chute de 20 à 25% après 3 semaines d'alitement.
La consommation
d'oxygène V02 = Fc effort - Fc repos
Fc
Max - Fc repos
si Fc repos = 80, Fc d'effort = 110, Fc Max = 170
110
- 80 = 0,33 V02 Max = 33% VO2 Max
170
- 80
VO2 Max dépend à 80-90% du
capital génétique et à 10-20% de l'entraînement. Ceci explique la nécessité du
dépistage précoce des champions potentiels dans une politique nationale de
sport d'élite. Il faut néanmoins rappeler que VO2 Max n'est
heureusement pas le seul facteur de réussite en sport de compétition,
l'intelligence, la tactique, la capacité à se dépasser, la force psychologique,
l'habileté…étant d'autres facteurs d'importance.
Rapports
entre % de Fc Max et % de VO2 Max
|
% Fc Max |
% VO2 Max |
|
50 |
28 |
|
60 |
42 |
|
70 |
56 |
|
80 |
70 |
|
90 |
83 |
|
100 |
100 |
Ces deux données sont mathématiquement liées
quels que soient le sexe ou l’âge. L’erreur d’estimation est de ± 8%.
Les extrapolations de la VO2
Max à partir d'abaques ou de formules sont toujours sujettes à caution, surtout
dans l'effort maximal et dans les cas pathologiques.
D'autre part, la VO2 doit être
rapportée au poids et au kg de masse maigre, pour permettre une réelle
comparaison entre les possibilités et les performances des individus.
ou endurance est la capacité à maintenir en aérobie un
exercice à une intensité donnée. Le mode d'entraînement préférentiel de la
capacité aérobie est l'exercice à charge constante (continu).
La
puissance maximale aérobie PMA
C'est la consommation maximale d'oxygène VO2 Max pendant,
théoriquement 7 minutes. Elle représente le plafond au-delà duquel la
consommation d'O2 n'augmente plus même si l'intensité de l'effort
augmente. Elle s'établit en Kcal/kg/min ou en W. Le mode d'entraînement
préférentiel de la puissance maximale aérobie est l'exercice à charges
alternées ou Interval Training (fractionné).
Il faut 5 à 10
minutes d'exercice pour établir la PMA s'il y a eu un bon échauffement.
Durée
possible d'un exercice en fonction de la puissance maximale aérobie
La PMA est en moyenne de:
150 à 200 W chez
un adulte non sportif
250 W chez un sportif
amateur en bonne forme
300 à 350 W chez
un sportif bien entraîné
350 à 400 W chez
un sportif de classe nationale
|
P.M.A. |
Entraîné |
Non entraîné |
|
100% |
10 mn |
5 mn |
|
95% |
30 mn |
15 mn |
|
85% |
60 mn |
30 mn |
|
80% |
120 mn |
60 mn |
|
70% |
180 à 240 mn |
|
Le
seuil anaérobique
La VO2 et la Fc augmentent
proportionnellement à l'intensité de l'exercice jusqu'à 90% de la VO2
Max.
Au moment où la courbe de la ventilation
s'infléchit nettement en faisant un angle obtus, c'est-à-dire en augmentant
plus vite que l'intensité de l'effort on peut dire qu'on a déterminé le seuil
anaérobique. Ce seuil est celui où l'organisme produit plus d'acide lactique
qu'il ne peut en éliminer. L'organisme manque d'oxygène et va s'asphyxier en
quelques minutes (de 3 à 15 mn), entraînant l'impossibilité de continuer
l'exercice. Ce seuil représente une limite à ne pas franchir chez les sujets à
risque. Par contre, l'entraînement sportif peut conduire à travailler au-dessus
de ce seuil pour augmenter l'endurance anaérobique ou reculer le seuil
anaérobique.
L'atteinte de ce seuil est corroborée par:
Ë la détermination de
l'augmentation des lactates dans le sang,
Ë l'apparition du degré 4
d'essoufflement signant l'hyperventilation du sujet qui ne peut plus parler,
Ë l'impossibilité de Fc à
monter d'avantage; la Fc augmente de manière linéaire à l'effort et à la VO2
jusqu'à 90% de la VO2 Max où son augmentation devient plus lente,
déterminant le seuil anaérobique,
Ë l'analyse des échanges
gazeux, mettant en évidence le changement de pente de l'équivalent respiratoire
Ë l'analyse EMG de l'anoxie des fibres lentes,
entraînant le recrutement des fibres rapides et une augmentation du voltage de
l'EMG. Il se situe dans les cas typiques entre 60 et 70% de PMA.
Différences
entre VO2 Max et seuil anaérobique
VO2 Max correspond à la
consommation maximum d'oxygène, mais le seuil anaérobique ou seuil
d'accumulation sanguin d'acide lactique, situé en dessous de VO2
Max, ne va pas permettre au sujet de continuer longtemps son exercice.
L'intensité de l'effort pourra dépasser VO2 Max sous l'influence des
mécanismes purement anaérobiques. En conséquence plus le seuil anaérobique est près de VO2 Max, meilleures sont
les capacités de performance du sujet.
Sur un débit de
Au repos,
Il y a 325
capillaires par mm² en moyenne chez un individu non entraîné et 460 chez un
individu entraîné.
La vasodilatation
s'obtient par l'hypoxie, l'abaissement du pH, l'augmentation de la pression du
CO2 et de l'acide lactique, les métabolites qui relâchent les
muscles lisses des vaisseaux précapillaires.
Par contre, la
vasoconstriction veineuse peut-être maintenue malgré la présence des
métabolites.
La paroi des artères est constituée de trois
couches:
F la
couche interne (tunica intima), constituée de l'endothélium est lisse pour
réduire le coefficient de friction sanguine;
F
la couche intermédiaire (tunica media) est composée de
cellules musculaires lisses et de fibres élastiques qui se transforment en
collagène avec l'âge;
F
la couche externe (tunica externa) est constituée d'un
tissu conjonctif lâche de protection;
On distingue deux types d'artères:
F
les artères élastiques, plus proches du cœur qui
absorbent l'énergie cardiaque de la systole avant de la restituer pendant la
diastole (énergie cinétique);
F
les artères musculaires, dont la part de fibres
motrices s'élève au fur et à mesure qu'on s'éloigne du cœur.
¶
Les artérioles ont la capacité de se dilater ou de se constricter, ce sont des
vaisseaux résistifs. La résistance à l'écoulement dépend essentiellement du
calibre des vaisseaux. Une augmentation du diamètre d'un vaisseau de 16% double
son débit sanguin, une augmentation du diamètre d'un vaisseau de 100% diminue
de 6% sa résistance à l'écoulement. A leur extrémité les artérioles se
ramifient en capillaires dont la paroi très mince permet les échanges par
diffusion à travers les petits pores de l'endothélium.
¶
La filtration entre le sang et les tissus dépend de la pression de chaque côté
de la paroi des capillaires.
¶ La pression hydrostatique (sanguine) de 40 mmHg en
début de vaisseau pousse le liquide hors du capillaire,
¶ la pression osmotique de 25
mmHg en fin de vaisseau, due aux protéines qui ne peuvent quitter le vaisseau
du fait de leur grosseur, attire le liquide à l'intérieur du vaisseau.
¶
Les échanges liquidiens atteignent
¶
De 95 à 97% des capillaires sont fermés au repos et s'ouvrent alternativement.
¶
Les anastomoses artério-veineuses, qui sont des shunts éliminant la diffusion
capillaire, sont fermées à l'effort.
¶
Les vaisseaux cardiaques dont le diamètre est inférieur à 40 µm ne contractent
pas d'anastomose.
Le sang pulsé par le cœur distend l'artère
qui le chasse ensuite par sa propre contraction.
Les artères possèdent un système musculaire lisse dont la tonicité est
régulée de manière neuro-humorale et qui oppose une résistance au volume
sanguin pulsé par le cœur. La tonicité des muscles lisses est le premier
facteur de résistance vasculaire systémique. Les artères possèdent une
élasticité (compliance) qui oppose aussi une résistance au volume sanguin
éjecté et permet d'amortir le flux sanguin pulsé par le cœur
. Toute augmentation de la résistance périphérique diminue le volume
systolique donc entraîne une augmentation de FC.
Le deuxième système intéressant la tension
artérielle est celui des artérioles, qui peuvent être assimilées à de longs
tubes rigides où le sang s'écoule en continu. La pression artérielle est
inversement proportionnelle au rayon artériolaire et à leur degré de
vasomotricité.
Entre la pression du cœur et la résistance
des artères naît une tension qui évolue entre 130 mmHg à la contraction
(pression artérielle systolique PAS) et 70 mmHg au repos (pression artérielle
diastolique PAD).
La pression systolique
représente la pression engendrée par la contraction du myocarde, alors que la
pression diastolique reflète la compliance artérielle et les résistances
périphériques.
Pression
artérielle moyenne PAM = PAS - PAD + PAD
3
Si la pression augmente anormalement dans
les capillaires (insuffisance cardiaque), l'eau est poussée hors des vaisseaux
vers les tissus interstitiels (œdèmes).
La pression pulmonaire est beaucoup plus
faible que la pression systémique. La pression pulmonaire capillaire nécessite
une pression de 10 à 20 mmHg pour que le remplissage du ventricule gauche soit
satisfaisant (précharge). Au-delà de ce niveau apparaît l'œdème pulmonaire.
L'élévation de
TAS dépend
^ du sexe: pente
d'accroissement plus importante chez l'homme
^ de l'âge: pente
d'accroissement s'élevant avec l'âge
^ de la position: elle est
moindre en position assise qu'en position couchée
^ des membres utilisés: elle
est moindre pour un travail des jambes que pour un travail des bras.
La capsule surrénale est régulatrice de la
pression sanguine en déterminant la libération d'adrénaline (80%) et
noradrénaline (20%) qui affectent le tonus des vaisseaux sanguins et la
contractilité du myocarde.
La tension, pendant le sommeil baisse en
moyenne de 13% pour la systolique et 17% pour
La pression systolique évolue
avec l'âge vers
PAS lors d'un effort modéré atteint 160 mmHg (jogging)
PAS lors d'un effort maximum atteint 200 mmHg
Il est assuré essentiellement par le système
sympathique et un certain nombre de substances et métabolites:
^ les substances circulantes
ou libérées localement comme l'angiotensine, la bradykinine, les
prostaglandines, la sérotonine, l'histamine... sont vasoactives et
hypotensives.
^ les métabolites locaux
comme l'adénosine ont une action vasodilatatrice hypotensives.
Le
contrôle de la tension artérielle
Il se pratique à l'aide d'un sphygmomanomètre (brassard à tension) et
d'un sthétoscope. Aujourd'hui, les dispositifs électroniques remplacent le sthétoscope
par des capteurs de pression. Le brassard pneumatique placé au-dessus du coude
doit être gonflé à 30 mmHg au-dessus de la valeur à laquelle le pouls
disparaît, soit en général 200 mmHg pour la mesure au repos et 270 mmHg à
l'effort; le brassard doit initialement comprimer l'artère radiale jusqu'à ce
que le sang ne circule plus en aval du manchon (disparition du pouls radial).
En dégonflant légèrement et progressivement le brassard, le pouls radial va
réapparaître dès que la pression artérielle va être supérieure à la pression
pneumatique. Cette mesure donne la tension systolique. En continuant à
dégonfler, les bruits (bruits de Korotkoff) provoqués par le sang dans l'artère
comprimée par le brassard, vont cesser quand la pression pneumatique va devenir
égale à la pression diastolique et ne plus gêner l'écoulement du sang.
Le but de la MAPA est d'évaluer le niveau
moyen de la PA sur 24 heures d'activité quotidienne habituelle. L'appareil doit
être évalué par rapport à un sphygmomanomètre à mercure avant la première
mesure. La différence ne doit pas excéder 5 mmHg.
La MAPA est considérée comme anormale si 50%
des mesures dépassent 140/90 pour les périodes de repos et 120/80 pour les
périodes de repos.
Les mesures de la MAPA sont en moyenne plus
basses que les mesures occasionnelles jusqu'à 25/15 mmHg. Cette différence
augmente avec l'âge chez les hypertendus, et augmente aussi chez les patients
de type psychologique A. Ces différences permettent de mesurer l'effet
"blouse blanche" de la mesure occasionnelle.
La MAPA est surtout employée dans les HTA
limites ou il est important de gommer l'effet "blouse blanche", et
dans les cas ou sont suspectés des poussées hypertensives.
La densité capillaire d’un muscle
squelettique humain est de 2 000 à 3000 vaisseaux par millimètre carré. Dans le
muscle cardiaque, la densité est plus grande; aucune cellule n’est donc à plus
de
Du fait que le sang veineux n’exerce que peu
de pression, les veines se compriment facilement sous l’action de faibles
contractions musculaires. L’alternance entre la compression et la relaxation
des veines et l’action à sens unique des valves confèrent aux veines un rôle
analogue à celui du cœur. Les veines ne sont pas de simples conduits passifs.
Les parois renferment une mince couche de tissu musculaire lisse sous le
contrôle de nerfs et d’hormones. La contraction et la relaxation de ces muscles
lisses affectent le diamètre de l’arbre veineux et, par conséquent, le contenu
sanguin de ce compartiment vasculaire. Au repos, on retrouve environ 65% du
volume sanguin dans le système veineux; on considère donc les veines comme des
vaisseaux réservoirs de sang.
Il est possible que les hormones femelles
affaiblissent les parois veineuses.
Description anatomique
¦ une anastomose
artério-veineuse: lorsque ce petit vaisseau est ouvert, le sang passe
directement de l’artériole dans la veinule en court-circuitant le dispositif
¦
un canal préférentiel ou métartériole reliant par une
longue boucle l’artériole et la veinule et sur lequel sont branchés les
capillaires
¦
des capillaires naissant sur le canal préférentiel avec
à l’origine un sphincter précapillaire réglant le débit sanguin dans chacun
d’eux. Les capillaires s’anastomosent entre eux constituant un réseau plus ou
moins dense suivant l’organe et suivant l’ouverture - fermeture des sphincters
précapillaires.
La circulation se fait grâce à la différence
de pression qui est de
Les
plaquettes ou thrombocytes
Le sang contient par mm3 200 000
à 300 000 plaquettes (soit 200 à 300 Giga par litre) nées dans la moelle
osseuse et qui vivent 8 à 10 jours dans le sang. Leur destruction se fait
surtout dans la rate et accessoirement dans le foie, le poumon, le système
réticulo-endothélial. Depuis longtemps on connaît leur intervention dans le
phénomène de la coagulation qui est un processus normal de défense pour arrêter
l’hémorragie à la suite de la blessure d’un vaisseau sanguin. Récemment on a
mis en évidence leur rôle capital dans le phénomène de la thrombose.
Deux réseaux veineux coexistent au niveau
des membres inférieurs pour assurer le retour veineux.
- le réseau
veineux superficiel correspond aux veines saphène interne et
externe issues du réseau veineux plantaire et reliées par des
anastomoses. Il n'assure que 10% du retour veineux, en provenance de la peau et
des tissus sous-cutanés.
- le réseau veineux profond assure 90% du retour veineux en provenance
des veines musculaires. Ce réseau veineux est fortement assisté par les
contractions musculaires.
Les deux réseaux sont reliés par un système
d'anastomoses, les perforantes qui traversent l'aponévrose. Les perforantes
sont équipées de valvules et drainent le sang superficiel vers le réseau
profond.
Les contractions musculaires du mollet sont capitales pour la
circulation veineuse des membres inférieurs qui sont les plus pénalisés dans le
retour veineux. La contraction du mollet constitue la véritable pompe en
comprimant périodiquement les veines d’où progression centripète du sang grâce
au dispositif des valvules.
Au cours de la marche, l’écrasement de la
semelle veineuse de Lejars entre le sol et la voûte osseuse du pied refoule le
sang de l’extrémité du membre vers le haut. Lorsqu'un sujet debout immobile
commence à marcher la pression au niveau des veines du pied passe de 100 mmHg à
20 mmHg.
Les valvules ont un rôle minime qui ne
devient important que grâce aux contractions musculaires.
Les individus qui présentent des varices devraient probablement
s’abstenir des exercices de force abondamment pratiqués en musculation; en
effet, au cours de contractions musculaires soutenues et non rythmiques, les
"pompes" musculaires et respiratoires sont incapables de faciliter
substantiellement le retour veineux. L’augmentation de la pression
intra-abdominale caractéristique des exercices de force nuit aussi au retour
veineux. Tous ces facteurs contribuent à l’accumulation du sang dans les
régions basses de l’organisme, et donc à l'aggravation d'un état variqueux.
Bien que l'exercice ne puisse prévenir l'apparition de varices, des exercices
rythmiques et réguliers peuvent minimiser les complications par l’action
musculaire sur le retour veineux.
D'autres mécanismes interviennent pour
assurer le retour veineux:
- la force aspiratrice induite par la
diastole via la veine cave. Elle est provoquée par les mouvements respiratoires
qui vident les gros troncs veineux de l'abdomen et liée à la pression négative
dans l'oreillette lors de la systole ventriculaire.
- le tonus veineux assuré par les muscles
lisses de la paroi veineuse
Le derme est parcouru par un réseau maillé
de collecteurs lymphatiques initiés anastomosés étendus parallèlement à la
surface cutanée. Ils se réunissent en veines lymphatiques qui se jettent dans 2
troncs collecteurs qui rejoignent les veines sous-clavières.
Le système superficiel est relié au système
profond formé de collecteurs satellites des troncs vasculaires, par de rares
anastomoses qui assurent le drainage du circuit profond vers le circuit
superficiel. Des valvules assurent le sens du flux. Les deux circuits se
rejoignent dans les lymphocentres à la racine des membres. La face externe des cuisse, des bras, les fesses possèdent peu de
lymphatiques.
Ce système lymphatique assure le drainage du
liquide interstitiel et des protéines extra vasculaires.
Caractéristiques
du mécanisme lymphatique
- les contractions lymphatiques sont rythmés par la systole et la diastole
-
6 à 10 contractions par minute pour le sujet allongé
-
20 à 30 contractions par minute pour le sujet assis
- la circulation lymphatique s'élève avec
l'activité musculaire
Les systèmes ortho et parasympathiques
Il comprend les neurones dont les fibres
efférentes passent dans. les nerfs: facial (VII)
glosso-pharyngien (IX] pneumo-gastrique (X) et sacrés (2e, 3e, 4e).
L’essentiel du parasympathique appartient au
domaine du pneumo-gastrique (X):
n du noyau
cardio-pneumo-gastrique situé dans le bulbe sont issues les fibres
préganglionnaires qui font synapse dans les plexus pré-viscéraux, d’où partent
les fibres postganglionnaires qui vont innerver les viscères;
n dans les plexus
pré-viscéraux il y a intrication avec des fibres sympathiques;
n le principal élément du système parasympathique est
la 12ème paire de nerfs crâniens = nerf vague;
n le neuro-transmetteur du système parasympathique est
l'acétyl-choline dont l'action est vasodilatatrice;
Le système parasympathique s'oppose au
système nerveux sympathique et est essentiellement à orientation anabolique;
c’est le système de nutrition car il favorise:
¦ la digestion avec un bon
péristaltisme et l’ouverture des sphincters
¦ l’assimilation cellulaire
avec synthèse protidique et stockage énergétique
sous forme glucidique et surtout lipidique
¦ le repos
¦ le sommeil.
En ce qui concerne l’action vasculaire, elle
est localisée et liée à l’activité fonctionnelle de l’organe innervé:
vasodilatation des glandes dont le travail s’accroît, vasoconstriction du cœur
dont le travail diminue.
Le système orthosympathique ou sympathique
La médullo-surrénale est un gros ganglion
sympathique commandé par le nerf grand splanchnique et qui libère dans le sang
les catécholamines, essentiellement de l‘adrénaline et accessoirement de la
noradrénaline, considérées comme des hormones et qui vont agir sur l’ensemble
de l’organisme. Ces deux substances sont sécrétées et transportées par le sang.
Leurs effets sur le cœur et sur les vaisseaux sanguins sont identiques ou
presque identiques à ceux des nerfs sympathiques: elles ont une action
sympathique a -vasoconstrictrice et b 2-vasodilatatrice. De plus,
l’adrénaline augmente le métabolisme ainsi que la fréquence et l’amplitude de
la ventilation.
Les nerfs moteurs qui innervent les muscles
lisses des vaisseaux sanguins appartiennent aussi au système nerveux autonome.
Ils comprennent:
1) les nerfs
sympathiques qui innervent presque toutes les artérioles et les veines et qui
provoquent la vasoconstriction et la veinoconstriction (nerfs vasoconstricteurs
sympathiques);
2) les nerfs
sympathiques qui innervent uniquement les artérioles des muscles squelettiques
et cardiaques et qui provoquent leur vasodilatation (nerfs vasodilatateurs
sympathiques).
Le système sympathique est essentiellement à
orientation catabolique: c’est le système du comportement " combat - fuite
" car il entraîne:
¦ pour la digestion le
ralentissement du péristaltisme avec fermeture des sphincters;
¦ pour l’appareil
cardio-vasculaire l’augmentation de fréquence cardiaque, la contractilité du
myocarde, la pression et les résistances artérielles.
¦ pour l’organisme la
libération des substrats énergétiques permettant à certaines cellules de
travailler au maximum.
Les pathologies résultant d’un dérèglement
du système sympathique bénéficient d’un entraînement physique, qui relance le
mécanisme d'équilibre de la balance orthosympathique – parasympathique.
n
Le volume d’air inspiré ou expiré à chaque cycle est le volume courant (VC).
Au repos, le volume courant varie habituellement entre 0,4 et
n
Quand on demande au sujet d’inspirer le plus d’air possible à la suite d’une
expiration normale, ce surplus d’air d’environ 2,5 à
n
Après une inspiration normale, on demande au sujet d’expirer le plus d’air
possible des poumons. C’est le volume de réserve expiratoire (Vre)
qui varie de 1 à
n La plus grande quantité
d’air qu’on puisse expirer volontairement après une inspiration maximale ou
vice versa est la capacité vitale (CV). Elle est la somme des volumes
courant, complémentaire et de réserve. Les valeurs moyennes sont de 4 à
n
Capacité pulmonaire totale, 5200 ml, c'est le plus grand volume d'air
pulmonaire après une inspiration maximale, elle est égale à VC + VCe
+ Vre + VR (volume résiduel)
n Au repos, la fréquence ventilatoire est de 15 pour
un débit de 6 litres/mn
Il existe trois
mécanismes contre l'augmentation d'acidité:
ù
les tampons chimiques dans les cellules et les
liquides qui, réagissant avec les acides et les bases, contribuent à en
atténuer les effets:
ù bicarbonates à 64%; le
rapport bicarbonates/ CO2 dissous = 20/1
ù phosphates à 1%; l’acide phosphorique et le
phosphate de sodium agissent de façon analogue au système bicarbonate. Le
tampon phosphate est particulièrement utile au contrôle de l’équilibre
acido-basique dans les tubules rénaux et les liquides intracellulaires, où la
concentration de phosphates est relativement élevée.
ù Hb-HbO2 à 29%; l'hémoglobine est de loin
le meilleur capteur d’ions H+ car elle contrôle environ 6 fois mieux l’acidité
sanguine que n’importe quelle autre protéine plasmatique;
ù protéines plasmatiques à
6%; les protéines (plasmatiques et tissulaires) ont un pouvoir tampon des
acides, mais 6 fois inférieur à celui de Hb. Elles tamponnent néanmoins 50% des
acides. Un régime riche en protéines favoriserait donc le système tampon;
Les tampons
chimiques : bicarbonates, phosphates et protéines sont constitués d’un acide
faible et du sel de cet acide. En situation de déséquilibre, les tampons
chimiques transforment les acides forts en acides faibles et en sels neutres;
ù
la respiration pour ajuster l’excrétion du CO2
qui diminue l’acidité;
ù l'excrétion rénale d'acides
et de bases; les reins mettent entre 10 et 20 heures à régulariser la
concentration des ions bicarbonate
Ø
Le pH intracellulaire retourne à la normale après 20 mn de récupération, alors
que la concentration en bicarbonate est encore en excès;
Ø
en cas d'abaissement du pH les reins augmentent la
production de H2CO3;
Ø
l'exercice physique intense est la seule manière physiologique et non
pathologique de faire chuter le pH sanguin;
Ø
pour refaire la réserve de bicarbonate utilisé pour
tamponner l’acide lactique, l’organisme, en récupération d’un exercice très
vigoureux tend à retenir le gaz carbonique dans les cellules et les liquides de
l’organisme. Cette action réduit la quantité de gaz carbonique expiré et peut
faire chuter le ratio d’échanges gazeux sous 0,70;
Ø
une acidose marquée (pH < 7,0) n’est pas sans
conséquence: plusieurs sujets se sont plaint de nausée, de maux de tête,
d’étourdissement et de douleur dans les muscles sollicités. Le pH du corps à
7.4 au repos, ne doit pas excéder 7.0 et 7.7, la neutralité est à 7;
ù Les acides produisent des ions H+
ù Les bases produisent des ions OH- hydroxyle
Système tampon et exercice physique
ù
Après un exercice anaérobique le pH musculaire est plus bas que le pH sanguin.
Le taux d’ammoniac sanguin s’élève pendant l’exercice et est excrété sous forme
d’urée par le foie.
ù
Du bicarbonate de sodium fut administré par voie buccale sur une période de
trois heures à raison de
ù
La même expérience fut renouvelée avec davantage de succès en utilisant du
phosphate de sodium.