Système Cardiovasculaire : Fonctionnement et Santé

Centre pour l'Éducation Saint-Lazare

Travaux de Biologie - 2009

Auteurs : Conrado José, Leonardo, Nadjane, Priscilla, Tauine, Vicente.

Ville : Candeias

Travaux demandés par l'enseignant de biologie comme exigence pour la composition d'une note.

Résumé

• Introduction : page 2
• Développement : page 4
• Conclusion : page 6
• Bibliographie : page 8

Introduction

Ce travail porte sur le système cardiovasculaire, ses fonctions, ses maladies et la manière de les prévenir. Il aborde également la circulation sanguine et alerte sur les dangers de l'hypertension artérielle. Notre principale préoccupation est de présenter les symptômes des maladies cardiovasculaires et les moyens de les prévenir.

Développement

Le Système Cardiovasculaire

Le système circulatoire, ou système cardiovasculaire, est un vaste réseau de vaisseaux de différents types et tailles, qui relie toutes les parties du corps. Le sang circule dans ces vaisseaux, propulsé par les contractions rythmiques du cœur.

Fonctions du Système Cardiovasculaire

Le système circulatoire permet l'exécution efficace de plusieurs fonctions vitales :

• Transport des gaz : Les poumons fournissent l'oxygène et éliminent le dioxyde de carbone, communiquant avec les autres tissus du corps par le sang.
• Transport des nutriments : Dans le tube digestif, les nutriments issus de la digestion traversent un épithélium mince et atteignent le sang. Ils sont ensuite transportés vers les tissus du corps, où ils diffusent dans le liquide interstitiel qui baigne les cellules.
• Transport des déchets métaboliques : L'activité métabolique des cellules produit des déchets qui sont éliminés par certains organes. Le sang transporte ces déchets vers les organes d'excrétion.
• Transport des hormones : Les hormones, sécrétées par certains organes, se propagent par le sang et modifient la fonction d'autres organes. Par exemple, la cholécystokinine, produite par le duodénum lors du passage de la nourriture, stimule la contraction de la vésicule biliaire et la libération de la bile dans le duodénum.
• Échange de matériel : Certaines substances sont produites ou stockées dans une partie du corps et utilisées ailleurs. Par exemple, les cellules du foie stockent des molécules de glycogène qui, une fois décomposées, libèrent du glucose transporté par le sang vers les cellules de l'organisme.
• Transport de la chaleur : Le sang contribue à la répartition homogène de la chaleur dans le corps, maintenant une température adéquate dans toutes les régions. Il permet également d'apporter la chaleur à la surface du corps, où elle peut être dissipée.
• Distribution des mécanismes de défense : Le sang transporte des anticorps et des cellules tueuses, qui luttent contre les agents infectieux.
• Coagulation : Le sang contient des plaquettes et des facteurs de coagulation qui permettent de stopper les saignements en cas de rupture d'un vaisseau sanguin.

Composants du Système Cardiovasculaire

Les principaux composants du système cardiovasculaire sont : le cœur, les vaisseaux sanguins, le sang, les ganglions lymphatiques et la lymphe.

Cœur

Le cœur humain, comme celui des autres mammifères, possède quatre cavités : deux supérieures, appelées oreillettes, et deux inférieures, appelées ventricules. L'oreillette droite communique avec le ventricule droit par la valve tricuspide. L'oreillette gauche communique avec le ventricule gauche par la valve bicuspide ou mitrale. La fonction des valves cardiaques est d'assurer que le sang circule dans une seule direction, des oreillettes vers les ventricules.

Les cavités du cœur se contractent et se dilatent alternativement environ 70 fois par minute. La contraction de chaque cavité du myocarde (muscle cardiaque) est appelée systole. La relaxation, qui se produit entre deux systoles, est la diastole.

Activité électrique du cœur :

Image : Avancini & Favaretto. Biologie - Une approche évolutive et écologique. Vol 2. São Paulo, Moderna Ed, 1997.

Nœud sinusal (SA) ou stimulateur cardiaque : Région du cœur qui contrôle la fréquence cardiaque. Situé près de la jonction entre l'oreillette droite et la veine cave supérieure, il est composé d'un amas de cellules musculaires spécialisées. La fréquence des fibres musculaires rythmiques est d'environ 72 contractions par minute, tandis que le muscle auriculaire se contracte environ 60 fois par minute et le muscle ventriculaire environ 20 fois par minute. Le nœud sinusal ayant une fréquence rythmique plus rapide que les autres parties du cœur, ses impulsions se propagent aux oreillettes et aux ventricules, les stimulant à un rythme plus élevé. Le rythme du nœud sinusal devient ainsi le rythme de tout le cœur, c'est pourquoi on l'appelle le stimulateur cardiaque.

Système de Purkinje ou faisceau auriculo-ventriculaire : Le cœur possède un système de conduction spécialisé, appelé système de Purkinje ou faisceau auriculo-ventriculaire, composé de fibres musculaires cardiaques spécialisées ou fibres de Purkinje (faisceau de His ou myocytes auriculo-ventriculaires). Ces fibres transmettent les impulsions cardiaques à une vitesse environ six fois supérieure à celle du muscle cardiaque normal, soit environ 2 m/s contre 0,3 m/s.

Contrôle nerveux du cœur :

Bien que le cœur possède ses propres systèmes de contrôle intrinsèques et puisse continuer à fonctionner sans influences nerveuses, son efficacité peut être modifiée par les impulsions de régulation du système nerveux central. Le système nerveux est relié au cœur par deux ensembles de nerfs : les systèmes sympathique et parasympathique. La stimulation des nerfs parasympathiques entraîne :

• Diminution de la fréquence cardiaque
• Diminution de la force contractile du muscle auriculaire
• Diminution de la vitesse de conduction de l'influx dans le nœud auriculo-ventriculaire, augmentant le délai entre la contraction auriculaire et ventriculaire
• Diminution du flux sanguin dans les vaisseaux coronaires qui nourrissent le myocarde

La stimulation parasympathique diminue l'activité cardiaque, ce qui permet au cœur de se reposer en même temps que le reste du corps, préservant ainsi ses ressources.

La stimulation des nerfs sympathiques a des effets opposés :

• Augmentation du rythme cardiaque
• Augmentation de la force de contraction
• Augmentation du flux sanguin dans les vaisseaux coronaires pour répondre aux besoins accrus du muscle cardiaque

La stimulation sympathique augmente l'activité cardiaque, accroissant parfois sa capacité de pompage jusqu'à 100 %. Cet effet est nécessaire en cas de stress, d'exercice, de maladie, de chaleur excessive ou d'autres conditions nécessitant un flux sanguin rapide.

Les neurones postganglionnaires du système nerveux sympathique sécrètent principalement de la noradrénaline (neurones adrénergiques). La stimulation sympathique du cerveau favorise également la sécrétion d'adrénaline par les glandes surrénales. L'adrénaline est responsable de la tachycardie (accélération du rythme cardiaque), de l'augmentation de la pression artérielle et du rythme respiratoire, de l'augmentation de la sécrétion de sueur, du glucose sanguin et de l'activité mentale, ainsi que de la constriction des vaisseaux sanguins de la peau.

Le neurotransmetteur sécrété par les neurones postganglionnaires du système nerveux parasympathique est l'acétylcholine (neurones cholinergiques), qui a généralement des effets antagonistes à ceux des neurones adrénergiques. La stimulation parasympathique du cerveau favorise la bradycardie (ralentissement du rythme cardiaque), la diminution de la pression artérielle et du rythme respiratoire, la relaxation musculaire et d'autres effets antagonistes à ceux de l'adrénaline.

En général, la stimulation de l'hypothalamus postérieur augmente la pression artérielle et la fréquence cardiaque, tandis que la stimulation de l'aire préoptique de l'hypothalamus antérieur a des effets opposés, entraînant une diminution de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle. Ces effets sont transmis par les centres de contrôle cardiovasculaire de la partie inférieure du tronc cérébral, puis par le système nerveux autonome.

Circulation pulmonaire et circulation systémique

Vaisseaux sanguins

Il existe trois types de vaisseaux sanguins : les artères, les veines et les capillaires.

Artères

Les artères sont des vaisseaux à parois épaisses qui partent du cœur et transportent le sang vers les organes et les tissus du corps. Elles sont composées de trois couches :

• La couche interne, appelée endothélium, est formée d'une seule couche de cellules aplaties.
• La couche médiane est composée de muscles lisses.
• La couche externe est formée de tissu conjonctif riche en fibres élastiques.

Lorsque le sang est pompé par les ventricules et pénètre dans les artères, celles-ci se détendent et se dilatent, ce qui abaisse la pression artérielle. Si les artères ne se relâchaient pas suffisamment, la pression sanguine augmenterait, avec un risque de rupture des parois artérielles. Ainsi, chaque systole ventriculaire génère une onde de détente qui se propage dans les artères, du cœur jusqu'à l'extrémité des artérioles. Au cours de la diastole ventriculaire, la pression artérielle diminue. Une contraction des artères se produit alors, maintenant la circulation sanguine jusqu'à la systole suivante.

Capillaires sanguins

Les capillaires sont de petits vaisseaux qui relient les extrémités des artérioles aux veinules. La paroi des capillaires est constituée d'une seule couche de cellules, correspondant à l'endothélium des artères et des veines.

Lorsque le sang traverse les capillaires, une partie du liquide traverse la paroi des capillaires et les espaces entre les cellules voisines, les nourrissant et les oxygénant. Les cellules éliminent le dioxyde de carbone et d'autres excrétions dans le liquide extravasé, appelé liquide tissulaire. La majeure partie du liquide tissulaire est réabsorbée par les capillaires eux-mêmes et réintégrée dans le sang. Seuls 1 à 2 % du liquide déversé sur la portion artérielle du capillaire ne retournent pas à la portion veineuse. Ils sont collectés par un système parallèle au système circulatoire, le système lymphatique. Ce liquide est alors appelé lymphe et circule lentement dans les vaisseaux lymphatiques, équipés de valves.

Dans la partie artérielle du capillaire sanguin, la pression artérielle est supérieure à la pression osmotique du plasma, ce qui entraîne une sortie d'eau contenant des substances dissoutes. Dans la partie veineuse du capillaire, la pression artérielle est réduite, devenant inférieure à la pression osmotique du plasma, ce qui entraîne un retour de liquide dans le capillaire.

Veines

Les veines sont des vaisseaux qui ramènent le sang des organes et des tissus vers le cœur. La paroi des veines, comme celle des artères, est composée de trois couches. Cependant, la couche musculaire et la couche conjonctive sont moins épaisses que dans les artères correspondantes. De plus, contrairement aux artères, les veines les plus importantes possèdent des valves internes qui empêchent le reflux du sang et assurent sa circulation dans une seule direction.

Après avoir parcouru les artérioles et les capillaires, la pression artérielle diminue, atteignant des valeurs très faibles dans les veines. Le retour du sang vers le cœur est dû en grande partie à la contraction des muscles squelettiques qui compriment les veines, propulsant le sang vers le cœur. Grâce aux valves, le sang ne peut circuler que vers le cœur.

Sang

Le sang humain est composé d'un liquide jaunâtre, le plasma, et de fragments de cellules et de cellules, appelés éléments figurés.

Plasma

Éléments figurés

Production des globules rouges par la moelle osseuse : Hémocytoblaste → Érythroblaste basophile → Érythroblaste polychromatophile → Normoblaste → Réticulocyte → Érythrocyte.

Au cours des premières étapes, les cellules se divisent de nombreuses fois et changent de couleur en raison de la formation progressive d'hémoglobine. Au stade de normoblaste, le noyau de la cellule dégénère et devient un réticulocyte. C'est à ce stade que la cellule quitte généralement la moelle osseuse. Le réticulocyte contient encore de petits brins de réticulum endoplasmique et continue de produire de petites quantités d'hémoglobine. Cependant, le réticulum endoplasmique dégénère en un ou deux jours et la cellule devient mature : le globule rouge, qui circule dans le sang pendant environ 120 jours avant d'être détruit.

Destruction des globules rouges par la rate :

• La portion globine (groupe de protéines - composée d'acides aminés) est digérée et recyclée.
• L'hème (groupement prosthétique - composé d'atomes de fer) : le fer libéré par les cellules phagocytées est digéré et libéré dans le sang, pour être conduit vers la moelle osseuse (pour la production de nouveaux globules rouges) et le foie (pour la production de bilirubine, un pigment biliaire).

La réduction des globules rouges (érythropénie) ou la baisse de l'hémoglobine est appelée anémie, caractérisée par une fatigue et une insuffisance respiratoire. L'anémie peut avoir plusieurs causes :

• Anémies de carence : Résultent d'une carence de certains nutriments dans l'alimentation, tels que le fer (anémie ferriprive), la vitamine B12 (anémie pernicieuse) et l'acide folique.
• Anémies par saignement : Consécutives à une perte de sang provoquée par certaines maladies telles que l'amibiase, l'ankylostomiase, l'ulcère et la gastrite.

Anémies héréditaires : D'origine génétique. Dans la thalassémie ou"anémie méditerranéenn", il y a un déséquilibre dans la production des chaînes bêta de l'hémoglobine, entraînant une production insuffisante de molécules normales. La drépanocytose résulte d'une substitution d'un acide aminé unique dans la chaîne bêta (acide glutamique par la valine) de l'hémoglobine. Soumis à de faibles concentrations d'oxygène, les globules rouges acquièrent l'aspect d'une faucille et sont détruits.

• Aplasie médullaire : Due à des maladies qui compromettent la moelle osseuse rouge, entraînant une diminution de la production de globules rouges et d'autres cellules sanguines. Exemple : la leucémie.

L'augmentation du nombre de globules rouges (polyglobulie) se produit généralement par adaptation physiologique de l'organisme à l'altitude, où l'air est raréfié. La saturation en oxygène étant inférieure au niveau de la mer, la saturation de l'hémoglobine reste normale, ce qui entraîne une offre réduite d'oxygène aux tissus. En guise d'adaptation physiologique, les reins sécrètent de l'érythropoïétine, qui stimule la moelle osseuse à produire davantage d'hémoglobine et de globules rouges. L'augmentation de ces cellules accroît la capacité de capter l'oxygène de l'air.

Leucocytes (globules blancs) : Cellules spécialisées dans la défense de l'organisme, luttant contre les virus, les bactéries et autres envahisseurs.

On parle d'hyperleucocytose lorsque le nombre de leucocytes dépasse 10 000/mm³ de sang, et de leucopénie lorsqu'il descend en dessous de 2 000/mm³ de sang. Dans la leucémie (cancer des globules blancs), on trouve plus de 100 000 leucocytes/mm³ de sang. La leucocytose est généralement due à une infection, tandis que la leucopénie prédispose l'organisme aux infections.

Les leucocytes sont également produits dans la moelle osseuse et sont présentés dans le tableau suivant :

Les monocytes peuvent traverser les vaisseaux sanguins par diapédèse (migration des cellules de défense dans les vaisseaux sanguins) et se loger dans d'autres tissus, donnant naissance à différents types de cellules, qui ont en commun une grande capacité de phagocytose : dans les tissus conjonctifs, ils donnent naissance aux macrophages, dans le foie, aux cellules de Kupffer, dans le tissu nerveux, aux cellules microgliales.

L'hémocytopoïèse (hématopoïèse) est le processus de formation, de maturation et de libération des cellules sanguines dans la circulation sanguine. Le tissu conjonctif hémocytopoïétique, ou tissu réticulaire, produit deux lignées de cellules sanguines : les globules blancs et les globules rouges. Ce tissu est présent dans la rate, le thymus et les ganglions lymphatiques, et est appelé tissu lymphoïde. Dans la moelle osseuse rouge, il est appelé tissu myéloïde et occupe les espaces entre les lamelles osseuses qui forment l'os spongieux.

Les cellules sanguines sont issues de cellules souches pluripotentes de la moelle osseuse rouge, qui, par prolifération active, peuvent produire deux lignées cellulaires différentes : la lignée lymphoïde et la lignée myéloïde.

La lignée lymphoïde donne naissance aux lymphocytes, tandis que la lignée myéloïde produit les globules rouges, les autres leucocytes et les plaquettes.

Plaquettes ou thrombocytes : Petits disques ronds ou ovales d'environ 2 µm de diamètre qui participent au processus de coagulation sanguine. Ce sont des fragments de mégacaryocytes, de très gros globules blancs formés dans la moelle osseuse. Les mégacaryocytes se désintègrent en plaquettes tout en restant dans la moelle osseuse, après avoir libéré les plaquettes dans le sang. La concentration normale de plaquettes dans le sang est d'environ 200 000 à 400 000 par millilitre de sang.

La thrombopénie est une diminution du nombre de plaquettes circulantes, ce qui prédispose le patient à de nombreuses petites taches hémorragiques dans la peau et les tissus profonds, car la méthode de tamponnement des plaquettes pour arrêter les petits saignements vasculaires devient inefficace. Les personnes atteintes de thrombopénie ont également tendance à saigner de la même manière que les hémophiles. La thrombopénie peut être d'origine génétique, mais la majorité des cas résulte d'un empoisonnement (toxines, pesticides) ou de médicaments.

La thrombocytose est une augmentation du nombre de plaquettes circulantes, ce qui peut entraîner la formation de thrombus (caillots) et prédisposer à la thrombose, c'est-à-dire à la solidification du sang dans le cœur ou les vaisseaux. Elle est généralement d'origine génétique.

Coagulation

Mécanismes de l'hémostase (prévention de la perte de sang) :

(1) Spasme vasculaire : Immédiatement après la rupture ou l'interruption d'un vaisseau sanguin, une vasoconstriction (contraction) du vaisseau sanguin lésé se produit. (2) Formation d'un clou plaquettaire : Accumulation de plaquettes pour former un clou plaquettaire au niveau du vaisseau endommagé (adhésion des plaquettes au site de la lésion et adhésion des plaquettes entre elles).

(3) Coagulation sanguine : Activation de substances de la paroi vasculaire lésée et des plaquettes (parmi lesquelles l'enzyme thromboplastine) qui déclenchent une chaîne complexe de réactions chimiques en cascade. En présence d'ions calcium, ces réactions aboutissent à la conversion de la prothrombine, une protéine plasmatique, en thrombine, une enzyme active. La thrombine convertit ensuite le fibrinogène en fibrine, qui forme un réseau de filaments emprisonnant les plaquettes, les cellules sanguines et le plasma, formant ainsi un caillot.

La synthèse de certains facteurs de coagulation (par exemple, la prothrombine) dans le foie dépend de la vitamine K. Une carence en vitamine K peut donc provoquer des saignements. De même, la conversion de la prothrombine en thrombine nécessite la présence d'ions calcium. Par conséquent, un manque de vitamine K et/ou de calcium peut compromettre la coagulation sanguine, entraînant une tendance à saigner.

Remarque : Les facteurs de coagulation sanguine (environ 12) sont pour la plupart des formes inactives d'enzymes protéolytiques. Une fois transformées en leur forme active, leurs réactions enzymatiques provoquent des réactions successives dans la cascade de la coagulation.

(4) Régénération : Croissance de tissu fibreux dans le caillot sanguin pour combler le trou dans le vaisseau.

L'hémophilie est une maladie héréditaire qui affecte la coagulation sanguine en raison de la non-production de certains facteurs de coagulation. Comme la coagulation est une réaction en cascade, l'absence de n'importe quel élément peut entraîner une interruption du processus.

Bibliographie

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