Le cœur et la circulation sanguine humaine

1 La circulation sanguine

L'Homme, comme tous les vertébrés, possède un système circulatoire clos, contrairement à son système vasculaire lymphatique: le sang part du cœur en empruntant les artères puis les artérioles, il traverse le réseau capillaire soit au niveau des poumons (petite circulation ou circulation pulmonaire), soit au niveau des autres organes (grande circulation ou circulation systémique), puis il retourne au coeur par les veinules puis les veines. Les artères sont donc des vaisseaux sanguins qui vont du cœur vers les organes, les veines ramenant inversement le sang des organes vers le cœur. Dans la grande circulation, les artères, partant du ventricule gauche, transportent donc du sang oxygéné rouge et les veines, revenant à l'oreillette droite, transportent du sang carbonaté bleu. Par contre, dans la petite circulation, les artères pulmonaires, partant du ventricule droit, transportent du sang carbonaté vers les poumons, et les veines pulmonaires ramènent à l'oreillette gauche du sang oxygéné.

Dans la grande circulation, les organes sont généralement vascularisés par une artère provenant d'une ramification de l'aorte qui part du ventricule gauche, et dont le qualificatif rappelle le nom de l'organe (artère rénale pour "artère du rein", artère humérale pour "artère de l'humérus", etc.). De façon comparable, les veines semblablement nommées se jettent dans les veines caves inférieure ou supérieure qui ramènent le sang vers l'oreillette droite.

Nomenclature des principales artères et veines du corps humain.

Le sang qui pénètre dans le foie provient de deux sources: l'artère hépatique apporte du sang oxygéné par la circulation systémique, et la veine porte hépatique apporte du sang carbonaté mais riche en nutriments, provenant des organes digestifs. Le système porte hépatique rassemble le sang veineux venant de l'estomac (via la veine gastrique), du pancréas (via la veine pancréatique), de la vésicule biliaire (via la veine cystique), de l'intestin (via les veines mésentériques) et aussi de la rate (via la veine splénique). Le foie contrôle les nutriments ainsi apportés, emmagasine le glucose (sous forme de glycogène) et filtre certaines substances nocives comme l'alcool ou la caféine ou la théobromine du cacao. Enfin, le sang quitte le foie par la veine sus-hépatique, qui se jette dans la veine cave inférieure.

Circulation sanguine chez l'Homme (d'après Campbell, modifié).

2 Le coeur

2.1 Rôle du coeur

Le cœur est un muscle creux, une pompe composée de tissu musculaire, qui recueille sans cesse le sang et le propulse dans les artères. Il est composé de quatre chambres (deux oreillettes et deux ventricules), équipées de valvules qui empêchent les reflux: le sang ne peut donc, sous l'effet des battements cardiaques, circuler que dans un seul sens. Le cœur se contracte très régulièrement et la continuité de ses battements est essentielle à la vie: un arrêt de la pulsation cardiaque est l'un des signes les plus évidents d'un décès. Ces pulsations, qui permettent à du sang frais, oxygéné, d'irriguer nos organes, ne peut s'arrêter, même durant une période très courte: certains organes peuvent survivre à une brève interruption des pulsations cardiaques, d'autres non. C'est le cas du cerveau, qui est extrêmement sensible à toute anomalie circulatoire: 5 secondes d'interruption de son irrigation suffisent à diminuer sa teneur en oxygène au point de provoquer une perte de conscience; 5 minutes suffisent à entraîner la mort d'un grand nombre de cellules nerveuses; après 10 minutes d'interruption de l'irrigation sanguine du cerveau, l'organe est endommagé de façon irréversible et la mort s'ensuit.

Anatomie du coeur (d'après l'Encyclopédie Larousse).

2.2 Les battements cardiaques

2.2.1 Origine de la pulsation cardiaque

Normalement et au repos, le cœur se contracte environ 70 fois par minute, période au cours de laquelle il chasse 5 litres de sang, volume sanguin total d'un Homme. La contraction du cœur se fait d'une manière intrinsèque, c'est-à-dire qu'aucune stimulation d'origine nerveuse n'intervient. Une cellule musculaire cardiaque isolée continue à battre spontanément et rythmiquement. Ensemble, les cellules musculaires constituent la paroi musculeuse du cœur ou myocarde. Alors que la masse du cœur n'excède pas 0,5 % de la masse du corps, il prélève 10 % de la consommation totale d'oxygène; il est alimenté en oxygène et nutriments par les vaisseaux coronaires, qui forment autour de lui une sorte de couronne.

Le battement cardiaque est sous le contrôle d'un pacemaker, sorte de groupement de cellules du myocarde qui constituent le nœud sinusal ou nœud sino-auriculaire, situé à même la paroi du haut de l'oreillette droite. Le nœud SA donne naissance à une onde d'excitation tous les 85/100 de seconde. Cette onde parcourt rapidement le tissu musculaire des deux oreillettes, qui se contractent d'abord lorsque les ventricules sont au repos. Puis l'onde gagne le second nœud, le nœud auriculo-ventriculaire (ou nœud AV) situé plus bas entre les deux oreillettes, lequel transmet l'onde d'excitation aux parois des deux ventricules via le faisceau auriculo-ventriculaire puis les fibres de Purkinje. Lorsque les ventricules se contractent, les oreillettes sont au repos. Le bruit du coeur provient de la brusque fermeture des valvules à chaque contraction.

Etapes de la progression de la contraction cardiaque et composantes correspondantes d'un électrocardiogramme (d'après Campbell, modifié).

2.2.2 Régulation du rythme cardiaque

Bien que le cœur génère son propre rythme contractile (le pouls), celui-ci est régulé par le système nerveux et deux hormones :

• l'adrénaline et la noradrénaline, hormones sécrétées par les glandes surrénales en cas de peur ou de colère, augmentent le rythme des contractions cardiaques; la noradrénaline est aussi libérée par les fibres nerveuses sympathiques arrivant au myocarde,
• l'acétylcholine, substance libérée par les nerfs parasympathiques, agit au contraire sur le cœur en ralentissant le pouls.

Le rythme cardiaque varie de 70 battements par minutes (au repos) à 180, voire 210 battements par minute lors d'efforts intenses.

2.3 La circulation sanguine cardiaque

Le cœur pompe le sang grâce à une série de systoles (contractions) et diastoles (relâchements) des oreillettes et ventricules. La circulation sanguine étant à sens unique, les valvules ont pour but d'empêcher le sang de revenir en arrière: la valvule tricuspide sépare l'oreillette droite du ventricule droit, la valvule mitrale sépare l'oreillette gauche du ventricule gauche et les valvules sigmoïdes sont situées entre les ventricules et les artères (les valvules aortique ou pulmonaire par exemple); il n'y a pas de valvules entre les veines et les oreillettes.

Chemin parcouru par le sang dans le cœur (d'après Tortora et Anagnostakos).

Anatomie du coeur et flux sanguin cardiaque.

Décomposons les différentes phases d'un cycle de contractions cardiaques :

• le myocarde étant dans sa phase de décontraction, la pression sanguine est plus élevée dans les artères que dans le cœur en diastole, de sorte que les valvules sigmoïdes sont fermées; entre-temps les oreillettes se remplissent de sang provenant des veines;
• le sang se trouvant dans les oreillettes ouvre les valvules tricuspide et mitrale et pénètre dans les ventricules;
• la stimulation produite par le nœud SA provoque la contraction des oreillettes: de ce fait, les ventricules reçoivent encore plus de sang;
• la stimulation contractile atteint le nœud AV, ce qui provoque la contraction des ventricules: cette systole ferme les valvules tricuspide et mitrale ;
• la pression dans les ventricules devient tellement élevée que les valvules sigmoïdes s'ouvrent: le sang afflue dans les artères.

Schémas illustrant les différentes phases de systole et diastole cardiaques.

2.4 La tension sanguine

La tension sanguine est la pression avec laquelle le sang est propulsé dans le système vasculaire sous l'impulsion du coeur. Le sang est continuellement sous pression dans le réseau artériel et veineux, que le muscle du coeur soit en phase de contraction (=systole) ou en phase de repos entre deux contractions (=diastole).

La tension sanguine se mesure à l'aide d'un sphygmomanomètre et d'un stéthoscope. Elle est exprimée par deux valeurs (par exemple 13-7): la plus élevée (par exemple 13 cm de mercure) est la pression sanguine en systole, la moins élevée (par exemple 7 cm de mercure) celle en diastole.

Positionnement du sphygmomanomètre (d'après P. Vincent, 1978, adapté).

Sur le bras d'un patient assis, on place, à hauteur du coeur, un brassard constitué d'un manchon gonflable à l'aide d'une poire en caoutchouc, et relié à un manomètre maintenu à hauteur du coeur du patient. Un stéthoscope placé en aval du brassard (c'est-à-dire plus loin du coeur que le brassard), dans le pli du coude, permet de contrôler le pouls. On gonfle le manchon jusqu'à empêcher le sang de passer cet obstacle. A ce moment, le pouls n'est plus perceptible à l'aide du stéthoscope. On laisse ensuite doucement s'échapper l'air du manchon, en pressant la vis de décompression, jusqu'à entendre le pouls. A cet instant, la pression lue sur le manomètre, et que le brassard impose à l'artère du bras, est légèrement inférieure à la pression systolique. Le sang ne passe le brassard pressurisé qu'en systole, l'artère restant fermée durant la diastole. Si l'on continue ensuite à faire baisser la pression du manchon, le bruit du pouls s'intensifie, puis, brusquement, devient moins audible. La pression lue à ce moment précis est la pression diastolique car, dès que la pression du brassard est inférieure à la pression en diastole, le sang passe continuellement au-delà du brassard.

Les pressions sanguines sont mesurées en mm ou cm de mercure, soit la pression qu'il faut communiquer au mercure pour qu'il monte, dans une colonne, à une hauteur exprimée en millimètres ou en centimètres. La pression sanguine moyenne et l'écart entre les pressions systolique et diastolique diminuent à mesure que l'on s'éloigne de l'aorte. Dans les veines, la pression demeure à peine suffisante pour ramener le sang au coeur. Le flux sanguin veineux est aussi assuré par la contraction des muscles qui poussent le sang d'une valvule veineuse à une autre.

Si l'on mesure les pressions sanguines moyennes à la base de l'aorte (donc au niveau du coeur) chez différents mammifères, on constate de grandes différences entre les espèces. Mais si l'on calcule les pressions sanguines moyennes au niveau du cerveau, en soustrayant de la pression aortique la pression du sang existant entre le cerveau et le coeur (en tenant compte de la différence de niveau entre ces deux organes et de la masse volumique du sang égale à 1,055 kg/dm³), on constate qu'il y règne chez les différences espèces des pressions sanguines comparables.

Pressions moyennes aortiques (mesurées) et cérébrales (calculées), exprimées en cm de mercure, chez l'Homme, la vache et la girafe (inspiré de Patterson et al., Ann. N. Y. Acad. Sci., 127; 393, 1965).

3 Les accidents cardiaques et les problèmes vasculaires

3.1 L'infarctus du myocarde

En construction.