On apprend, la plupart du temps, que le sang circule à l'intérieur d'un réseau fermé comme celui des humains. Toutefois, tous les animaux n'ont pas un système clos. Les Arthropodes, par exemple, ont un système circulatoire ouvert, c'est-à-dire que le sang n'est pas confiné dans un réseau de vaisseaux. Chez ces organismes, il n'y a pas de distinction entre le sang et le liquide interstitiel. On appelle ce liquide hémolymphe. Cette dernière est incolore et ne contient pas de globules sanguins. L'hémolymphe est propulsée par les mouvements du corps et par la contraction de plusieurs coeurs. Elle sort d'un vaisseau pour se diriger dans des cavités nommées sinus qui baignent les organes internes. Puis elle entre dans un autre vaisseau par des ostioles. Ces derniers possèdent des valves qui empêche l'hémolymphe de revenir en arrière.
Figure 1: Modèle d'un système circulatoire ouvert |
Figure 2: Système circulatoire ouvert chez un insecte Source: Biodidac |
Dans un système circulatoire clos, le sang circule uniquement dans des vaisseaux. Un ou plusieurs coeurs pompent le sang dans de grands vaisseaux qui se divisent ensuite en plus petits. Le sang est distinct du liquide interstitiel. Un échange doit donc avoir lieu entre le sang et le liquide interstitiel qui baigne les cellules des tissus.
Les Vertébrés possèdent un système circulatoire clos de même que certains Invertébrés comme les calmars, les pieuvres et le ver de terre. Chez ce dernier, on trouve 3 vaisseaux principaux, un dorsal et deux ventraux. Le vaisseau dorsal joue le rôle de coeur principal et pousse le sang vers l'avant. Cinq paires de gros vaisseaux jouent le rôle de coeurs latéraux et propulsent le sang dans les vaisseaux ventraux.
Figure 3: Modèle d'un système circulatoire clos |
Figure 4: Circulation sanguine chez le ver de terre Source: Biodidac |
Chez les Vertébrés, le système circulatoire comprend un coeur et des vaisseaux classés en artères, veines et capillaires. Le coeur comprend 1 ou 2 ventricules et 1 ou 2 oreillettes. Le sang entre dans le coeur par les oreillettes et en ressort par les ventricules.
Tableau1: Comparaison des coeurs de différentes classes de Vertébrés
Poissons |
Amphibiens |
|
|
Reptiles |
Reptiles (Crocodiliens), Oiseaux et Mammifères |
|
|
L'anatomie du coeur détermine la circulation sanguine. En effet, le coeur des Poissons n'a qu'une seule entrée. Le sang converge dans l'unique oreillette d'où il est propulsé dans un ventricule avant de sortir du coeur. Le sang des Poissons doit d'abord passer par les branchies avant de se rendre aux autres organes. Les coeurs possédant un côté gauche et un côté droit, plus ou moins bien séparés, sont associés à une double circulation. Une première se rend à l'organe d'échange gazeux (circulation pulmonaire) puis revient vers le coeur avant que ce dernier propulse le sang dans toutes les autres parties du corps (circulation systémique). Cette double circulation est plus efficace que celle des Poissons parce que la pression sanguine diminue lorsque le sang traverse un lit de capillaires. Le sang qui quitte les branchies des Poissons voyage donc moins vite que lorsqu'il quitte le coeur, rendant plus difficiles les échanges gazeux avec les tissus.
Tableau 2: Circulations sanguines chez différentes classes de Vertébrés
Poissons |
Amphibiens |
|
|
Reptiles |
Reptiles (Crocodiliens), Oiseaux et Mammifères |
|
|
| La paroi du coeur humain est composée de tissu musculaire cardiaque. L'intérieur des cavités est tapissé d'endothélium nommé endocarde. L'épicarde recouvre le tissu musculaire. Le coeur possède 2 oreillettes et 2 ventricules. Les côtés droit et gauche du coeur sont séparés par des cloisons (septums). Le côté droit reçoit le sang vicié provenant des organes du corps et le pousse vers les poumons où il sera oxygéné. Le côté gauche reçoit le sang oxygéné en provenance des poumons et le propulse vers les autres organes du corps. Entre les différents compartiments du coeur, on trouve des valves qui empêchent le sang de revenir en arrière lors d'une contraction cardiaque. |  |
Figure 5: Coeur humain
Les valves auriculo-ventriculaires séparent les oreillettes des ventricules. Celle du côté gauche possède 2 cuspides (bicuspide) alors que celle du côté droit en possède 3 (tricuspide).
Figure 6: Valve auriculo-ventriculaire |
Voyez quelques films montrant le mouvement des différentes valves: Valve bicuspide (724 Ko, avec permission) Valve tricuspide (732 Ko, avec permission) Cordages tendineux (740 Ko, avec permission) Valve semi-lunaire pulmonaire (740 Ko, avec permission) |
Les valves semi-lunaires se trouvent à la jonction des ventricules et des gros conduits sortant du coeur (tronc pulmonaire et aorte).
Une révolution cardiaque comprend une systole (contraction) et une diastole (relâchement). La durée moyenne d'une révolution est de 0,8 seconde. Lors de la systole ventriculaire, les valves auriculo-ventriculaires se ferment. Durant la diastole ventriculaire, les valves semi-lunaires se ferment à leur tour. La fermeture des valves produit un bruit caractéristique. C'est le fameux PO-POUM que nous entendons lorsque nous écoutons le coeur. Le premier bruit est dû à la fermeture des valves auriculo-ventriculaires et le deuxième est dû à la fermeture des valves semi-lunaires.
Le rythme cardiaque (pouls) peut varier d'une personne à l'autre. Il se situe en moyenne entre 60 et 80 battements/minute. Le rythme varie aussi en fonction de l'espèce. Voici, à titre d'exemple, quelques données.
Espèce |
Rythme cardiaque (batt./minute) |
Baleine |
9 |
Éléphant |
25 |
Phoque en plongée |
10 |
Phoque sur terre |
140 |
Colibri |
1200 (en vol) |
Musaraigne |
600 |
Moineau |
500 |
Un électrocardiogramme (ECG) représente l'activité électrique du coeur. Pour qu'il y ait contraction ou relâchement, les cellules musculaires du coeur doivent subir des modifications électrochimiques. Un influx nerveux arrive au noeud sinusal de l'oreillette droite. Les cellules adjacentes se dépolarisent et cette dépolarisation se poursuit dans toutes les cellules des deux oreillettes par les jonctions ouvertes. Les oreillettes se contractent. La dépolarisation rejoint le noeud auriculo-ventriculaire qui la transmet aux cellules des ventricules qui se contractent à leur tour. Les cellules dépolarisées se repolarisent ensuite. Lors de la repolarisation, les oreillettes et les ventricules se relâchent. La repolarisation des oreillettes a lieu durant la dépolarisation des ventricules. C'est pour cette raison qu'on ne la voit pas sur un ECG normal comme celui illustré ci-dessous.
Figure 7: Électrocardiogramme |
P = Dépolarisation des oreillettes Complexe QRS = Dépolarisation des ventricules T = Repolarisation des ventricules
|
Figure 8: Dépolarisation dans le coeur (D'après Campbell)
Le bulbe rachidien abrite des centres cardiaques rattachés aux systèmes nerveux sympathique et parasympathique. Le S.N. sympathique augmente la force de contraction du coeur ainsi que son rythme tandis que le S.N. parasympathique diminue le rythme cardiaque. Certains facteurs externes stimulent le S.N. sympathique tels le stress, la peur, la chaleur et l'anxiété.
L'adrénaline, la noradrénaline, la thyroxine et le glucagon augmentent la force de contraction du coeur ainsi que sa fréquence. Le calcium a aussi ces effets.
Les vaisseaux sanguins se divisent en 3 grands réseaux:
Les artères et les artérioles apporte le sang du coeur aux organes. Les veines et veinules font l'inverse c'est-à-dire qu'elles ramènent le sang des organes au coeur. Les capillaires sont responsables des échanges entre le sang et les cellules des organes. |
|
La paroi des vaisseaux sanguins peut contenir jusqu'à 3 tuniques (couches de tissus) différentes. Les plus gros vaisseaux comme les artères et les veines en possèdent 3 alors que les capillaires n'en possèdent qu'une seule.
La tunique interne, aussi appelée intima ou endothélium est formée d'une seule couche de cellules s'imbriquant les unes dans les autres et qui reposent sur la lame basale. Dans les vaisseaux dont le diamètre est supérieur à 1 mm, on trouve aussi une couche sous-endothéliale composée de tissu conjonctif lâche et qui recouvre la lame basale.
La tunique moyenne, ou média, est composée de cellules musculaires lisses enroulées autour du vaisseau ainsi que des feuillets d'élastine. Cette tunique permet la vasodilatation et la vasoconstriction. Dans les artères, la tunique moyenne est généralement la plus épaisse.
La tunique externe aussi appelée externa ou adventice, est formée de tissu conjonctif qui protège et renforce les vaisseaux. On y trouve également des neurofibres et des vaisseaux lymphatiques. Dans les gros vaisseaux, elle comprend également de petits vaisseaux sanguins (vasa vasorum qui veut dire «vaisseaux des vaisseaux») servant à nourrir les cellules des tissus externes.
| Le réseau artériel comprend les artères et les artérioles. Les artères possèdent trois tuniques. La tunique moyenne y est très développée. Les plus grosses artérioles présentent elles aussi 3 tuniques. Toutefois, chez les plus petites, il n'y a que la tunique interne entourée de quelques fibres musculaires lisses. |
Figure 9: Petite artériole |
Il existe 3 types de capillaires.
 |
 |
 |
Figure 10: Les capillaires continus
L'endothélium est entièrement recouvert de la lame basale. Les cellules endothéliales sont attachées par des jonctions serrées. On les trouve dans la peau, dans les muscles et dans l'encéphale où ils forment la barrière hémato-encéphalée. |
Figure 11: Les capillaires fenestrés Ils présentent des pores ovales. Ils sont plus perméables que les capillaires continus. On les trouve dans les reins, l'intestin grêle et les glandes endocrines. |
Figure 12: Les capillaires discontinus ou sinusoïdes En plus de présenter des pores ovales, leur lame basale est incomplète. Les grosses molécules et les globules sanguins peuvent les traverser. On les trouve dans la rate, la moelle osseuse, le foie et certaines glandes endocrines.
|
| Le réseau veineux comprend les veinules et les veines. Les plus grosses veinules possèdent 1 ou 2 couches de cellules musculaires lisses et une mince tunique externe. Les veines sont constituées de 3 tuniques. Toutefois, leurs parois sont plus minces et moins rigides que celles des artères. La tunique moyenne est mince et la tunique interne forme des valvules qui ressemblent aux valves semi-lunaires de l'aorte et du tronc pulmonaire, et qui empêchent le reflux du sang. Toutefois, on ne trouve ces valvules que dans les veines des membres. Elles sont absentes dans la cavité abdominale. |  |
La pression sanguine dépend de 2 facteurs:
Cette dernière est déterminée par la viscosité du sang, la longueur et le diamètre des vaisseaux. La pression est très forte dans l'aorte puis elle diminue au fur et à mesure que l'on s'éloigne du coeur. Dans les veines caves, la pression est nulle. Le retour veineux est alors assuré par la pompe musculaire et la pompe respiratoire.
Les facteurs agissant sur le débit cardiaque ou la résistance périphérique ont automatiquement un effet sur la pression sanguine. Facteurs nerveuxDans le bulbe rachidien on trouve un centre vasomoteur appartenant au S.N. sympathique. Lorsqu'il est stimulé, il agit sur les artérioles et provoque leur vasoconstriction. Il est contrôlé par des barorécepteurs, des chimiorécepteurs, l'hypothalamus, le cerveau et certaines hormones. |
 |
Hormone |
Organe sécréteur |
Effet |
Adrénaline et noradrénaline |
Médullosurrénales |
Vasoconstriction |
Facteur natriurétique auriculaire (FNA) |
Oreillettes |
|
Hormone antidiurétique (ADH) |
Neurohypophyse |
|
Substance |
Effet |
Angiotensine II (dans le sang) |
|
Substances inflammatoires comme l'histamine |
|
Endothéline (endothélium des vaisseaux) |
|
Facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) (endothélium) |
|
Monoxyde d'azote (NO) (endothélium) |
|
Le sang est un tissu conjonctif. Il assure principalement 3 grandes fonctions:
|
|
Le sang est composé d'une partie liquide, le plasma (55%) , et d'une partie solide, les éléments figurés (45%) .
Le plasma est constitué principalement d'eau (90%) et de plus de 100 solutés comprenant les nutriments, les sels, les gaz, les hormones, les protéines et les déchets. Les protéines plasmatiques participent aux réactions de coagulation et de défense, de même qu'au maintien du pH et du volume sanguin.
Les éléments figurés comprennent les érythrocytes (globules rouges), les leucocytes (globules blancs) et les plaquettes.
Les érythrocytes sont des globules ayant perdu leur noyau d'où leur forme de beigne. Ils contiennent une très grande quantité d'hémoglobine servant à transporter les gaz. Ils sont produits par des cellules souches dans la moelle osseuse rouge sous le contrôle d'une hormone, l'érythropoïétine (voir figure 14) . Ils vivent environ 100 à 120 jours dans le sang, après quoi ils sont détruits par les macrophages, particulièrement ceux de la rate.
Les leucocytes, ou globules blancs, sont en fait un groupe de cellules classées en 2 catégories: les granulocytes et les agranulocytes. Ils sont beaucoup moins nombreux que les érythrocytes. Les granulocytes ont tous un noyau plurilobé et présentent des granulations cytoplasmiques. Ils comprennent les neutrophiles, les éosinophiles et les basophiles. Les agranulocytes ne possèdent pas de granulations cytoplasmiques. Leur noyau peut être sphérique ou en forme de U. Ils comprennent les lymphocytes et les monocytes. Tous les leucocytes jouent un rôle dans la défense de l'organisme (voir le tableau suivant). Ils vivent en moyenne moins longtemps que les érythrocytes. Comme ces derniers, ils sont produits par des cellules souches dans la moelle osseuse rouge (voir figure 14).
| Leucocyte | Photo | Illustration | Fonction |
Granulocytes
|
|
|
Phagocytose des bactéries |
|
 |
 |
Destruction des vers parasitaires et des complexes antigènes-anticorps; inactivation de certaines substances reliées à la réaction inflammatoire. |
|
 |
 |
Libération de l'histamine reliée à la réaction inflammatoire; rôle dans la coagulation. |
Agranulocytes
|
|
|
Attaque directe des cellules; production d'anticorps. |
|
 |
 |
Transformation en macrophages; phagocytose. |
Finalement, les plaquettes, appelées aussi thrombocytes, ne sont pas réellement des cellules mais plutôt des fragments cytoplasmiques. Elles jouent un rôle dans la coagulation sanguine et la réparation des vaisseaux sanguins. Leur production est régulée par l'hormone thrombopoïétine. Elles vivent entre 5 et 10 jours au bout desquels elles sont remplacées par de nouvelles plaquettes issues des cellules souches de la moelle osseuse rouge.
|
Figure 14: Différenciation des cellules sanguines (Image: Wikipédia) |
Figure 15: Cellules sanguines au microscope électronique (Bruce Wetzel. Harry Schaefer, avec permission) |
La coagulation fait suite à une lésion dans la paroi des vaisseaux sanguins. Lorsque l'endothélium est lésé, le sang entre en contact avec le tissu conjonctif des vaisseaux. Les plaquettes collent alors aux fibres de collagène du tissu conjonctif, et libèrent des médiateurs chimiques qui rend les plaquettes voisines collantes. Un clou plaquettaire apparaît lorsque les plaquettes s'agglutinent autour de la lésion pour former un bouchon afin d'éviter une trop grande perte de sang.
La formation de fibrine fait suite à une cascade de réactions chimiques débutant avec la libération de médiateurs chimiques provenant, et des plaquettes, et des cellules endothéliales lésées. En bout de ligne, cette cascade produit la thrombine qui, à son tour, active la transformation de fibrinogène (protéine plasmatique inactive) en fibrine (forme active de la protéine). Les filaments de fibrine tissent alors un caillot servant à emprisonner les globules sanguins et à arrêter le saignement. Par la suite, les filaments de fibrine se contractent, rapprochant les parois de l'ouverture et permettant la réparation permanente du vaisseau.
Figure 16: Coagulation sanguine |
 |
Pages à lire dans le Campbell: 939 à 956
Site avec plusieurs vidéoclips des valves auriculo-ventriculaires, du tronc pulmonaire et de l'aorte. Vous y trouverez aussi des clips montrant les cordages tendineux, l'intérieur des oreillettes, etc.
Site de biologie générale
En anglais toutefois.
Site relié au livre de Raven et al. Chapitre 44 portant sur la circulation et la respiration animales.
Le système cardiovasculaire virtuel.
Petit site pour réviser l'anatomie. Choisissez le système que vous désirez réviser.
Cardiac Bioelectricity and Arrhythmias
Cliquez sur le bouton «Rythms» pour voir diverses animations.
Animation fonctionnement du coeur
En anglais
© TOUS DROITS RÉSERVÉS - Chantal Proulx
Dernière mise à jour le 17 février, 2009
