Cours2Médecine: Appareil circulatoire

Appareil circulatoire :

I. Généralités :

L'appareil circulatoire est constitué par :
·    un élément moteur : le cœur ainsi que
·    des vaisseaux, désignant des canaux :
-    efférents ou artères (le sang qu'ils contiennent quitte le cœur);
-    afférents ou veines (ces dernières ramènent le sang au cœur);
-    capillaires : unissant les artères et les veines.

Cet appareil, disposé en circuit fermé, assure l'endiguement et la propulsion, à travers tout le corps, du sang et de la lymphe. Ceci fait distinguer :
· une circulation sanguine.
· une circulation lymphatique.

L'appareil circulatoire, entièrement clos, est tapissé intérieurement par une couche cellulaire continue ou endothélium, qui dans les capillaires, sépare le sang de la lymphe interstitielle des espaces conjonctifs.

II. Capillaires sanguins :

A. Définition :

Ils doivent être définis comme le lieu d'échanges entre le sang et les tissus(il s'agit donc d'une définition avant tout physiologique).les capillaires se présentent comme des tubes réguliers , anastomoses en réseaux. Leur calibre varie de 05-06µm à 20-30µm et peut présenter des variations fonctionnelles (pour un calibre donné).

B. structure générale (microscopie optique) : Leur paroi comprend trois éléments :

1) Endothélium :

L'endothélium est formé de cellules endothéliales plus ou moins aplaties, de 1 à 3 µm d'épaisseur étirées dans le sens du courant sanguin.
Le noyau ovoïde, généralement en saillie dans la lumière est bien colorable et ne possède pas de nucléole.
Le cytoplasme paraît :
· plus ou moins granuleux dans la région périnucléaire;
· amorphe dans la région aplatie de la cellule.

2) Membrane basale :

La membrane basale est doublée extérieurement par des fibres de réticuline. Elle est considérée comme l'élément de résistance mécanique de la paroi capillaire. On observe une fragilité des capillaires au cours du scorbut (avitaminose) du fait d'une altération de la membrane basale.

3) Couche péricapillaire ou périthélium :

C'est une couche cellulaire discontinue faite de péricytes. Ces derniers sont des cellules dérivant de cellules souches mésenchymateuses et qui sont englobées dans des dédoublements de la membrane basale.
En dehors de la paroi du capillaire (au sens strict du terme), on peut y trouver diverses cellules conjonctives (fibrocytes, macrophages, mastocytes, cellules adipeuses) ainsi que des fibres.

Quelques remarques :
·    les capillaires dits sinusoïdes (ex.: capillaires radiés du foie) n'ont pas de membrane basale et les cellules endothéliales sont au contact des fibres de réticuline.
·    en technique spéciale, l'imprégnation au nitrate d'argent révèle une mince bande colorée en noir entre les cellules endothéliales.
·    les techniques histochimiques montrent du glycogène et de la phosphatase alcaline dans l'endothélium et des mucopolysaccharides dans la membrane basale.

C. Microscopie électronique : L'ultrastructure des capillaires permet d'en distinguer trois types :
·    les capillaires continus;
·    les capillaires fenêtrés;
·    les capillaires sinusoïdes ou discontinus.

    1) Capillaires continus :
Ce sont les plus répandus (Il sera donc considéré comme type de description). On les trouve au niveau de plusieurs tissus ou organes dont : la peau, le muscle, les poumons, le tube digestif, etc.
Dans ce type de capillaires :
·    l'endothélium est continu;
·    la membrane basale est continue.
Du point de vue de la structure, les cellules endothéliales :
·    sont en contact étroit et possèdent des chevauchements de leurs bords libres ainsi que des desmosomes;
·    sont pauvres en organites;
·    renferment de nombreuses vésicules qui semblent se détacher de la membrane plasmique : cela traduit un phénomène de micropinocytose, lequel assure le transport des liquides dans les deux sens à travers la cellule endothéliale.
La membrane basale, elle, est :
·    mince, d'épaisseur variable (30 à 300 nm),
·    continue et homogène,
·    en rapport étroit avec l'espace péricapillaire qui sépare constamment la paroi des capillaires des cellules environnantes.
Les péricytes sont en nombre variable (cellules de Rouget) et peuvent parfois manquer.

    2) Capillaires fenêtrés : Les capillaires fenêtrés se caractérisent par :
·    un endothélium discontinu (avec pores ou espaces intercellulaires);
·    une membrane basale continue.
Ces capillaires sont retrouvés dans le glomérule rénal ainsi que dans certaines glandes endocrines.

    3) Capillaires discontinus (ou sinusoïdes) : Classiquement, ce type de capillaires reconnaît :
·    un endothélium discontinu (avec de grands espaces intercellulaires permettant le passage de cellules entières)
·    une membrane basale discontinue.
On rencontre typiquement ces capillaires dans la pulpe rouge de la rate, le foie, la moelle osseuse où ils constituent le système réticulo-endothélial.

D. Histophysiologie :

1) Variation du calibre :

Un capillaire peut présenter des variations fonctionnelles de calibre, pouvant être considérables.

2) Perméabilité de la paroi capillaire :

Le passage des molécules au travers de la paroi capillaire se fait :
·    soit par endocytose ou transcytose au travers des cellules endothéliales;
·    soit par le chemin des pores ou des espaces intercellulaires lorsqu'ils ne sont pas fermés par des jonctions étanches;
·    soit par la formation de canaux intracellulaires d'existence éphémère et qui permettent le passage des molécules de grande taille.
Le réseau capillaire est le siège d'un phénomène de :
·    filtration dans sa partie proximale : les tissus environnants s'enrichissent en liquide issu du plasma sanguin (et qui va former la lymphe interstitielle) ;
·    résorption dans sa partie distale : du liquide interstitiel tissulaire passe dans la lumière capillaire.
N.B : Le volume de liquide réabsorbé est inférieur au volume filtré : l'excédent qui constitue, rappelons-le, la lymphe interstitielle, est éliminé par les capillaires lymphatiques.

3) Diapédèse :

Il s'agit du passage de cellules à travers la paroi capillaire. Ainsi, les granulocytes neutrophiles et les lymphocytes semblent traverser la paroi capillaire en se glissant entre deux cellules endothéliales.

III. Artères :

A. Définition :

Elles unissent le cœur au réseau capillaire et se répartissent, d'après leur calibre et leur fonction en :
· Artères de gros calibre de type élastique ou artères de conservation de la pression : ce sont, en fait, les gros troncs artériels proches du cœur (Aorte, Tronc brachiocéphalique, etc.). L'élasticité de leur paroi permet de régulariser le flux sanguin rythmé par les systoles.
· Artères de moyen et petit calibre de type musculaire ou artères de distribution : ce sont la plupart des artères des viscères et des membres. Ce sont les contractions ou les relâchements de leur paroi qui en augmentant ou en diminuant les résistances périphériques, permettent la régulation du flux sanguin des divers organes.
Il existe également des formes de transition entre ces deux types (ex.: artère mésentérique supérieure).

B. Structure générale de la paroi artérielle :

La structure de base de la paroi artérielle comprend trois tuniques fondamentales :

1) Intima :

Tunique interne, elle est formée par :
·    l'endothélium vasculaire : épithélium pavimenteux simple reposant sur une lame basale;
·    une couche conjonctive sous-endothéliale : l'endartère (tissu conjonctif lâche et jeune, pouvant proliférer : tissu réactionnel);
·    une membrane : la limitante élastique interne.

2) Média :

Tunique moyenne de la paroi artérielle, la média est faite :
· de cellules musculaires (ou myocytes) lisses;
· de constituants extracellulaires à type de fibres élastiques, de collagène...
La média constitue l'élément dynamique de la paroi, bordé en dehors par la limitante élastique externe.

3) Adventice :

Tunique externe, conjonctivo-élastique où prédominent les faisceaux longitudinaux de collagène, conférant ainsi à l'artère une résistance mécanique à la rupture.

C. Vascularisation et innervation de la paroi artérielle :

1) Vascularisation :

La nutrition de la paroi est assurée :
· pour la partie externe : par les vasa vasorum (qui n'existent que dans des vaisseaux de diamètre supérieur à 200 mm)
· pour la partie interne : par le sang circulant dans le vaisseau principal (imbibition).

2) Innervation :

Elle est double :
·    vaso-motrice : assurée par des fibres végétatives (pour la plupart sympathiques) et permettant de contrôler le calibre vasculaire.
·    sensitive : ne concerne que certaines zones :
-    zones de baroréception (sinus carotidien, crosse de l'aorte, artère occipitale);
-    zones de chémoréception (corpuscule carotidien).

D. Histophysiologie artérielle :

1) Fonctions de l'endothélium :

a. Tissu de revêtement : L'endothélium permet la protection des tissus sous jacents et intervient dans les échanges métaboliques et gazeux entre le sang et les tissus. Il est doté d'une perméabilité sélective.

b. Rôle de synthèse : L'endothélium participe au :
·    renouvellement des structures sous jacentes (protéines de structure, glycoprotéines adhésives et protéoglycannes);
·    phénomènes d'hémostase, de thrombose, de fibrinolyse et de vasorelaxation (par la synthèse de facteurs actifs).

c. Activités enzymatiques : L'endothélium assure :
·    la dégradation de certains amines et kinines vasoactifs;
·    la transformation de l'angiotensine I en angiotensine II;
·    l'hydrolyse des protéines.

d. Transmission de l'information : L'endothélium possède des récepteurs aux hormones.

2) Fonctions des myocytes :

a. Contraction : Elle est sous le contrôle du système nerveux végétatif et se fait de deux manières :
· tonique : permet de maintenir la lumière artérielle béante;
· spasmodique : joue un rôle dans la régulation et l'adaptation de la circulation locale.

b. Rôle sécrétoire (surtout chez l'embryon et le sujet jeune) :
Le myocyte :
· produit des précurseurs des macromolécules de la matrice conjonctive;
· synthétise divers facteurs actifs (prostacycline, facteurs de croissance, facteurs chimiotactiques pour leucocytes).

3) Fonction des lames élastiques :

· rôle mécanique (elles permettent d'amortir l'élévation brutale de la pression lors de la systole);
· rôle de soutien (c'est grâce aux lames élastiques que la lumière reste toujours béante, même quand l'artère est sectionnée).

4) Rôle du collagène : Il s'oppose à la dilatation excessive du tube vasculaire.

IV. Veines :

A. Définition :

Les veines conduisent le sang des tissus périphériques au coeur et accompagnent habituellement les artères correspondantes.

B. Structure de la paroi veineuse :

La paroi veineuse comporte les mêmes éléments tissulaires et les mêmes tuniques que l'artère (intima, média, adventice), même si leur distinction n'est pas toujours aussi nette. Ce ne sont en fait que leurs proportions qui varient, en accord bien sûr, avec les conditions de l'hémodynamique veineuse (pression sanguine très faible, circulation lente surtout dans la partie inférieure du corps où il faut vaincre la pesanteur).

1) Structure microscopique :

a. Intima : L'endothélium repose sur une lame basale supportée par une couche sous-endothéliale : l'endoveine. Il est à noter qu'en certains endroits, des replis de l'intima renforcés par un squelette fibro-élastique constituent des formations semi-lunaires particulières aux veines : les valvules.
Ces dernières, situées en fait le long des veines de diamètre supérieur à 2 mm, sont disposées par paires et empêchent le reflux de sang.
b. Média : Relativement réduite, elle est faite principalement de myocytes circulaires et de larges travées de collagène.
c. Adventice : Plus épaisse que la média, elle contient de forts trousseaux de collagène ainsi que peu d'élastine.

C. Classification des veines :

1) Selon le calibre :

·    Veinules : assurent le raccordement au réseau capillaire (à la manière des artérioles).
·    Veines de petit et moyen calibre (diamètre = 1mm à 1cm) : veines cutanées, veines des membres et des viscères.
·    Veines de grand calibre (diamètre = 1 - 3cm) : veines caves, veines porte et jugulaires.

2) Selon la fonction (Classification de Renault) :

a. Veines réceptives ou de drainage :

Ce sont celles de la partie supérieure du corps (ou veines supra-cardiaques). Elles jouent un rôle passif dans la circulation : en effet, il s'agit de simples conduits à médias très conjonctives à tel point que certaines d'entre elles (cerveau, rétine, os, dure-mère) sont entièrement dépourvues de myocytes.
On peut en distinguer :
· des veines fibreuses pures (sinus veineux de la dure-mère);
· des veines fibro-élastiques (veines jugulaires).

b. Veines propulsives :

Ce sont les veines de la partie inférieure du corps (ou veines sous-cardiaques). Elles assurent une circulation de retour gênée par la pesanteur, ce qui explique la présence :
·    de valvules;
·    d'une couche musculaire intéressant la média et s'opposant à la distension de la paroi veineuse.
On distingue :
·    les veines fibro-musculaires : avec une prédominance de collagène (ex.: veines profondes du bras).
·    les veines musculo-élastiques (ex.: veines des membres inférieurs).
·    les veines hyper-musculaires (ex.: veines sus-hépatiques).
·    les veines musculaires cardiaques : veines caves et pulmonaires dans leur segment juxta-cardiaque.

D. Vascularisation et innervation de la paroi veineuse :

1) Vascularisation :

Elle est assurée principalement par les vasa-vasorum. Ils sont plus nombreux que dans 1'artère et pénètrent plus profondément dans la paroi, ce qui compense l'apport négligeable en O2 par diffusion transpariétale (le sang veineux est pauvre en oxygène).

2) Innervation :

Elle est de type végétative et n'est jamais aussi importante que dans les artères.

E. Histophysiologie des veines :

Le courant veineux des parties inférieures du corps remonte malgré la pesanteur. Plusieurs facteurs concourent à ce retour veineux :
·    la contraction active des veines;
·    l'attraction par la pression négative créée dans le thorax lors de l'inspiration;
·    le massage par les muscles de voisinage en mouvement;
·    les valvules : elles empêchent le "va-et-vient" de la colonne sanguine. Leur défaillance est cause de varices;
·    effet " pompe" de la diastole cardiaque : le coeur pompe le sang des grosses veines au cours de 1a diastole.

V. Cœur :

A. Architecture de la paroi cardiaque :

On distingue de l'intérieur vers l'extérieur, trois tuniques fondamentales : l'endocarde, le myocarde et le péricarde.

1) Endocarde :

Il est beaucoup plus épais dans les oreillettes que dans les ventricules et dans le coeur gauche que dans le cœur droit. Du point de vue structure, l'endocarde comporte trois couches :
·    un endothélium : en continuité avec l'endothélium vasculaire;
·    une couche sous-endothéliale : renfermant des fibres de réticuline, des fibres élastiques (+++) et des fibrocytes;
·    une couche profonde, faite :
-    dans sa partie interne d'une lame musculoélastique d'importance variable et
-    dans sa partie externe de tissu conjonctif lâche riche en adipocytes : il renferme les vaisseaux coronaires, des fibres myélinisées sensibles et dans la paroi ventriculaire des cellules de Purkinje.

N.B : l'endocarde tapisse les cavités cardiaques ainsi que les complexes valvulaires (valvules, cordages tendineux, muscles papillaires). Les valvules cardiaques (auriculo-ventriculaires et sigmoïdes) sont en effet des replis de l'endocarde recouvrant une lame fibreuse (ou chondroïde) axiale. Cette dernière rend la valvule déformable mais inextensible.

2) Myocarde :

Il correspond à la tunique moyenne et comporte des fibres musculaires et des formations conjonctives (tissu interstitiel).

a. Fibres myocardiques :

Elles comprennent des :
· Fibres propres à chaque oreillette ou ventricule (cellules auriculaires, cellules ventriculaires);
· Fibres unitives communes aux 2 oreillettes ou aux 2 ventricules.

b. Formations conjonctives :

Elles sont représentées par des fibres élastiques et des fibres de collagène provenant du péricarde.

c. Cas particulier des cellules cardionectrices :

Il s'agit de cellules musculaires modifiées qui constituent le système de conduction de l'excitation cardiaque ou système cardionecteur. Ce dernier est isolé du myocarde environnant par une gaine fibro-élastique.

3) Péricarde :

II comporte deux feuillets mésothéliaux séparés par la cavité péricardique qui contient 50 ml d'un liquide séreux permettant leur lubrification lors des mouvements cardiaques :

a. Feuillet viscéral ou épicarde :

Il se subdivise en plusieurs couches :
Mésothélium : il s'agit d'un épithélium pavimenteux simple;
Couche sous-mésothéliale : lame conjonctive riche en fibres élastiques;
Couche sous-épicardique : elle assure la jonction avec le myocarde. Elle est constituée de tissu conjonctif lâche et de lobules adipeux.
Au point d'émergence des gros troncs artériels (aorte, artère pulmonaire), l'épicarde se réfléchit et se continue avec le second feuillet ou feuillet pariétal.

b. Feuillet pariétal :

De même structure avec en plus, à l'extérieur, le sac fibreux péricardique. Ce dernier a l'aspect d'une

B. Vascularisation et Innervation :

1) Vascularisation :

La vascularisation cardiaque est assurée par :
a. les artères coronaires( de type musculaire)
Elles sont caractérisées par :
· la présence de formations particulières dites colonnettes intimales ou "polsters". Il s'agit de renflements localisés de l'intima dont le gonflement peut oblitérer plus ou moins complètement la lumière du vaisseau et entraîner d'importantes modifications circulatoires.
· la pauvreté des anastomoses : ces artères sont considérées comme des artères de type terminal dont l'obstruction entraîne de graves lésions (Infarctus);
b. un réseau capillaire très riche
c. des veines et des lymphatiques

2) innervation (végétative) :

Les fibres nerveuses forment 3 plexus : myocardique, sous-épicardique et sous-endocardique et comprennent :
·    des fibres motrices : agissant sur le rythme cardiaque :
-    les fibres sympathiques accélèrent ce rythme;
-    les fibres parasympathiques le ralentissent.
·    des fibres sensitives issues du vague, localisées surtout dans l'endocarde et le péricarde.
La contraction myocardique est autonome. Elle est commandé par le tissu nodal chez lequel la propriété d'excitabilité spontanée est primordiale (Nœud de Keith et Flack = pace-maker physiologique).

VI. Appareil vasculaire lymphatique :

A. Généralités :

Le liquide interstitiel ou lymphe, drainé depuis la périphérie (compartiment interstitiel) par les capillaires lymphatiques est conduit par les vaisseaux collecteurs lymphatiques vers les 2 gros troncs lymphatiques :
· à gauche, le canal thoracique;
· à droite, le canal (ou grande veine) lymphatique.

Les troncs lymphatiques déversent alors leur contenu dans la circulation sanguine (au niveau de la base de la veine jugulaire gauche essentiellement). La vascularisation lymphatique n'est donc pas, à vrai dire une circulation mais plutôt un drainage unidirectionnel.

B. Les capillaires lymphatiques :

Ils se distinguent des capillaires sanguins par plusieurs points :
·    ils sont à extrémité en cul de sac (ils sont dits "borgnes");
·    leur calibre est volontiers plus grand et irrégulier;
·    les dispositifs de jonction de leurs cellules endothéliales sont beaucoup plus fragiles;
·    leur lame basale est très discontinue.

C. Les vaisseaux collecteurs et les gros troncs lymphatiques :

Leur structure est voisine de celle des veines mais leur paroi est un peu plus mince et les valvules sont plus nombreuses.

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