Physiologie de l’appareil circulatoire

Homéostasie

Les conditions de l’environnement extérieur d’un organisme peuvent changer rapidement et radicalement. Pour survivre, les organismes doivent maintenir un environnement interne assez constant, ce qui implique une régulation continue de la température, du pH et d’autres facteurs. Cet état équilibré est connu sous le nom d’homéostasie, qui décrit les processus par lesquels les organismes maintiennent leurs conditions internes optimales. Pour maintenir l’homéostasie, les organismes ont développé des structures avec des fonctions distinctes. La physiologie est l’étude des fonctions normales et des mécanismes des différents systèmes du corps. Par exemple, si l’environnement extérieur devient plus chaud que la température interne idéale, l’organisme activera des processus physiologiques qui empêcheront le corps de se réchauffer à la température externe. Les humains et de nombreux autres animaux atteignent l’homéostasie par des processus physiologiques distincts dans des cellules spécialisées.

Systèmes organiques chez l’homme

Un ou plusieurs types de cellules ayant des fonctions de soutien forment des tissus, qui à leur tour constituent des organes dotés de fonctions corporelles spécialisées. Les systèmes d’organes sont constitués de deux ou plusieurs organes qui travaillent ensemble pour assurer une fonction commune. Le système physiologique des vertébrés comprend 11 systèmes d’organes principaux. Bien que tous les systèmes organiques soient interconnectés, ils fonctionnent quelque peu indépendamment les uns des autres.

Le corps est recouvert par le système tégumentaire, qui se compose de la peau, des cheveux, des ongles, des récepteurs sensoriels et de diverses glandes. En plus de protéger les structures internes, les organes tégumentaires détectent de nombreuses caractéristiques de l’environnement externe et aident à réguler la température corporelle. À l’intérieur, les organes sont protégés et soutenus par le système squelettique, qui comprend les os, le cartilage, les tendons et les ligaments. Le système squelettique assure également l’attachement des muscles qui composent le système musculaire. Les muscles peuvent déplacer le corps en déplaçant le squelette ou se contracter pour déplacer des substances à travers des organes creux. Le système nerveux se compose du cerveau, de la moelle épinière et des nerfs périphériques. Il interprète les stimuli sensoriels et dirige le comportement de l’organisme pour contrôler les processus physiologiques avec d’autres systèmes. Le système endocrinien est composé de glandes et d’organes sécréteurs d’hormones, notamment l’hypophyse, la thyroïde, le pancréas, les ovaires et les testicules. Il régule la croissance, le métabolisme et la reproduction avec d’autres systèmes. Le système respiratoire contrôle les échanges gazeux pour fournir de l’oxygène au corps car il élimine le dioxyde de carbone dans les poumons après le passage de l’air dans la cavité nasale, le pharynx, le larynx, la trachée et les bronches. Le système digestif traite et décompose les aliments qui sont absorbés par la cavité buccale et l’œsophage, puis déplacés par l’estomac, l’intestin grêle et le gros intestin avant d’être excrétés par le rectum et l’anus. Les nutriments sont absorbés dans l’intestin grêle et le gros intestin, puis traités par le foie. Le système urinaire concentre et élimine les déchets azotés via les reins, la vessie et l’urètre. Il débarrasse également le corps de l’excès d’eau. Le système cardiovasculaire ou circulatoire se compose du cœur, des vaisseaux sanguins et du sang, et fournit de l’oxygène et des nutriments aux tissus, tout en éliminant le dioxyde de carbone et les déchets dans tout le corps. Le système lymphatique maintient la réponse immunitaire de l’organisme via les globules blancs ou lymphocytes (logés dans la moelle osseuse rouge), le thymus, les vaisseaux lymphatiques, le canal thoracique, la rate et les ganglions lymphatiques. Enfin, le système reproducteur amorce les cellules reproductrices des organismes. Chez les hommes, les testicules et le pénis constituent le système reproducteur, tandis que chez les femmes, l’utérus, les ovaires et le vagin constituent le système reproducteur.

Physiologie de l’appareil circulatoire

La physiologie des organismes unicellulaires et des animaux multicellulaires basaux, tels que les éponges, est souvent simple. Par exemple, la petite taille et le grand rapport surface/volume des micro-organismes leur permettent d’atteindre une régulation par diffusion à travers la membrane cellulaire. De même, l’eau de mer circule à travers les pores des éponges, transportant des nutriments et des déchets vers et depuis ses cellules. Les animaux plus complexes ont développé des systèmes circulatoires pour faire circuler le sang dans tout le corps afin de transporter les nutriments, les déchets, les hormones et d’autres molécules, tandis que les systèmes respiratoires permettent les échanges gazeux entre le système circulatoire et l’environnement extérieur.

Le système circulatoire chez les animaux peut être ouvert ou fermé. Les systèmes circulatoires ouverts sont généralement présents chez de nombreux invertébrés et se composent d’un ou plusieurs cœurs simples, d’un réseau de vaisseaux et d’espaces interconnectés qui baignent directement les organes internes dans un fluide qui permet l’échange de matériaux. Les vertébrés ont des systèmes circulatoires fermés, dans lesquels le sang est confiné à l’intérieur d’un système de vaisseaux fermés qui se ramifie largement dans les tissus pour assurer l’échange de matériel. Ce système de vaisseaux fermés est relié à un cœur, les veines transportant le sang des tissus vers le cœur et les artères transportant le sang du cœur vers le reste du corps. Les cœurs à quatre chambres, comme chez les humains, sont associés à deux boucles de vaisseaux. Chez l’homme, le sang appauvri en oxygène des organes pénètre dans le cœur par l’oreillette droite, qui se contracte pour pousser le sang vers le ventricule droit, qui à son tour envoie du sang vers les poumons. Après l’échange gazeux dans les poumons, le sang riche en oxygène retourne dans l’oreillette gauche et est ensuite poussé dans le ventricule gauche. Cette dernière chambre est plus musclée que les autres et, avec une forte contraction, est capable de pomper le sang vers le reste du corps.

Les systèmes circulatoires fermés permettent une circulation rapide du sang, ce qui permet un transport rapide et efficace des substances dans tout le corps ainsi qu’une pression artérielle plus élevée que dans les systèmes ouverts. La pression artérielle est générée par la contraction des ventricules cardiaques lorsque le sang est forcé dans les artères. Au fur et à mesure que les ventricules du cœur se détendent, la pression artérielle diminue.

Tension artérielle

Chez l’homme, le fonctionnement du système circulatoire peut être évalué en mesurant la pression artérielle et la fréquence cardiaque correspondante chez un individu. La pression artérielle est mesurée en millimètres de mercure (mmHg), qui est la hauteur en millimètres à laquelle le mercure dans une colonne est élevé en raison de la pression exercée sur celle-ci. La fréquence cardiaque est mesurée en battements par minute. En raison des mouvements de contraction et de relaxation du cœur, les lectures de pression artérielle se composent de deux chiffres : systolique et diastolique. La pression systolique est mesurée pendant les contractions des ventricules et la pression diastolique est la pression minimale dans les artères pendant le repos entre les contractions. En général, des pressions systoliques de 90 à 120 mmHg et des pressions diastoliques de 60 à 80 mmHg sont considérées comme saines. En ce qui concerne la fréquence cardiaque, 60 à 100 battements par minute sont considérés comme sains pour les adultes. Les athlètes ont généralement une fréquence cardiaque plus basse car les exercices cardiovasculaires augmentent la fréquence cardiaque et conditionnent le cœur à pomper plus efficacement, ce qui finit par réduire la fréquence cardiaque au repos¹.

Une pression artérielle élevée pendant de longues périodes ou l’hypertension peuvent endommager les vaisseaux sanguins et ont été associées à des crises cardiaques et à des accidents vasculaires cérébraux². Les chercheurs ont découvert que les effets cardiovasculaires de la pression systolique et diastolique sont différents, de sorte que les taux d’événements cardiovasculaires sont fortement associés à la pression systolique. Par conséquent, le nombre de patients atteints d’hypertension systolique qui souffrent d’événements cardiovasculaires est plus élevé que le nombre de patients atteints d’hypertension diastolique³. Des facteurs génétiques, ainsi que des facteurs liés au mode de vie et à l’environnement peuvent causer de l’hypertension et des maladies cardiovasculaires. Par exemple, la consommation de grandes quantités de sel provoque la rétention d’un excès d’eau dans le corps, ce qui augmente la pression artérielle et fatigue les vaisseaux sanguins. Toute agression des vaisseaux sanguins les rend sujets à des blessures, ce qui fournit des surfaces pour l’accumulation de plaque, raidissant éventuellement les vaisseaux sanguins et réduisant l’efficacité de la circulation sanguine.

Mesure de la pression artérielle

Les tensiomètres sont utilisés pour mesurer la pression artérielle. Ils sont composés d’un brassard gonflable qui est relié à une pompe (manuelle ou automatique) et d’un manomètre. La façon la plus efficace d’utiliser un tensiomètre est sur l’artère brachiale sur le haut du bras, qui est au niveau du cœur. Les tensiomètres sont utilisés en conjonction avec un stéthoscope, qui est un appareil médical acoustique utilisé pour écouter les sons internes via un disque métallique, ou résonateur. Le stéthoscope est tenu juste en dessous du tensiomètre, juste au-dessus de l'intérieur du coude de l'individu pour mesurer les sons de la pression artérielle systolique et diastolique. Le brassard est gonflé à 200 mmHg, arrêtant la circulation sanguine en pinçant les vaisseaux sanguins et constitue une quantité de pression sûre à appliquer sur le bras. Au fur et à mesure que le brassard se dégonfle, les vaisseaux sanguins commencent à s’ouvrir et le sang peut à nouveau circuler. La pression artérielle systolique est signifiée par le premier bruit entendu et la pression diastolique est déterminée par le dernier bruit entendu. Ces bruits sont appelés sons de Korotkoff, c’est-à-dire le son du sang poussé de force à travers les vaisseaux par le cœur⁴.

Système respiratoire

Le système circulatoire travaille en étroite collaboration avec le système respiratoire pour fournir de l’oxygène aux tissus tout en éliminant le dioxyde de carbone. Différents organismes ont développé des structures respiratoires distinctes pour les échanges gazeux. Par exemple, de nombreux animaux aquatiques échangent des gaz par le biais de branchies. Les mouvements des branchies sont facilement observables et peuvent être utilisés pour calculer le taux de respiration des organismes aquatiques en comptant le nombre de fois que l’organisme déplace sa couverture branchiale ou son opercule. Le rythme respiratoire peut changer avec la température car les molécules d’oxygène sont transportées à des vitesses différentes selon la chaleur ou la fraîcheur d’un environnement. Dans un environnement aquatique, la quantité d’oxygène dissous disponible dans l’eau diminue avec l’augmentation de la température. La diminution de l’oxygène a des effets sur le taux de respiration des organismes aquatiques, étant donné leur capacité à diffuser de l’oxygène dans tout leur corps. D’autre part, les animaux terrestres ont des structures respiratoires internes, telles que des poumons. Chez l’homme, la respiration implique l’inhalation en contractant le diaphragme pour aspirer l’air. Lorsque le diaphragme se détend, l’air est libéré passivement des poumons.

Le tabagisme est la principale cause de cancer du poumon, responsable de 80 à 90 % des décès par cancer du poumon. Chaque année, plus de 120 000 Américains meurent d’un cancer du poumon associé au tabagisme et représentent une grande partie des décès évitables⁵. Dans l’ensemble, le mode de vie contribue à la santé des systèmes circulatoire et respiratoire et un nombre important de décès peuvent être évités en modifiant le mode de vie.

Références

1. Wilson, MG, Ellison, GM et Cable, NT. La science fondamentale derrière les avantages cardiovasculaires de l’exercice. Br J Sports Med . 2016, 50(93-99).
2. Psaty, BM, et al. Association entre le niveau de pression artérielle et le risque d’infarctus du myocarde, d’accident vasculaire cérébral et de mortalité totale : l’étude sur la santé cardiovasculaire. Arch Intern Med. 2001 , vol. 161, 9 (1183-92).
3. Kannel, WB. L’hypertension artérielle systolique comme facteur de risque cardiovasculaire. Am. J. Cardiol. 2000, vol. 85, 2 (251-5).
4. Perloff, D, et al. Détermination de la pression artérielle humaine par sphygmomanométrie. circulation. 1993, vol. 88, 5 (2460-70).
5. Département de la Santé et des Services sociaux des États-Unis. Les conséquences du tabagisme sur la santé : un rapport du Surgeon General. 2004.