Notes de cours complètes : Anatomie et Physiologie Cardiovasculaire et Hématologique

Fondements de la Biologie Humaine et Autoconservation

• Principes de l'organisme : L'organisme humain repose sur trois piliers fondamentaux : l'autoconservation, l'autorégulation et l'autopérpétuation.
• Systèmes impliqués dans l'autoconservation :
  • Système cardiovasculaire : Agit comme le carrefour central reliant tous les autres systèmes en transportant les nutriments, les gaz et les déchets.
  • Système urinaire : Élimination des déchets métaboliques.
  • Système respiratoire : Échanges gazeux ($O_2$ et $CO_2$).
  • Système digestif : Apport en nutriments.
  • Système nerveux et endocrinien : Régulation et contrôle des fonctions corporelles.
  • Système reproducteur : Assure l'autopérpétuation de l'espèce.
• Idées maîtresses :
  • Tous les systèmes sont interconnectés et travaillent en synergie.
  • Les systèmes d’autoconservation assurent la survie immédiate (respirer, manger, éliminer).

I. Anatomie et Physiologie du Sang (Système Hématologique)

I-1 Composantes et fonctions du sang

• Définition : Tissu conjonctif liquide en régénération continue. Une perte considérable de sang entraîne la mort.
• Fonctions générales :
  • Transport : Gaz respiratoires, nutriments, hormones, déchets métaboliques.
  • Régulation : Température corporelle (absorption et distribution de chaleur), pH (systèmes tampons), équilibre hydro-électrolytique (pression osmotique).
  • Protection : Contre les agents pathogènes (leucocytes) et les pertes sanguines (hémostase par les thrombocytes et protéines).
• Caractéristiques physiques :
  • Couleur : Rouge vif (oxygéné) ou rouge foncé (pauvre en oxygène, apparence bleue dans les veines superficielles).
  • Volume : Environ $5\,L$ chez l'adulte (supérieur chez l'homme).
  • Viscosité : 4 à 5 fois plus visqueux que l'eau. Augmente avec le nombre d'érythrocytes ou la déshydratation.
  • Concentration plasmatique : Détermine les mouvements d'eau par osmose. En déshydratation, le plasma devient hypertonique.
  • Température : $38^\circ C$ (un degré de plus que la température corporelle).
  • pH : Légèrement alcalin, entre $7,35$ et $7,45$.

I-2 Composition du Plasma

Le plasma représente $55\%$ du volume sanguin total.

• Eau ($92\%$) : Milieu de dissolution et transport, absorbe la chaleur.
• Protéines plasmatiques ($7\%$) :
  • Albumine ($58\%$) : Produite par le foie, principal facteur de la pression osmotique.
  • Globulines ($37\%$) : Alpha et bêta (transport des lipides/vitamines), Gamma (anticorps).
  • Fibrinogène ($4\%$) : Précurseur de la fibrine pour la coagulation.
  • Protéines régulatrices ($<1\%$) : Enzymes et hormones.
• Autres solutés ($1\%$) : Électrolytes ($Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Cl^-$), nutriments (glucose, acides aminés), gaz et déchets azotés (urée, créatinine).

I-3 Éléments figurés du Sang

Ils constituent $45\%$ du volume sanguin. Leur formation s'appelle l'hématopoïèse, issue de l'hémocytoblaste (cellule souche pluripotente) dans la moelle osseuse rouge (MOR).

I-3-1 Érythrocytes (Globules rouges)

• Caractéristiques : Disques biconcaves, anucléés, sans mitochondries. Diamètre de $7$ à $8\,\mu m$. Durée de vie d'environ $120\,\text{jours}$.
• Nombre : $4,2$ à 6,2\,\text{millions/\mu l}.
• Hémoglobine (Hb) : Occupe $1/3$ de la masse. Composée de 4 chaînes polypeptidiques (2 alpha, 2 bêta). Chaque chaîne possède un groupement hème avec un atome de fer ($Fe^{2+}$) fixant une molécule d'$O_2$.
• Transport des gaz :
  • Oxygène : $97\%$ lié à l'Hb, $3\%$ dissous dans le plasma.
  • Dioxyde de carbone : $23\%$ lié à l'Hb, $70\%$ sous forme d'ions bicarbonate ($HCO_3^-$), $7\%$ dissous.
• Lignée : Proviennent de la lignée myéloïde (érythropoïèse).
• Destinée et recyclage : Phagocytés dans la rate et le foie.
  • Globine : Dégradée en acides aminés réutilisables.
  • Fer : Lié à la transferrine (transport) et stocké via la ferritine dans le foie.
  • Hème : Transformé en biliverdine, puis bilirubine (pigment jaune), excrété par le foie dans la bile. Transformé par les bactéries intestinales en stercobiline (fèces bruns) ou urobiline (urine jaune).
• Pathologies :
  • Anémies : Hémorragique, aplasique (moelle), ferriprive (manque de fer), thalassémies (quantitatif Hb), drépanocytose (qualitatif Hb, forme en faucille).
  • Polycythémie : Excès de GR, augmente la viscosité.

I-3-2 Leucocytes (Globules blancs)

• Généralités : Possèdent un noyau et des organites. Rôle de défense. Nombre : $4\,500$ à $11\,000/\mu l$.
• Granulocytes :
  • Neutrophiles ($50-70\%$) : Phagocytose des bactéries.
  • Éosinophiles ($2-4\%$) : Vers parasites, allergies.
  • Basophiles ($0,5-1\%$) : Libèrent l'histamine (inflammation) et l'héparine (anticoagulant).
• Agranulocytes :
  • Lymphocytes ($20-40\%$) : Lignée lymphoïde. Attaque directe ou anticorps.
  • Monocytes ($2-8\%$) : Deviennent des macrophagocytes dans les tissus.
• Pathologies : Leucopénie (bas taux), Leucémie (cancer de la MOR), Mononucléose (Virus Epstein-Barr).

I-3-3 Thrombocytes (Plaquettes)

• Caractéristiques : Fragments de mégacaryocytes. Nombre : $150\,000$ à $400\,000/\mu l$.
• Hémostase : Processus d'arrêt du saignement en trois étapes :
  1. Spasme vasculaire : Constriction du muscle lisse (environ $30\,\text{min}$).
  2. Clou plaquettaire : Adhésion au collagène exposé, activation et agrégation.
  3. Coagulation : Cascade enzymatique (13 facteurs) transformant le fibrinogène soluble en fils de fibrine insoluble grâce à la thrombine et au calcium (Ca^{2+}).
• Pathologies : Hémophilies (A: facteur VIII, B: facteur IX, C: facteur XI), Thrombopénie (manque de plaquettes), Thromboembolie (caillots inopportuns).

I-4 Groupes Sanguins et Transfusions

• Système ABO : Basé sur les agglutinogènes (antigènes A, B) sur la membrane des GR et les agglutinines (anticorps anti-A, anti-B) dans le plasma.
  • Groupe A : Antigène A, Anticorps anti-B.
  • Groupe B : Antigène B, Anticorps anti-A.
  • Groupe AB : Antigènes A et B, aucun anticorps (receveur universel).
  • Groupe O : Aucun antigène, anticorps anti-A et anti-B (donneur universel).
• Système Rhésus : Présence (Rh+) ou absence (Rh-) de l'antigène D.
  • Contrairement au système ABO, les anticorps anti-D ne sont produits qu'après une première exposition au sang Rh+.
• Maladie hémolytique du nouveau-né : Mère Rh- portant un fœtus Rh+. Lors du 2ème enfant Rh+, les anticorps maternels traversent le placenta et détruisent les GR du fœtus. Prévention par injection d'anti-D.

I-5 Lymphe et Système Lymphatique

• Définition : Liquide interstitiel filtré du plasma. Riche en protéines et GB, sans GR ni plaquettes.
• Fonctions : Drainage tissulaire, transport des lipides alimentaires (chylifères), activation de la réponse immunitaire dans les ganglions.
• Organes lymphoïdes :
  • Primaires (formation) : Moelle osseuse (B), Thymus (T).
  • Secondaires (activation) : Ganglions, rate.

II. Anatomie et Physiologie du Cœur

II-1 Introduction au Système Cardiovasculaire

• Fonctions : Transport du sang pour permettre les échanges gazeux/nutritifs et irrigation adéquate des tissus.
• Composantes : Cœur (pompe) et vaisseaux (réseau de distribution).

II-2 Anatomie du Cœur

• Emplacement : Médiastin (entre les poumons), base en haut, apex orienté vers le bas à gauche.
• Tuniques de la paroi :
  • Épicarde : Tunique externe (feuillet viscéral du péricarde séreux).
  • Myocarde : Tunique moyenne, muscle cardiaque contractile (le plus épais).
  • Endocarde : Tunique interne, tapisse les cavités et les valves.
• Péricarde : Sac protecteur.
  • Péricarde fibreux : Tissu dense, limite le déplacement.
  • Péricarde séreux : Deux feuillets (pariétal et viscéral/épicarde) séparés par l'espace péricardique contenant du liquide séreux lubrifiant.
• Cavités et gros vaisseaux :
  • Cœur droit : Reçoit le sang pauvre en $O_2$ par les veines caves (supérieure/inférieure) dans l'oreillette droite (OD), l'envoie au ventricule droit (VD), puis au tronc pulmonaire.
  • Cœur gauche : Reçoit le sang riche en $O_2$ par les 4 veines pulmonaires dans l'oreillette gauche (OG), l'envoie au ventricule gauche (VG, paroi 3x plus épaisse), puis à l'aorte.
• Valves Cardiaques : Assurent le flux unidirectionnel.
  • Auriculoventriculaires (AV) : Tricuspide (droite) et Mitrale/Bicuspide (gauche).
  • Sigmoïdes (SL) : Pulmonaire et Aortique (3 valvules semi-lunaires chacune).

II-3 Électrophysiologie et Conduction

• Automatisme cardiaque : Capacité du cœur à générer ses propres impulsions électriques.
• Système Cardionecteur :
  1. Nœud Sinusal (NS) : Centre rythmogène (pacemaker) dans l'OD.
  2. Nœud Auriculoventriculaire (NAV) : Pause physiologique permettant le remplissage ventriculaire.
  3. Faisceau de His : Division en branches droite et gauche.
  4. Myofibres de conduction (Purkinje) : Propagation terminale dans le myocarde ventriculaire.
• Activité électrique du myocyte :
  1. Dépolarisation : Entrée rapide de $Na^+$.
  2. Plateau : Entrée lente de $Ca^{2+}$ compensant la sortie de $K^+$. Essentiel pour prolonger la contraction et empêcher la tétanie.
  3. Repolarisation : Fermeture des canaux $Ca^{2+}$ et sortie continue de $K^+$.
• Mécanique moléculaire : L'entrée de $Ca^{2+}$ déclenche la libération de davantage de calcium par le réticulum sarcoplasmique, qui se lie à la troponine, permettant le glissement de l'actine sur la myosine (sarcomère).

II-4 Électrocardiogramme (ECG)

• Onde P : Dépolarisation auriculaire (origine nœud sinusal).
• Complexe QRS : Dépolarisation ventriculaire (masque la repolarisation auriculaire).
• Onde T : Repolarisation ventriculaire.
• Intervalle PQ : Temps de conduction auriculoventriculaire.
• Segment ST : Plateau ventriculaire.

II-5 Cycle Cardiaque (Révolution)

Un cycle dure environ $0,8\,\text{seconde}$ (pour $75\,\text{batt/min}$).

1. Diastole générale : Remplissage passif ($70\%$).
2. Systole auriculaire : Apport des $30\%$ restants. Volume maximal = Volume télédiastolique (VTD).
3. Systole ventriculaire :
   • Contraction isovolumétrique (fermeture des valves AV -> Bruit B1).
   • Éjection ventriculaire (ouverture des valves SL).
   • Volume éjecté = Volume Systolique (VS).
4. Diastole ventriculaire : Fermeture des valves SL (Bruit B2). Volume restant = Volume télésystolique (VTS).

• Formule : $VTS = VTD - VS$.

II-6 Débit Cardiaque et Régulation

• Formule du Débit Cardiaque (DC) : $DC = FC \times VS$
  • Exemple au repos : $75\,\text{batt/min} \times 70\,\text{ml} = 5,25\,L/min$.
• Réserve cardiaque : Différence entre DC maximal et DC au repos.
• Facteurs Chronotropes (Fréquence) :
  • Positifs : Système Sympathique (noradrénaline sur récepteurs $\beta_1$), Thyroxine (T4), Caféine, Nicotine, Cocaïne, Chaleur, Stress.
  • Négatifs : Système Parasympathique (Acétylcholine sur canaux $K^+$), Bêtabloquants.
• Facteurs Inotropes (Volume Systolique) :
  • Retour veineux (Précharge) : Loi de Starling (plus le cœur est étiré, plus il contracte fort).
  • Force de contraction : Agents inotropes positifs ($Ca^{2+}$, noradrénaline).
  • Postcharge : Résistance des artères lors de l'éjection (ex: athérosclérose).

III. Anatomie et Physiologie des Vaisseaux Sanguins

III-1 Structure des Parois Vasculaires

Trois tuniques (sauf capillaires) :

• Intima : Endothélium lisse (épithélium simple squameux).
• Média : Muscle lisse et fibres élastiques (vasomotricité).
• Adventice : Tissu conjonctif d'ancrage (contient le vasa vasorum chez les gros vaisseaux).

III-2 Types de Vaisseaux

• Artères : Parois épaisses, lumière étroite.
  • Élastiques (Conductrices) : Proches du cœur (Aorte).
  • Musculaires (Distributrices) : Vers les organes.
  • Artérioles : Principaux sites de régulation de la résistance.
• Capillaires : Endothélium seul. Sièges des échanges.
  • Continus : Muscles, peau (fentes intercellulaires).
  • Fenêtrés : Reins, intestin (pores).
  • Sinusoïdes : Moelle osseuse, foie (grandes ouvertures).
• Veines : Parois minces, lumière large, basse pression. Munies de valvules pour empêcher le reflux (défaillance = varices).

III-3 Circulations Spécifiques

• Circulation Pulmonaire : VD -> Tronc pulmonaire -> Poumons -> Veines pulmonaires -> OG.
• Circulation Systémique : VG -> Aorte -> Systèmes -> Veines caves -> OD.
• Circulation Coronarienne : Artères coronaires (G/D) irriguent le myocarde. Retour par le sinus coronaire.
• Circulation Fœtale : Le sang oxygéné vient du placenta via la veine ombilicale. Court-circuits : conduit veineux (foie), foramen ovale (entre OD/OG), conduit artériel (entre tronc pulm/aorte). Fermeture à la naissance.

III-4 Pression Sanguine et Échanges

• Mesure : Rapport Systolique / Diastolique (ex: $120/80\,mmHg$).
• Pression Artérielle Moyenne (PAM) : Entre $70$ et $110\,mmHg$.
• Pompes veineuses : Muscles squelettiques et pompe respiratoire (diaphragme).
• Échanges capillaires : Équilibre entre la Pression Hydrostatique (PH) (pousse le liquide dehors) et la Pression Osmotique (PO) (retient le liquide).
  • Extrémité artérielle : PH > PO -> Filtration.
  • Extrémité veineuse : PH < PO -> Réabsorption.

III-5 Régulation de la Pression Artérielle

• Déterminants : $PA = DC \times RP$ (Résistance Périphérique).
• Résistance Périphérique : Dépend de la viscosité, la longueur des vaisseaux et surtout du diamètre.
• Régulation nerveuse (court terme) : Centres bulbaires (cardio-accélérateur, cardio-inhibiteur, vasomoteur). Réponse aux barorécepteurs.
• Régulation hormonale (long terme) :
  • Hausse de PA : Système Rénine-Angiotensine-Aldostérone (Angiotensine II est vasoconstrictrice, Aldostérone retient $Na^+$ et $H_2O$), ADH (rétention d'eau).
  • Baisse de PA : FNA (Facteur natriurétique auriculaire) stimule la perte d'eau et de sel.
• Pathologies : Hypertension Artérielle (HTA, $> 140/90$) et Athérosclérose (plaques de lipides).