Introduction au système vasculaire
Le système vasculaire assure le transport du sang, des nutriments et des gaz à travers tout l’organisme. Son bon fonctionnement repose sur des principes physiques et physiologiques précis, allant de la diffusion moléculaire aux lois de la mécanique des fluides.
Diffusion et transport des solutés
Le flux diffusif d’une molécule à travers une surface d’échange est décrit par la Loi de Fick. Selon cette loi, le flux J dépend du coefficient de diffusion, de la surface d’échange, du gradient de concentration et est inversement proportionnel à l’épaisseur de la surface.
Lorsque la distance de diffusion dépasse 100 micromètres, la diffusion devient insuffisante pour assurer un échange efficace, imposant le recours à d’autres mécanismes de transport.
Capacité de diffusion dans les capillaires
Les capillaires continus et fenestrés diffèrent par leur structure :
- Capillaires continus : cellules jointives serrées, absence de pores, lame basale continue.
- Capillaires fenestrés : présence de pores (fenêtres) dans les cellules endothéliales, facilitant le passage de grosses molécules.
Le glycocalyx endothélial joue un rôle crucial en tant que barrière semi‑perméable et senseur mécanique du flux, grâce à ses protéoglycanes chargés négativement.
Résistance vasculaire et loi de Poiseuille
La résistance périphérique totale (RPT) est principalement déterminée par les petites artères et grosses artérioles, qui sont très résistives et responsables de la chute de pression artérielle.
La loi de Poiseuille relie la différence de pression à la formule suivante :
| Paramètre | Expression |
|---|---|
| Débit (Q°) | Q° × [8 η L / π r⁴] |
Cette relation montre que le débit diminue fortement avec la réduction du rayon (r⁴) et augmente avec la viscosité (η) et la longueur (L) du vaisseau.
Viscosité apparente du sang
Dans les petits vaisseaux, la réduction du rayon augmente la viscosité apparente du sang, car la couche de plasma devient proportionnellement plus épaisse.
Hydrodynamique du sang
Le principe de Bernoulli ne s’applique pas aux flux sanguins car il suppose un liquide non visqueux. Ainsi, l’affirmation que « le principe de Bernoulli prend en compte la viscosité du sang » est fausse.
Le nombre de Reynolds indique le régime d’écoulement. Un seuil d’environ 2000 marque le passage au flux turbulent, mais ce phénomène se produit généralement dans le cœur, l’aorte ou près des plaques d’athérome, et non dans les grosses artères de calibre normal.
Compliance artérielle
Les artères élastiques (aorte, carotides) possèdent une forte compliance qui permet de stocker le sang pendant la systole et de le relâcher pendant la diastole, transformant ainsi le flux pulsatile en flux continu.
En revanche, les artères musculaires offrent une faible résistance et distribuent le sang aux organes périphériques.
Circulations systémique et pulmonaire
La différence principale réside dans les trajectoires du sang :
- Circulation systémique : du ventricule gauche (VG) vers l’aorte (OD).
- Circulation pulmonaire : du ventricule droit (VD) vers l’artère pulmonaire (OG).
Chez les mammifères, la convection du sang est assurée par la pompe cardiaque, ce qui est une affirmation vraie.
Pressions capillaires et échanges
Le flux d’eau à travers la paroi capillaire (Jv) dépend du facteur Lp (conductivité hydraulique).
Le gradient de pression hydrostatique diminue le long du capillaire (↓), tandis que la pression oncotique reste pratiquement constante (↔).
Relation entre pression moyenne, débit et résistance
La pression artérielle moyenne (PAM) se calcule à partir du débit cardiaque (DC) et de la résistance périphérique totale (RPT) selon la formule :
PAM = DC × RPT
Structure des parois vasculaires
Les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) se situent dans la média, et non dans l’intima, ce qui rend l’affirmation « les CMLV sont présentes uniquement dans l’intima » fausse.
Capillaires du système nerveux central
Les capillaires continus sont les plus fréquents dans le système nerveux central, formant la barrière hémato‑encéphalique (BHE). Cette affirmation est vraie.
Conclusion
Le système vasculaire combine des mécanismes de diffusion, de convection et de résistance qui permettent un transport efficace du sang. La compréhension des lois physiques sous‑jacent, telles que la loi de Fick, la loi de Poiseuille et les principes de compliance, est essentielle pour appréhender la physiologie circulatoire et les pathologies associées.
