Systèmes circulatoires Flashcards
Rôle crucial de transport de molécules dans les organismes
O2 & CO2 Nutriments & Déchets Cellules immunitaires Signaux (hormones) Température
Unicellulaires & Petits métazoaires n’ont pas de systèmes circulatoires
Transport de molécules par diffusion:
- Rapide sur courte distance
- Lent sur longue distance
Temps de transport par diffusion = f (distance 2)
–> nécessité de suppléer au transport par diffusion chez les organismes de plus grande taille
Gros animaux ont un système circulatoire
Transport de molécules par flux volumique
= convection
= mouvement de fluide résultant d’un gradient de Pression ou de Température
Composants essentiels
Pompe – Structures propulsives générant le gradient de pression
Réseau de tubes / canaux / espaces – Circulation/Flux de fluide(s)
Fluide – Volume parcourant tout le réseau de l’organisme, mettant ainsi à disposition les molécules qu’il transporte
–> Les organismes de plus grande taille utilisent conjointement le transport par convection et le transport par diffusion pour transporter les molécules
Les 3 grands types de pompes circulatoires
Compartiments contractiles Contractions musculaires du coeur ↑ locale de Pression → le fluide : - entre dans l’atrium - est expulsé par le ventricule
Muscles squelettiques
Compressent les vaisseaux
↑ locale de Pression → le fluide circule
Contractions péristaltiques
Vagues de contraction des parois des vaisseaux
↑ locale de Pression → le fluide circule
3 types d’actions musculaires
> Les valves assurent un flux unidirectionnel
Systèmes circulatoires ouverts vs. fermés
Système circulatoire fermé
> Le fluide circulant reste dans les vaisseaux du système circulatoire et n’est jamais en contact direct avec les tissus de l’organisme
> Fluide circulant (sang) séparé du Fluide interstitiel (en contact avec les tissus)
> Diffusion de molécules à travers les parois des vaisseaux (capillaires)
ex: Vertébrés
Système circulatoire ouvert
> Le fluide circulant est en contact direct avec les tissus au niveau des sinus
>Fluide circulant (hémolymphe) se mélange avec le Fluide interstitiel
ex: Insectes
Existence d’un gradient de systèmes intermédiaires dans le Règne Animal
> pas de distinction nette entre les 2 types d’organisation
Les fluides
•Fluide interstitiel = fluide extracellulaire où baignent les tissus d’un système circulatoire fermé
> Fluide échangeur de molécules avec les tissus des organes
> « Intermédiaire » entre tissus et fluide circulant de l’organisme
•Sang = fluide circulant dans les vaisseaux d’un système fermé
> Tissu à part entière = protéines & cellules diluées dans le plasma
> Transport & Distribution des molécules dans tout l’organisme
•Lymphe = fluide circulant dans le système lymphatique, système circulatoire secondaire des Vertébrés
> Fluide résultant d’une ultrafiltration à travers les petits vaisseaux
•Hémolymphe : fluide circulant dans un système circulatoire ouvert
> Fluide se mélangeant avec le fluide interstitiel dans les sinus
Absence de système circulatoire chez des invertébrés
Mécanismes alternatifs pour faire circuler les fluides
•Spongiaires: cellules ciliées (= choanocytes) + loi de Bernouilli
•Cnidaires: contractions musculaires des parois de l’organisme
•Plathelminthes: contractions musculaires du pharynx
Système circulatoire des Annélides
•Circulation par contractions
> Contractions musculaires de la paroi corporelle (muscles ou soies)
= ↑ locale de pression → le fluide interstitiel circule
•Système ouvert
> Fluide propulsé par le(s) coeur(s) et circulant des vaisseaux aux sinus pour alimenter les tissus
•Système fermé
> Vaisseaux connectant les larges vaisseaux dorsaux et ventraux
> Vaisseau dorsal contractile → le fluide circule vers la tête
> 5 paires de « coeurs » tubulaires propulsant le fluide qui circule du vaisseau dorsal au vaisseau ventral pour alimenter les tissus
Systèmes circulatoires des Mollusques
•Circulation par contractions
> Coeurs ou Organes contractiles
> Vaisseaux + ou – développés selon les taxons
•La majorité : Système ouvert
> Fluide propulsé par le(s) coeur(s) et circulant des vaisseaux aux sinus pour alimenter les tissus
•Céphalopodes : Système fermé
> 1 Coeur systémique pompe le sang oxygéné vers les tissus corporels pour alimenter les tissus
> 2 Coeurs branchiaux pompent le sang désoxygéné vers les branchies pour le charger en O2
Systèmes circulatoires des crustacés
Système circulatoire ouvert
Système ouvert simple
> chez les espèces de petite taille
> 1 ou plusieurs coeurs
> Vaisseaux + ou – développés selon les taxons
Système ouvert complexe
>chez les espèces de grande taille
> 1 Coeur musculeux
>Réseau de nombreux vaisseaux
> Petits sinus très étroits agissant comme des vaisseaux
> Contrôle du flux de fluide dans le corps de l’organisme
Systèmes circulatoires des insectes
Système circulatoire ouvert simple
> 1 ou plusieurs coeurs (selon taxon)
> Vaisseaux + ou – développés selon les taxons
> Coeurs multiples en série le long du vaisseau dorsal
> Pompes accessoires dans les appendices
> Aorte dorsale: partie moins musculeuse du vaisseau dorsal
> Contractions des coeurs = Fluide propulsé vers la tête puis se dirigeant vers l’abdomen via les mouvements corporels de l’organisme
> Ostia = site de retour du fluide dans le vaisseau dorsal
–> Transport de nutriments + hormones + cellules immunitaires
Généralités du système circulatoire des Vertébrés
- Coeur musculeux: ↑ de la pression sanguine → sang propulsé vers les
> Artères: grandes artères → diamètres ↓ → artérioles
> Capillaires: site de diffusion des molécules entre Sang et Fluide Interstitiel
> Veines: veinules → diamètres ↑ → grandes veines
Évolution des Systèmes circulatoires
- Auparavant seulement transport de nutriments
> Par la suite transport d’oxygène - Système respiratoire fermé apparus indépendamment chez différents taxons
> Meilleur contrôle du flux des liquides, donc meilleure oxygénation - Apparition des système fermé apparu en parallèle avec le gaz dans l’organisme (O2)
> Favorise les espèces avec un taux métabolique élevé - Exception: Insectes
Anatomie des vaisseaux sanguins
Les parois des vaisseaux sanguins sont constituées de 3 tuniques : •Tunique interne = Intima > contient l’endothélium vasculaire en contact avec le sang • Tunique moyenne = Media > contient les fibres musculaires lisses > vasodilatation/vasoconstriction • Tunique externe = Externa > support & renforcement
Types de vaisseaux
Voir diapo 16
–> Les 3 tuniques des parois vasculaires ont une importance et structure différentes selon les sections du système circulatoire
Anatomie des vaisseaux capillaires
Absence de :
- Tunica media
- Tunica externa
Lits Capillaires :
> Dérivation vasculaire
> Capillaires vrais
> Muscles lisses de la paroi de l’artériole déterminent le flux dans le lit capillaire
> Sphincters précapillaires déterminent le flux sanguin traversant les capillaires vrais
–> Contrôle du flux sanguin à travers le capillaire
Voir diapo 17
3 types de vaisseaux capillaires selon leur différences structurales
Capillaires continus
> cellules endothéliales connectées via jonctions serrées
> fentes cellulaires → passage limité de petites molécules
Capillaires fenestrés
> cellules endothéliales connectées mais poreuses
> passage de molécules de taille moyenne
Capillaires sinusoïdes (= Capillaires discontinus)
> peu de jonctions serrées + larges espaces intercellulaires
> passage de grosses molécules (+ cellules sanguines)
- -> La structure du capillaire influence la composition du liquide interstitiel dans lequel baigne le tissu
- -> Échanges tissu-sang dépendant du type de capillaire
Caractéristiques des poissons à respiration aquatique
Circuit simple: coeur → branchies → aorte dorsale → tissus → coeur
Mouvements corporels aident au retour veineux dans le coeur
Coeur caudal accessoire parfois présent dans la queue de quelques espèces
Caractéristiques des poissons à respiration à respiration aérienne
Organe richement vascularisé
> Cavité buccale
> Tube digestif
> Vessie natatoire
Branchies peu/non fonctionnelles
> ABO charge le sang en O2 qui se mêle au sang désoxygéné des veines systémiques
> Le coeur pompe un mélange de sang oxygéné et désoxygéné
Circuit parallèle : Coeur → Branchies & ABO → aorte dorsale → tissus → coeur
> Mouvements corporels aident au retour veineux dans le coeur
Mammifères & Oiseaux
2 Circuits : coeur D → poumons → coeur G → tissus → coeur D
> Circuit pulmonaire via coeur D
> Circuit systémique via coeur G
Coeur à 4 compartiments (= 2 oreillettes + 2 ventricules) :
> Circuits pulmonaire (P faibles) et systémique (P fortes) totalement séparés
> Sang oxygéné / désoxygéné jamais mélangés
Amphibiens & Reptiles non crocodiliens
2 Circuits : coeur D → poumons → coeur G → tissus → coeur D
> Circuit pulmonaire via coeur D
> Circuit systémique via coeur G
Coeur à 3 compartiments (= 2 oreillettes + 1 ventricule) :
- Circuits pulmonaire et systémique séparés incomplètement
> Sang oxygéné / désoxygéné mélangés sur certaines sections du circuit
> Possibilité pour le sang de passer directement d’un circuit à un autre
Aspects évolutifs du système circulatoire des Vertébrés
Poissons
> Circuit simple (ou parallèle)
Amphibiens & Reptiles
> Circuits pulmonaire et systémique non séparés
Mammifères & Oiseaux
> Circuits pulmonaire et systémique séparés
Lois physiques des systèmes circulatoires
Loi de Débit d’un fluide
Q = ΔP / R
Q : débit du fluide
ΔP : différence de pression Entrée/Sortie dans le tube
R : résistance du tube à l’écoulement du fluide
Loi de Résistance d’un tube : R = 8Lη / π*r^4
R : résistance du tube à l’écoulement d’un fluide
η : viscosité du fluide (Un sang liquide aura plus de facilité à passer)
L : longueur du tube (Plus le tube est long, plus il y a de résistance)
r : rayon du tube (Plus le rayon est grand, moins il y a de résistance)
–> Toute variation de rayon d’un vaisseau (= vasodilatation / vasoconstriction) affectera significativement sa résistance
Loi de Poiseuille : Q = ΔPπr^4 / 8Lη
Q : débit du fluide
ΔP : différence de pression Entrée/Sortie dans le tube (Plus la différence de pression est grande, plus le débit est grand)
η : viscosité du fluide (Plus le sang est visqueux, moins le débit grand)
L : longueur du tube (Plus le tube est long, moins le débit est grand)
r : rayon du tube (Plus le rayon est grand, plus le débit est grand)
Modélisation des systèmes circulatoires
Vaisseaux organisés en série ou en parallèle
- Série : RT plus élevée
- Parallèle : RT plus faible
Loi de conservation de masse
> le débit à travers chaque segment est égal
Loi de Vitesse d’un fluide: V = Q / A
Q : débit du fluide = volume déplacé par unité de temps A : section transversale des tubes
–> Plus la vitesse est faible, plus les échanges se font entre les capillaires et les tissus. C’est pourquoi les capillaires ont de très petits diamètres
Tension de la paroi des vaisseaux
Loi de Laplace : T = a*P*r T: tension intramurale (N/cm) a: constante P: pression transmurale (Pa) r: rayon du tube (cm)
σ = P*r / w σ: stress intramural (N/cm2 = Pa) w: épaisseur de la paroi (cm) P: pression transmurale (Pa) r: rayon du tube (cm)
Systèmes circulatoires des Mammifères
Circulation sanguine
> coeur - artères - capillaires – veines - coeur
Circulation lymphatique
> des capillaires vers les veines caves
–> Système circulatoire organisé optimisant le transport et la distribution des molécules utilisées par l’organisme
