Système circulatoire: fonctions, pièces, types, maladies
Le système circulatoire comprend une série d'organes qui orchestrent le passage du sang dans tous les tissus, permettant ainsi le transport de divers matériaux tels que les nutriments, l'oxygène, le dioxyde de carbone, les hormones, entre autres. Il est composé du cœur, des veines, des artères et des capillaires.
Sa fonction principale réside dans le transport des matériaux, bien qu'il participe également à la création d'un environnement stable pour les fonctions vitales en termes de pH et de température, en plus d'être lié à la réponse immunitaire et de contribuer à la coagulation du sang.
Les systèmes circulatoires peuvent être ouverts - chez la plupart des invertébrés - constitués d’un ou de plusieurs cœurs, d’un espace appelé hémocoël et d’un réseau de vaisseaux sanguins; ou fermé - chez certains invertébrés et chez tous les vertébrés - où le sang est limité à un circuit de vaisseaux sanguins et au cœur.
Dans le règne animal, les systèmes circulatoires sont très variés et, en fonction du groupe d’animaux, l’importance relative des organes qui le composent change.
Par exemple, chez les vertébrés, le cœur est déterminant dans le processus de circulation, tandis que chez les arthropodes et autres invertébrés, les mouvements des extrémités sont indispensables.
Fonctions
Le système circulatoire est principalement responsable du transport de l'oxygène et du dioxyde de carbone entre les poumons (ou les branchies, en fonction de l'animal étudié) et les tissus corporels.
En outre, le système circulatoire est responsable de la distribution de tous les nutriments traités par le système digestif dans tous les tissus du corps.
Il distribue également les déchets et les composants toxiques aux reins et au foie, où, après un processus de détoxification, ils sont éliminés de l'individu par le biais du processus d'excrétion.
D'autre part, il sert de voie de transport pour les hormones sécrétées par les glandes et les distribue aux organes où elles doivent agir.
Il participe également à: la thermorégulation des organismes, l’ajustement correct du débit sanguin, la régulation du pH de l’organisme et le maintien d’un équilibre hydro-électrolytique adéquat afin que les processus chimiques nécessaires puissent être réalisés.
Le sang contient des structures appelées plaquettes qui protègent la personne des saignements. Enfin, le sang étant composé de globules blancs, il joue donc un rôle important dans la défense contre les corps étrangers et les agents pathogènes.
Parties (orgues)
Le système circulatoire est composé d'une pompe - le cœur - et d'un système de vaisseaux. Ces structures seront décrites en détail ci-dessous:
Le coeur
Les cœurs sont des organes musculaires dotés de fonctions de pompage, capables de propulser le sang dans tous les tissus du corps. En général, elles sont formées par une série de caméras connectées en série et flanquées de valves (ou de sphincters chez certaines espèces).
Chez les mammifères, le cœur comporte quatre cavités: deux oreillettes et deux ventricules. Lorsque le cœur se contracte, le sang est expulsé dans le système circulatoire. Les multiples chambres du cœur permettent une augmentation de la pression lorsque le sang circule de la région veineuse à la région artérielle.
La cavité atriale capture le sang et ses contractions l'envoient aux ventricules, où les contractions envoient du sang à tout le corps.
Le muscle cardiaque est composé de trois types de fibres musculaires: les cellules nodulaires sino-auriculaires et auriculo-ventriculaires, les cellules de l'endocarde ventriculaire et les fibres du myocarde.
Les premiers sont petits et faiblement contractés, ils sont auto-rythmiques et la conduction entre les cellules est faible. Le deuxième groupe de cellules est plus grand, avec une contraction faible mais une conduction rapide. Enfin, les fibres ont une taille moyenne, une contraction puissante et constituent une partie importante du cœur.
Structure du coeur
Chez l'humain, le cœur se situe dans la région inféro-inférieure du médiastin, reposant sur le diaphragme et derrière le sternum. La forme est conique et rappelle une structure pyramidale. La pointe du cœur s'appelle l'apex et se situe dans la région gauche du corps.
Une coupe transversale du cœur révélerait trois couches: l'endocarde, le myocarde et l'épicarde. La région interne est l'endocarde, qui est continu avec les vaisseaux sanguins et est en contact avec le sang.
La couche intermédiaire est le myocarde et est ici la plus grande quantité de masse cardiaque. Le tissu qui le forme est une contraction musculaire, involontaire et présente des vergetures. Les structures qui se connectent aux cellules cardiaques sont les disques intercalaires, leur permettant d’agir de manière synchrone.
La couverture externe du coeur s'appelle l'épicarde et se compose de tissu conjonctif. Enfin, le cœur est entouré d’une membrane externe appelée péricarde, qui se divise en même temps en deux couches: la fibreuse et la séreuse.
Le péricarde séreux contient le liquide péricardique dont la fonction est la lubrification et l’amortissement des mouvements du cœur. Cette membrane est fixée au sternum, à la colonne vertébrale et au diaphragme.
Activité électrique du coeur
Le rythme cardiaque comprend les phénomènes rythmiques des systoles et des diastoles, le premier correspondant à une contraction et le second à la relaxation de la masse musculaire.
Pour que la contraction des cellules se produise, un potentiel d'action doit leur être associé. L'activité électrique du cœur commence dans une zone appelée «stimulateur cardiaque», qui se propage à d'autres cellules couplées par l'intermédiaire de ses membranes. Les stimulateurs cardiaques sont situés dans le sinus veineux (au cœur des vertébrés).
Artères
Tous les vaisseaux qui quittent le cœur sont appelés artères et contiennent généralement du sang oxygéné, appelé sang artériel. En d'autres termes, ils peuvent transporter du sang oxygéné (tel que l'aorte) ou du sang désoxygéné (tel que l'artère pulmonaire).
Notez que la distinction entre les veines et les artères ne dépend pas du contenu, mais de leur relation avec le cœur et avec le réseau de capillaires. En d'autres termes, les vaisseaux qui quittent le cœur sont les artères et ceux qui l'atteignent sont les veines.
La paroi des artères est composée de trois couches: la plus interne est la tunique de l'intimal formée par un endothélium fin sur une membrane élastique; la tunique formée de fibres musculaires lisses et de tissu conjonctif; et enfin la tunique externe ou adventice composée de tissu adipeux et de fibres de collagène.
À mesure que les artères s'éloignent du cœur, leur composition varie, ce qui augmente la proportion de muscle lisse et réduit l'élasticité. Ces artères sont appelées artères musculaires.
Tension artérielle
La pression artérielle peut être définie comme la force exercée par le sang sur les parois des vaisseaux. Chez l’homme, la pression artérielle standard varie entre 120 mm Hg dans la systole et 80 mm Hg dans la diastole; elle est généralement indiquée par les chiffres 120/80.
La présence de tissu élastique permet aux artères de pulser pendant que le sang traverse la structure, contribuant ainsi au maintien d'une pression artérielle élevée. Les parois des artères doivent être extrêmement épaisses pour éviter leur affaissement lorsque la pression artérielle baisse.
Veines
Les veines sont des vaisseaux sanguins responsables du transport du sang du système de réseau capillaire vers le cœur. Par rapport aux artères, les veines sont beaucoup plus abondantes et ont une paroi plus mince, sont moins élastiques et ont un plus grand diamètre.
Comme les artères, elles sont formées par trois couches histologiques: interne, intermédiaire et externe. La pression des veines est très faible - de l’ordre de 10 mm Hg - elles doivent donc être assistées par des valves.
Capillaires
Les capillaires ont été découverts par le chercheur italien Marcello Malpighi en 1661, en les étudiant dans les poumons d'amphibiens. Ce sont des structures très abondantes qui forment des réseaux étendus près de presque tous les tissus.
Ses parois sont composées de fines cellules endothéliales, reliées par des fibres de tissu conjonctif. Il est nécessaire que les parois soient minces pour que l'échange de gaz et de substances métaboliques se produise facilement.
Ce sont des tubes très étroits, les mammifères ont un diamètre d’environ 8 µm, suffisamment large pour que les cellules sanguines puissent passer à travers.
Ce sont des structures perméables aux petits ions, aux nutriments et à l’eau. Lorsqu'ils sont exposés à la pression artérielle, les liquides sont expulsés dans l'espace interstitiel.
Les fluides peuvent traverser les fissures présentes dans les cellules endothéliales ou par les vésicules. En revanche, les substances de nature lipidique peuvent facilement diffuser à travers les membranes des cellules endothéliales.
Du sang
Le sang est un fluide épais et visqueux chargé des éléments de transport. Il se situe généralement à une température de 38 ° C et représente 8% du poids total d'un individu moyen.
Dans le cas d'animaux très simples, comme les planaires, il n'est pas possible de parler de "sang", car ils ne possèdent qu'une substance limpide et aqueuse composée de cellules et de certaines protéines.
En ce qui concerne les animaux invertébrés, qui ont un système circulatoire fermé, le sang est généralement appelé hémolymphe. Enfin, chez les vertébrés, le sang est un tissu fluide extrêmement complexe dont les composants principaux sont le plasma, les érythrocytes, les leucocytes et les plaquettes.
Plasma
Le plasma constitue la potion liquide du sang et correspond à 55% de la composition totale du sang. Sa fonction principale est le transport de substances et la régulation du volume sanguin.
Certaines protéines sont dissoutes dans le plasma, telles que l'albumine (composant principal, plus de 60% des protéines totales), les globulines, les enzymes et le fibrinogène, ainsi que les électrolytes (Na +, Cl-, K +), le glucose, les acides aminés, le métabolisme des déchets., entre autres.
Il contient également une série de gaz dissous, tels que l'oxygène, l'azote et le dioxyde de carbone, résidus présents dans le processus de respiration et devant être éliminés du corps.
Composants solides
Le sang contient des composants cellulaires correspondant aux 45% restants du sang. Ces éléments correspondent aux globules rouges, aux globules blancs et aux cellules liées au processus de coagulation.
Les globules rouges, également appelés érythrocytes, sont des disques biconcaves et sont responsables du transport de l'oxygène grâce à la présence d'une protéine appelée hémoglobine. Un fait curieux à propos de ces cellules est que, chez les mammifères, les érythrocytes matures ne possèdent pas de noyau.
Ce sont des cellules très abondantes. Dans un millilitre de sang, vous pouvez trouver 5, 4 millions de globules rouges. La durée de vie moyenne d’un érythrocyte en circulation est d’environ 4 mois et peut couvrir plus de 11 000 kilomètres.
Les globules blancs ou les leucocytes sont liés à la réponse immunitaire et sont présents dans une proportion plus faible que les globules rouges, de l'ordre de 50 000 à 100 000 par millilitre de sang.
Il existe plusieurs types de globules blancs, parmi les neutrophiles, les basophiles et les éosinophiles, regroupés dans la catégorie des granulocytes; et les agranulocytes qui correspondent aux lymphocytes et aux monocytes.
Enfin, il existe des fragments de cellules appelés plaquettes - ou thrombocytes chez d’autres vertébrés - qui participent au processus de coagulation, empêchant ainsi les saignements.
Types de systèmes circulatoires
Les petits animaux - de moins de 1 mm de diamètre - sont capables de transporter des matériaux dans leur corps par simple processus de diffusion.
Cependant, avec l'augmentation de la taille du corps, il est nécessaire de disposer d'organes spécialisés pour la distribution de matériaux, tels que des hormones, des sels ou des déchets, aux différentes régions du corps.
Chez les plus gros animaux, il existe une diversité de systèmes circulatoires qui remplissent efficacement la fonction de transport des matériaux.
Tous les systèmes circulatoires doivent comporter les éléments suivants: un organe principal responsable du pompage des fluides; un système d'artère capable de distribuer le sang et de stocker la pression artérielle; un système de capillaires qui permet le transfert de matériaux du sang aux tissus et finalement au système veineux.
L'ensemble des artères, des veines et des capillaires forme ce qu'on appelle la "circulation périphérique".
De cette façon, l'ensemble des forces qui effectuent les organes susmentionnés (battement de coeur rythmique, recul élastique des artères et contractions des muscles qui entourent les vaisseaux sanguins) permet au sang de se déplacer dans le corps.
Systèmes circulatoires ouverts
La circulation ouverte est présente dans différents groupes d'animaux invertébrés, tels que les crustacés, les insectes, les araignées et différents mollusques. Il consiste en un système sanguin qui est pompé par le cœur et atteint une cavité appelée hémocèle. En outre, ils ont un ou plusieurs coeurs et vaisseaux sanguins.
L'hémocèle peut occuper chez certains organismes jusqu'à 40% du volume corporel total et se situe entre l'ectoderme et l'endoderme, en rappelant que les animaux triblastiques (également appelés triploblastiques) ont trois feuilles embryonnaires: l'endoderme, le mésoderme et l'ectoderme.
Par exemple, chez certaines espèces de crabe, le volume sanguin correspond à 30% du volume corporel.
La substance liquide qui pénètre dans l'hémocèle s'appelle hémolymphe ou sang. Dans ces types de systèmes, il n'y a pas de distribution de sang par les capillaires dans les tissus, mais les organes sont baignés directement par l'hémolymphe.
Lorsque le coeur se contracte, les valves se ferment et le sang est forcé de passer à l'hémocèle.
Les pressions exercées sur les systèmes circulatoires fermés sont assez faibles, entre 0, 6 et 1, 3 kilopascals, bien que les contractions produites par le cœur et d'autres muscles puissent augmenter la pression artérielle. Ces animaux sont limités dans la vitesse et la distribution du flux sanguin.
Systèmes circulatoires fermés
Dans les systèmes circulatoires fermés, le sang se déplace dans un circuit formé de tubes et suit le trajet des artères aux veines en passant par les capillaires.
Ce type de système circulatoire est présent chez tous les animaux vertébrés (poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères) et chez certains invertébrés tels que les vers de terre et les céphalopodes.
Les systèmes fermés se caractérisent par une séparation claire des fonctions dans chacun des organes qui le composent.
Le volume sanguin occupe une proportion beaucoup plus faible que dans les systèmes ouverts. Environ 5 à 10% du volume corporel total de l'individu.
Le cœur est l'organe le plus important et est responsable du pompage du sang dans le système des artères, maintenant ainsi l'hypertension artérielle.
Le système artériel est chargé de stocker la pression qui force le sang à traverser les capillaires. Par conséquent, les animaux à circulation fermée peuvent transporter l'oxygène rapidement.
Les capillaires, étant si minces, permettent l’échange de matériaux entre le sang et les tissus, facilitant ainsi les processus simples de diffusion, de transport ou de filtration. La pression permet des processus d'ultrafiltration dans les reins.
Evolution du système circulatoire
Au cours de l'évolution des animaux vertébrés, la complexité du cœur a considérablement augmenté. L’une des innovations les plus importantes est l’augmentation progressive de la séparation du sang oxygéné et du sang désoxygéné.
Les poissons
Chez les vertébrés les plus primitifs, le poisson, le cœur consiste en une série de cavités contractiles, avec un seul atrium et un ventricule. Dans le système circulatoire des poissons, le sang est pompé à partir du ventricule unique, traversant les capillaires des branchies, où l'absorption d'oxygène se produit et où le dioxyde de carbone est expulsé.
Le sang continue son chemin à travers le reste du corps et dans les capillaires se produit l'apport en oxygène aux cellules.
Amphibiens et Reptiles
Lorsque la lignée des amphibiens prend naissance, puis celle des reptiles, une nouvelle chambre apparaît dans le cœur. Elle présente maintenant trois cavités: deux atriums et un ventricule.
Avec cette innovation, le sang désoxygéné atteint l'oreillette droite et le sang des poumons atteint l'oreillette gauche, que le ventricule communique avec le droit.
Dans ce système, le sang désoxygéné reste dans la partie droite du ventricule et le sang oxygéné dans la gauche, bien qu'il y ait un certain mélange.
Dans le cas des reptiles, la séparation est plus perceptible car il existe une structure physique qui divise partiellement les régions gauche et droite.
Oiseaux et mammifères
Dans ces lignées, l'endothermie (animaux à «sang chaud») entraîne une demande accrue en oxygène pour les tissus.
Un cœur à quatre cavités est en mesure de répondre à ces exigences élevées, dans lesquelles les ventricules droit et gauche séparent le sang oxygéné du sang désoxygéné. Ainsi, la teneur en oxygène qui atteint les tissus est la plus élevée possible.
Il n'y a pas de communication entre les cavités gauche et droite du cœur, car elles sont séparées par un septum ou un septum épais.
Les cavités situées dans la partie supérieure sont les oreillettes, séparées par le septum interaural, et sont responsables de la réception du sang. Les veines cave supérieure et inférieure sont connectées à l'oreillette droite, tandis que l'oreillette gauche atteint les quatre veines pulmonaires, deux provenant de chaque poumon.
Les ventricules sont situés dans la région inférieure du cœur et sont reliés aux oreillettes par les valves auriculo-ventriculaires: le tricuspide, situé à droite, et le bicuspide ou mitrale à gauche.
Maladies communes
Les maladies cardiovasculaires, également appelées maladies coronariennes ou cardiaques, incluent une série de pathologies associées au dysfonctionnement du cœur ou des vaisseaux sanguins.
Selon les enquêtes réalisées, les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès aux États-Unis et dans certains pays européens. Les facteurs de risque comprennent un mode de vie sédentaire, une alimentation riche en graisse et le tabagisme. Parmi les pathologies les plus courantes figurent:
Hypertension
L'hypertension comprend des valeurs élevées de pression systolique, supérieures à 140 mm Hg et de pression diastolique supérieure à 90 mm Hg. Cela conduit à un flux sanguin anormal dans le système circulatoire.
Arythmies
Le terme arythmie fait référence à la modification de la fréquence cardiaque, produit d'un rythme non contrôlé - tachycardie - ou par bradycardie.
Les causes des arythmies sont diverses et vont des modes de vie malsains au patrimoine génétique.
Bouffée de cœur
Les souffles sont constitués de sons anormaux du cœur détectés par le processus d'auscultation. Ce bruit est associé à une augmentation du débit sanguin en raison de problèmes avec les valves.
Tous les murmures ne sont pas aussi graves, cela dépend de la durée du son, de la région et de l'intensité du bruit.
Athérosclérose
Il consiste en un durcissement et une accumulation de graisses dans les artères, dus principalement à des régimes déséquilibrés.
Cette condition empêche le passage du sang et augmente le risque d'autres problèmes cardiovasculaires, tels que les accidents vasculaires cérébraux.
Insuffisance cardiaque
L'insuffisance cardiaque fait référence au pompage inefficace de sang vers le reste du corps, entraînant des symptômes de tachycardie et des problèmes respiratoires.
