PHYSIOLOGIE CARDIO VASCULAIRE LA PRESSION ARTERIELLE REGULATION 1

PHYSIOLOGIE CARDIO VASCULAIRE LA PRESSION ARTERIELLE REGULATION 1

Généralités La pression artérielle maintient les parois du système artériel distendues et assure l'écoulement. C'est la pression la plus élevée de l'organisme. La pression artérielle moyenne est constante dans tout le système artériel. Elle ne chute qu'au niveau des artérioles. 2

La pression dépend du débit dans les artères et de la résistance à ce débit le débit dépend du fonctionnement du coeur (pompe) et du volume sanguin donc du VES et de la fréquence les résistances dépendent de la viscosité du sang, de la longueur et du diamètre des vaisseaux La pression peut être mesurée directement par cathétérisme d'une artère: elle varie en permanence au cours du cycle cardiaque. 3

La pression s'élève très rapidement après l'ouverture des sigmoïdes aortiques, passe par un maximum (= pression systolique) au milieu de la systole cardiaque, sa valeur étant pratiquement identique à celle de la pression systolique maximale ventriculaire gauche. Elle chute ensuite, d'abord rapidement puis plus lentement, après la fermeture des sigmoïdes. Sa valeur est minimale en fin de diastole (= pression diastolique) et dépend en particulier de la durée de la diastole. 4

Régulation de la PA La pression artérielle au repos est l'une des grandeurs hémodynamiques les plus stables: elle ne varie pas de plus de ± 10 mm. Hg autour de la valeur moyenne. Elle est donc étroitement régulée par des mécanismes efficaces qui interfèrent entre eux et en déterminent sa valeur définitive. Leur action est plus ou moins rapide. 5

Pourquoi la régulation centrale de PA est-elle nécessaire ? S’il n’existait que des régulations locales, en fonction du métabolisme de chaque territoire, il ne pourrait y avoir stabilité des conditions hémodynamiques pour perfuser cœur, cerveau et assurer les transferts capillaires. 6

À l’exercice intense en particulier, le débit des muscles squelettiques engagés dans l’effort considérablement pour satisfaire leur métabolisme. S’il n’y avait pas constriction d’autres territoires en parallèle au circuit musculaire, ceci diminuerait les résistances ; Comme PA = Qc x R et que l’augmentation de Qc est limitée, on aurait un effondrement de PA avec arrêt de perfusion de tous les territoires. 7

Cette régulation, sollicitée en permanence, agit en modifiant, de façon instantanée, la fréquence cardiaque et le tonus vasomoteur périphérique. Ce sont les variations de la pression elle-même qui mettent en jeu les réactions correctrices ; il s'agit donc d'une régulation par rétroaction négative. Il faut envisager la régulation de la pression artérielle comme le résultat de la superposition de mécanismes multiples, variés et agissant en synergie 8

Les différents mécanismes contrôlant la PA 10 Efficacité de la réponse 9 Contrôle de la pression par le contrôle rénal du volume sanguin Réponse ischémique du SNC 8 7 6 5 Barorécepteurs 4 3 Aldostérone Chémorécepteurs 2 1 tion a x a l Re 0 15 30 Sec 1 2 inte a r t n de co laire l i p a ansc r t s nge a h c E es d i u q i de l 15 Min 30 1 4 H s 15 1 8 15 Jours Temps écoulé depuis le changement brusque de pression 9

Mécanismes d’action rapides contrôlant la PA 10 Efficacité de la réponse 9 Contrôle de la pression par le contrôle rénal du volume sanguin Réponse ischémique du SNC 8 7 6 5 Barorécepteurs 4 3 Aldostérone Chémorécepteurs 2 1 tion a x a l Re 0 15 30 Sec 1 2 inte a r t n de co laire l i p a ansc r t s nge a h c E es d i u q i de l 15 Min 30 1 4 H s 15 1 8 15 Jours Temps écoulé depuis le changement brusque de pression 10

Mécanismes d’action rapides contrôlant la PA Réponses nerveuses feed back issu des barorécepteurs réponse du SNC à l’ischémie réflexe né des chémorécepteurs Réactions très rapides et très puissantes ex hémorragie sévère: constriction des veines amélioration du remplissage cardiaque FC et contraction amélioration de la fonction de pompage cardiaque constriction des artérioles freinage de la sortie du sang du secteur artériel 11 de la PA à un niveau assurant la survie

Mécanismes d'action immédiate (temps de réponse < 1 min) Ils sont réglés par le système nerveux autonome et sont mis en jeu à partir de: - barorécepteurs agissant dans toutes les circonstances, - chémorécepteurs mis en jeu seulement dans des situations d'urgence (l'hypoxie avec Pa. O 2 < 75 mm. Hg déclenche une hypertension) - centres vasomoteurs, stimulés lorsque la pression artérielle moyenne chute au-dessous de 50 mm. Hg, c'est-àdire en ultime recours. 12

Mécanismes de contrôle de la PA à temps intermédiaire 11 10 Efficacité de la réponse 9 Contrôle de la pression par le contrôle rénal du volume sanguin Réponse ischémique du SNC 8 7 6 5 Barorécepteurs 4 3 Aldostérone Chémorécepteurs 2 inte tra n o c n de 1 atio x a l e R 0 15 30 Sec 1 2 es es de g n a Ech apillair c trans es 15 uid 30 1 4 liq Min 15 1 H 8 15 Jours Temps écoulé depuis le changement brusque de pression 13 Vasoconstriction due au système rénine-angiotensine

Mécanismes de contrôle de la PA à temps intermédiaire: action vasoconstrice du SRA relaxation de contrainte des Vx: si la pression devient trop forte, les vx sont étirés plusieurs min ou heures pour que la pression redescende transfert de liquide à travers les parois capillaires pour ajuster le volume sanguin aux besoins Ces mécanismes de contrôle prennent le relais après les mécanismes nerveux 14

Ces mécanismes sont pleinement efficaces dans l'heure qui suit la perturbation: - un mécanisme humoral: activation de l'angiotensine I, puissant vasoconstricteur, qui fait intervenir l'appareil juxtaglomérulaire, - deux phénomènes mécaniques: * échanges liquidiens dans les réseaux capillaires systémiques (le débit de filtration quand la pression endovasculaire ) * relâchement du tonus musculaire lisse vasculaire (le muscle vasculaire se relâche lorsque la pression de perfusion est en permanence élevée). 15

Mécanismes de contrôle retardé de la PA 11 10 Efficacité de la réponse 9 Contrôle de la pression par le contrôle rénal du volume sanguin Réponse ischémique du SNC 8 7 6 5 Barorécepteurs 4 3 Aldostérone Chémorécepteurs 2 1 tion a x a l Re 0 15 30 1 2 inte a r t n de co laire l i p a ansc r t s nge a h c E es d i u q i de l 15 30 1 4 s 15 1 8 15 Temps écoulé depuis le changement brusque de pression 16

Mécanismes d'action retardée Nécessitent plusieurs heures ou quelques jours pour être efficaces: de nature hormonale, ( aldostérone et hormone antidiurétique), ils agissent principalement sur le volume sanguin total, par le jeu de l'excrétion rénale de sodium et d'eau. 17

Mécanismes de contrôle à action rapide ou à court terme : adaptation contenu/contenant • Nerveux : réflexes neuro-végétatifs ou actions centrales – Rapidité – Efficacité – Adaptation rapide • Hormonaux – Libération adrénaline et noradrénaline – Libération vasopressine (ADH) par la posthypophyse Mécanismes de contrôle à moyen et long terme : Rétablissement volume plasmatique et masse globulaire 18

Mécanismes de contrôle à court terme Contrôle nerveux de la PA 19

LES CENTRES NERVEUX 1. CENTRES BULBAIRES Aire pressive Effets: Accélération cardiaque et force de contraction Action directe : tonus cardio-accélérateur (stimulation neurones presseurs) Action indirecte : tonus cardiomodérateur (inhibition réciproque de l’aire dépressive) – Voie efférente : faisceaux réticulospinaux – Synapses : corne latérale médullaire 20

Aire pressive Effets: Vaso-constriction artériolaire généralisée Veino-constriction des grosses veines Libération catécholamines par médullosurrénales 21

Aire dépressive Effets: Ralentissement cardiaque - tonus cardio-modérateur - tonus cardio-accélérateur par inhibition réciproque de l’aire pressive Vasodilatation passive par du tonus vasoconstricteur sympathique Emprunte le trajet des fibres vagales 22

Facteurs agissant sur l’activité des centres bulbaires Afférences périphériques spécifiques (baro. R et chémo. R; IX et X paires crâniennes) Afférences périphériques non spécifiques (bronchiques, nociceptives) Actions inter-centrales Actions humorales locales (PO 2, PCO 2, p. H) Centres nerveux supérieurs 23

2. CENTRES MEDULLAIRES Corps cellulaires neurones préganglionnaires sympathiques (cornes latérales médullaires) cortex sinus IX hypothalamus Tonus vaso-constricteur, délai long centre cardioaccélérateur Conditions normales : sous le contrôle des centres bulbaires relais des messages de l’aire pressive acheminés par les D 1 à L 2 fibres réticulo-spinales longues X + - centre cardioinhibiteur b 1 b 1 Nerf cardiaque Traumatisme médullaire avec section moelle cervicale : PA basse mais compatible avec survie prolongée 24

3. CENTRES SUPRA BULBAIRES • Vie courante : émotion, douleur, sommeil, préparation à l’effort physique, volonté • Rôle intégrateur et coordinateur : adaptation fonction circulatoire aux diverses activités comportementales Centres corticaux (cortex moteur, rhinencéphale) Réactions comportementales anticipées afin de faciliter la réalisation de l’action Exercice physique : Ø Activation cardiaque Ø Vasoconstriction généralisée sauf muscles mis en action (vasodilatation) 25

Centres hypothalamiques Zone antérieure : Réponse dépressive Réaction comportementale de relaxation et récupération Zone postérieure: Réponse pressive Ø Comportement agressif Ø Forte HTA Ø Cardio-accélération Ø Vaso-constriction généralisée Ø Veino-constriction Ø Libération adrénaline Ø Généralisation et amplification effets Ø Vasodilatation musculaire et coronaire Ø Spléno-contraction Ø Activation glycogénolyse hépatique et lipolyse 26 (circulation glucose et acides gras)

MISE EN JEU DES CONTRÔLES NERVEUX Activité centres bulbaires déclenchée – Manière réflexe • Récepteurs spécifiques (appareil circulatoire) • Récepteurs non spécifiques (bronchiques, thermorécepteurs cutanés, nocicepteurs) – Directe lors de situations critiques Activité centres supra-bulbaires (hypothalamiques et corticaux) Liée au comportement 27

AJUSTEMENTS CIRCULATOIRES REFLEXES Réflexe baro-dépresseur Boucle régulatrice la plus importante Augmentation PA Inhibition aire pressive bulbaire, tonus vaso-constricteur et résistances périphériques Stimulation aire dépressive bulbaire, tonus cardiomodérateur et débit cardiaque et vice versa avec PA 28

Le baroréflexe cardiaque = boucle de régulation comportant essentiellement 3 niveaux : Les afférences comprennent des barorécepteurs - présents au niveau des sinus carotidiens, connectés au SNC par le nerf de Hering (branche du glossopharyngien, IX) - présents au niveau de la crosse aortique, connectés au SNC par le nerf de Cyon (branche du vague, X) Les centres intégrateurs sont bulbaires et représentés par le Noyau du Tractus Solitaire. 29

Les efférences sont de deux types : et para-. Elles ont également 2 destinations distinctes : le cœur = baroréflexe cardiaque les Vx = baroréflexe artériel Les fibres à destinée cardiaque sont de type mixte et para- , alors que les fibres à destinée vasculaire sont exclusivement . 30

Effets du baroréflexe cardiaque Au niveau du tissu cardiaque, l’effet exercé est une modulation de la fréquence et de la contractilité (et inversement : de FC si PA ). Au niveau vasculaire, ce système est responsable de la modulation des résistances périphériques : du tonus et vasodilatation en cas d’ de la PA et inversement. 31

Rôle physiologique du réflexe baro-dépresseur – Asservissement du débit cardiaque aux besoins périphériques – Amortissement des variations brutales de la pression artérielle Tracé des variations de la PA enregistrés en continu: Chez un chien intact après section des nerfs barosensibles 32

Réponses induites par les baro-récepteurs – PA basse • Activité baro. R faible • Tonus cardio-modérateur réduit • Tonus cardio-activateur augmenté Accélération rythme cardiaque et augmentation force de contraction • Tonus vasoconstricteur augmenté Augmentation résistances périphériques – PA élevée : effets inverses 33

Limites du baroréflexe cardiaque Si ce baroréflexe est très efficace dans la régulation à court terme de la PA, il n’est, en revanche, d’aucune importance dans la régulation à long terme en raison de l’une de ses propriétés essentielle qui est le " resetting ". 34

Resetting = réajustement de la fonction de ce réflexe lors de toute modification soutenue du niveau tensionnel (quelques heures suffisent). Cette tensionnelle n’est alors plus détectée par le baroréflexe qui considérera que le niveau atteint est le nouveau niveau de référence à partir duquel il doit opérer. Le rôle de ce resetting est de toujours maintenir le point d’équilibre du système dans la zone de forte sensibilité du baroréflexe. 35

Les barorécepteurs périphériques Localisation des baro-récepteurs – Sinus carotidiens – nerf de Hering et glossopharyngien (IX) – Crosse aortique et tronc artériel brachio-céphalique – nerf aortique et pneumogastrique (X) Nerf Glossopharyngien IX Nerf de Hering Glomus carotidien Nerf Vague X Artère carotide Glomus aortique 36

- le nerf sinusal ou nerf de Hering: issu des chémorécepteurs et barorécepteurs au niveau des sinus carotidiens et chemine dans le glossopharyngien (IX). -le nerf aortique ou nerf de Cyon (appelé également nerf dépresseur): issu des barorécepteurs de la crosse aortique et rejoint les nerfs pneumogastriques ou vagues (X). 37

Ils la transmettent aux centres régulateurs par l'intermédiaire de nerfs afférents (Hering et Cyon) Le circuit réflexe dépend du SNV et a pour point de départ des structures sensibles à la pression, les barorécepteurs, qui recueillent l'information 38

Les centres, situés dans le bulbe, transmettent les ordres régulateurs par des nerfs efférents qui appartiennent aux contingents para et Ils contrôlent l'activité cardiaque et le tonus vasomoteur artériolaire 39

Il y a donc une boucle de contrôle; c'est pourquoi on parle d'autorégulation par rétroaction ou rétrocontrôle négatif (négatif car la variation dans un sens de la pression artérielle entraîne une réaction inverse qui tend à ramener la pression à sa valeur initiale). 40

Autres réflexes impliquant le système nerveux autonome: Les chémorécepteurs carotidiens et aortiques. Ils peuvent aussi moduler l’activité et donc intervenir dans le contrôle de la PA. Le n’intervient pas que pour limiter la variabilité tensionnelle mais peut aussi entraîner des poussées hypertensives. C’est typiquement le cas lors d’un stress mental ou d’un effort physique où par une mise en jeu centrale, le peut entraîner une de PA. Ceci répond à une de la demande métabolique tissulaire qui passe à l’échelon systémique par une du niveau tensionnel moyen. 41

RÔLE REFLEXE DES RECEPTEURS AURICULAIRES • • Paroi distensible – accumulation volume Volorécepteurs Voie afférente : nerf vague Réflexe de Bainbridge : tachycardie lors distension 42

REFLEXES EXTRINSEQUES Stimulation douloureuse - faible ou modérée, entraîne une augmentation de la PA et une tachycardie - sévère (manipulation et étirement de l'intestin) entraîne bradycardie et hypotension, avec parfois collapsus circulatoire et syncope. Stimulation des thermorécepteurs au froid (face) – Vasoconstriction – Bradycardie 43

MISE EN JEU DES CONTRÔLES NERVEUX Ajustements circulatoires réflexes Mise en jeu directe des centres – Sensibilité des centres bulbaires à l’ischémie - Hypotension, hypoxémie et hypercapnie dépression activité neurones cérébraux SAUF neurones réticulaires de l’aire pressive - activité sympathique avec libération catécholamines par médullo-surrénales - Stimulation cardiaque et vasoconstriction importante - Intervention de ce mécanisme dans les situations d’urgence 44

- Réaction d’alarme – Conditions normales : centres hypothalamiques – activité très faible – Situations de stress ou état de choc : stimulation centres thalamiques ØActivation sympathique ØCardioactivation ØVasoconstriction ØLibération catécholamines par MS ØLibération vasopressine par post-hypophyse ØVasoconstriction intense et prolongée ØRéduction diurèse 45

Mécanismes de contrôle à court terme Echanges liquidiens avec le secteur interstitiel 46

Il est possible de stocker du liquide dans le secteur interstitiel quand la pression dans le capillaire ou à l’inverse de faire passer du liquide de ce secteur vers le sang pour la volémie. Ceci permet des adaptations généralement transitoires. 47

En cas d’insuffisance cardiaque chronique, il y a formation d’œdèmes. En cas d’insuffisance cardiaque suraiguë, Qc s’effondrant, la perfusion est interrompue pas de transfert liquidien vers le milieu interstitiel pas d’œdèmes. En cas d’hypovolémie (hémorragie…), l’organisme puise dans le secteur interstitiel pour maintenir PA avec des conséquences néfastes pour les cellules déshydratées si cela persiste. 48

Mécanismes de contrôle à court terme Contrôle hormonal de la PA 49

LES CATECHOLAMINES Sécrétion Adrénaline et noradrénaline libérées par la MS. Commandée par les fibres préganglionnaires sympathiques des nerfs splanchniques 1 - Effets physiologiques Effets sur toutes les structures innervées par le sympathique Effets analogues à ceux de la stimulation sympathique 50

Récepteurs adrénergiques α 1 effet activateur sur fibres musculaires lisses vasculaires artérioles et veines β 1 effet excitateur sur Ø Myocarde : chronotrope positif et inotrope positif Ø Hépatocytes : accélération glycogénolyse, libération glucose Ø Adipocytes : accélération lipolyse, libération ac. Gras β 2 effet inhibiteur sur fibres lisses artères musculaires, artères coronaires, bronches; libération rénine par appareil juxta-glomérulaire 51

Actions des catécholamines sur le système cardio-vasculaire Effecteurs α 1 Cœur β 1 β 2 Chrono++ Ino++ A coronaires Vasoconstriction+ Vasodilatation++ A musculaires Vasoconstriction+ Vasodilatation+++ A rénales Vasoconstriction++ A splanchniques Vasoconstriction+ A cérébrales Vasoconstriction+/- A cutanées Vasoconstriction+++ Veines Veinoconstriction App juxtaglomérulaire Vasodilatation+ Sécrétion rénine 52

Effets circulatoires Adrénaline : effets α 1, β 1 et β 2 Faible dose Chronotrope +: par action sur les R β 1 Élévation PAS : par action sur les R a Diminution PAD : par action sur les R β 2 53

Forte dose Forte élévation PAS Élévation PAD Chronotrope – Effet vasodilatateur β 2 masqué par puissance effet α Effet direct cardiaque masqué par réflexe barodépresseur : bradycardie réflexe Yohimbine : blocage R α démasque effet β 2 54

Noradrénaline effets α 1 et β 1 Idem sauf effets β 2 Effet presseur de l’Adrénaline débit cardiaque Redistribution débit sanguin: - Vasoconstriction circulations cutanée, splanchnique et rénale - Vasodilatation coronaire et musculaire - Légère vasoconstriction cérébrale (α) compensée par élévation PA 55

Coeur PA Circulation adrénaline noradrénaline Fréquence ++ VES ++ Débit +++ ++ Flux coronarien ++ 0 Systolique +++ Diastolique + ++ Résistances tot ++ Débit cérébral 0 Débit musculaire 0 Débit cutané +++ Débit rénal + + Débit splanchnique + + 56

4 - Effet sur l’appareil juxta-glomérulaire Libération rénine • Effet direct R β 2 cellules appareil juxtaglomérulaire • Effet indirect : vasoconstriction artérioles rénales (effets α), chute pression d’aval, stimulation sécrétion rénine 57

PLACE DES CATECHOLAMINES DANS LA REGULATION TENSIONNELLE Situations de stress – Exposition froid : augmentation production chaleur et vasoconstriction cutanée – Hypoglycémie sévère, asphyxie et ischémie cérébrale – Drogues anesthésiques 58

– Effort physique : effets synergiques favorables à une mobilisation maximale des ressources au profit des muscles - débit cardiaque (R β 1) - retour veineux (R α) - Redistribution débit cardiaque au profit circulations coronaire et musculaire - glycogénolyse et lipolyse pour satisfaire aux besoins énergétiques musculaires et myocardiques 59

VASOPRESSINE = ADH Élaboration dans noyaux supra-optiques de l’hypothalamus Migration vers la post-hypophyse Protéines vectrices : neurophysines Effets physiologiques – Réabsorption eau tubes collecteurs rénaux – Vasopresseur • Action directe sur toutes les fibres musculaires lisses sauf circulation rénale • Potentialisation effets catécholamines – Effet rapide et transitoire (10 à 30 min) 60

Facteurs de sécrétion – Diminution importante et brutale de la volémie – Douleur, anxiété – Morphine, nicotine Rôle dans la régulation circulatoire – Mise en jeu aigue lors circonstances critiques – Action prolongée lors suppression réflexes nerveux – Pas d’adaptation 61

Régulation à long terme de la PA 62

Si PA varie lentement et de façon prolongée système nerveux perd son efficacité Le rein joue un rôle fondamental sur la régulation à long terme si volume extra¢ : PA cette augmentation de PA agit directement sur le rein qui élimine le vol extra ¢ en excès et PA revient à la normale Chez l’homme, excrétion rénale d’eau et de sel est très sensible à la PA: Une de PA de qq mm. Hg suffit pour entraîner le x 2 du débit urinaire d’eau (= diurèse de pression), et celui de sel (= natriurèse de pression) 63

Le rein est l’organe permettant une régulation à long terme de la PA 64