B8 · Système cardiovasculaire
Hémodynamique : pression artérielle, résistances et viscosité
Définir pressions systolique, diastolique, différentielle et moyenne et leurs déterminants. Relier débit, pression et résistances vasculaires et analyser l'influence de l'hématocrite et de la vitesse sur la viscosité sanguine.
Physiologie7 min de lecture17 QCM corrigés
Pression artérielle et caractère pulsatile de l'écoulement
La pression artérielle est pulsatile car l’éjection ventriculaire est intermittente, tandis que l’écoulement vers les tissus se poursuit pendant tout le cycle. Les grosses artères élastiques se distendent pendant l’éjection puis restituent leur énergie élastique pendant la relaxation ventriculaire. Elles transforment ainsi une éjection discontinue en un débit périphérique plus régulier.
La relation entre volume artériel et pression dépend de la compliance.
Une compliance élevée signifie qu’un volume éjecté provoque une faible augmentation de pression. À l’inverse, lorsque les artères sont rigides, leur faible compliance amplifie les variations de pression.
Pressions systolique et diastolique
La pression systolique dépend surtout :
- du volume d’éjection systolique, étudié dans la fiche précédente consacrée au débit cardiaque ;
- de la rapidité de l’éjection ventriculaire ;
- de la compliance des grosses artères ;
- de l’écoulement simultané du sang vers le réseau périphérique.
Une augmentation du volume éjecté ou une diminution de la compliance tend à augmenter la pression systolique.
Pendant la diastole, aucun volume n’est éjecté dans l’aorte, mais le sang continue de quitter les artères vers les artérioles. La pression diastolique dépend donc principalement :
- des résistances vasculaires périphériques, qui ralentissent la vidange artérielle ;
- de la compliance des grosses artères, qui entretient la pression par leur recul élastique ;
- de la durée de la diastole, donc de la fréquence cardiaque.
Lorsque les résistances périphériques augmentent, la vidange artérielle ralentit et la pression diastolique tend à rester plus élevée. Lorsque la diastole s’allonge, la vidange dispose de davantage de temps et la pression diastolique tend à diminuer.
Pression différentielle et pression artérielle moyenne
La pression différentielle traduit l’amplitude de la pulsation artérielle. Elle augmente lorsque le volume d’éjection augmente ou lorsque la compliance artérielle diminue.
La pression demeure plus longtemps proche de la pression diastolique que de la pression systolique. La pression moyenne n’est donc pas, en situation habituelle, la moyenne arithmétique des deux valeurs extrêmes.
Cette approximation convient lorsque la fréquence cardiaque et la forme de l’onde de pression restent usuelles. Lorsque la diastole se raccourcit fortement, la fraction de la pression différentielle à ajouter se rapproche de la moitié.
Débit, gradient de pression et résistance
Le sang s’écoule sous l’effet d’une différence de pression entre l’entrée et la sortie d’un territoire vasculaire. Ce gradient fournit la force motrice, tandis que les frottements internes du sang et les interactions avec la paroi s’opposent à l’écoulement.
À résistance constante, une augmentation du gradient de pression augmente le débit. À gradient de pression constant, une augmentation de résistance diminue le débit.
Pour la circulation systémique, le débit est le débit cardiaque , la pression d’entrée est approximativement la pression artérielle moyenne et la pression de sortie la pression de l’oreillette droite .
Comme est faible devant , on retient souvent que la pression artérielle moyenne dépend principalement du produit du débit cardiaque par les résistances vasculaires systémiques. La régulation nerveuse et hormonale de ces grandeurs appartient à la fiche suivante.
Déterminants physiques de la résistance vasculaire
Pour un liquide newtonien s’écoulant de façon laminaire dans un tube cylindrique rigide, la loi de Poiseuille relie la résistance aux propriétés du liquide et du conduit.
La résistance est proportionnelle à la viscosité et à la longueur, mais inversement proportionnelle à la quatrième puissance du rayon. Le rayon est donc le déterminant géométrique majeur : une faible variation du calibre vasculaire produit une variation importante de résistance.
Dans un réseau, les résistances en série s’additionnent. Pour des résistances en parallèle, ce sont leurs inverses qui s’additionnent. L’ouverture de voies parallèles diminue donc la résistance équivalente du réseau.
Viscosité du sang
Le sang est une suspension de cellules, principalement des hématies, dans le plasma. Contrairement à un liquide newtonien, sa viscosité apparente n’est pas constante : elle dépend de sa composition et des conditions d’écoulement.
Influence de l’hématocrite
Lorsque l’hématocrite augmente, les interactions entre hématies deviennent plus nombreuses et leur déplacement relatif est plus difficile. La viscosité sanguine augmente alors de manière non linéaire, ce qui accroît la résistance à l’écoulement pour un calibre vasculaire donné.
La viscosité dépend également de la viscosité du plasma, elle-même influencée par sa concentration en protéines, ainsi que par la déformabilité et l’agrégation des hématies.
Influence de la vitesse et du cisaillement
La vitesse n’agit donc pas isolément : son effet passe par le taux de cisaillement. À faible taux de cisaillement, les hématies tendent à s’agréger, ce qui augmente la viscosité apparente. Lorsque le taux de cisaillement augmente, les agrégats se dissocient et les hématies s’orientent puis se déforment dans le sens de l’écoulement. La viscosité apparente diminue alors.
Ce comportement est dit fluidifiant par cisaillement. Il interdit d’appliquer la loi de Poiseuille au sang comme une description exacte dans toutes les conditions, même si elle reste essentielle pour comprendre qualitativement les déterminants des résistances.
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