section 3 : les circuits

Section 3 Les circuits vasculaires

Principes généraux

Composition des vaisseaux

A l’échelon microscopique la paroi des vaisseaux est formée de plusieurs composants en proportion variable suivant le type de vaisseau concerné

• Les artères, vaisseaux efférents du cœur
• Les veines vaisseaux afférents du cœur
• Les capillaires réalisant la connexion entre les divisions artérielles et veineuses

Les artères et les veines sont constituées de couches identiques en proportion et épaisseur variables

• une couche externe : l’adventice
• une couche interne : l’intima
• une couche intermédiaire : la média composée de façon variable de fibres élastiques et de fibres musculaires lisses.

Artères, veines et capillaires sont tapissés d’une couche endothéliale évitant le contact du sang avec les couches sous endothéliales du vaisseau prévenant ainsi l’agrégation des plaquettes et la coagulation sanguine.

La paroi artérielle, épaisse, est peu compressible. Le réseau artériel est fait de vaisseaux résistifs. En partant du cœur, il comporte d’abord des vaisseaux très élastiques qui se distendent lors de l’éjection ventriculaire et restituent par leur élasticité l’énergie sous forme de pression lors de la phase de diastole ventriculaire. La pression y oscille entre 120 et 70 mm Hg. On retrouve ensuite des artères musculaires qui vont par leur ouverture modulable (contraction ou relaxation des fibres musculaires lisses constitutives de la paroi vasculaire) favoriser le débit dans certains territoires en fonction des besoins (distribution). Le barrage artériolaire entraîne ensuite une nette diminution de la pression à l’entrée des zones d’échanges que sont les réseaux capillaires.

Le réseau veineux est formé de vaisseaux à parois plus fine, compressibles et donc sensibles aux variations de pression externe. On observe des veines élastiques et d’autres musculaires. Le réseau veineux est qualifié de réseau capacitif. (figure 6-24)

Le réseau capillaire est localisé entre les ramifications artériolaires et les premières veinules. La pression est de l’ordre de 30 mm Hg à l’entrée du réseau capillaire et 15 mm Hg à sa sortie veineuse. La paroi des capillaire est réduite à l’endothélium et sa membrane basale, autorisant les échanges avec le milieu interstitiel environnant en fonction des différentiels de pression (oncotique et hydrostatique) du vaisseau et du milieu interstitiel.

Au repos, le débit cardiaque est de 6L / minute. Le circuit vasculaire contient 5 à 6 L de sang réparti à 54 % dans les veines systémiques, 12 % dans les cavités cardiaques, 18 % dans le circuit pulmonaire, 11 % dans le réseau artériel et 5 % dans le réseau capillaire. (figure 6-25)

Au niveau aortique, le débit est pulsatile et la pression élevée. A l’entrée du réseau capillaire, la pression est fortement diminuée et le débit est devenu continu suite à la régulation opérée par le réseau artériel (barrage artériolaire, élasticité des gros vaisseaux).

En périphérie, le trajet de retour du sang veineux est réalisé par plusieurs veines parallèles aux artères et communiquant entre elles réalisant des plexus veineux. Les circuits veineux sont organisés en réseaux profonds et superficiels communiquant par des veines dites « perforantes ». De nombreuses veines sont valvulées, imposant le sens du flux sanguin de la périphérie vers le cœur et de la superficie vers la profondeur.

Le retour du sang au cœur par le circuit veineux s’explique par un effet de « pompe veineuse » rendu possible par la valvulation veineuse imposant un sens centripède à la circulation veineuse associée à la compressibilité des parois veineuses. La pression externe appliquée sur les parois veineuses réalise plusieurs modèles (figure 6-26):

• Veines satellites et gaines vasculaires
• Pompe musculaire
• Pompe plantaire
• Pompe respiratoire

Au niveau du réseau capillaire, lors des échanges, dans la majorité des tissus du corps humain, le bilan entre la filtration et la résorption du liquide entraîne un léger excès de filtration de liquide qui se retrouve dans le milieu interstitiel. Cette quantité de liquide, la lymphe intersitielle, est récupérée par un réseau de capillaires borgnes, fixés dans l’interstitium et ouverts (fénestrés) : les capillaires lymphatiques qui convergent pour former des vaisseaux lymphatiques, valvulés, dont la paroi est comparable à de fines veines. Ces vaisseaux (lymphatiques afférents) convergent vers des filtres que sont les ganglions lymphatiques. De ces ganglions partent des vaisseaux lymphatiques efférents qui à leur tour rejoignent d’autres ganglions lymphatiques réalisant des chaînes de filtration avant d’aboutir au circuit veineux.  (figure 6-27)

Les différents circuits artériels adaptent leur débit en fonction des besoins (contraction de sphincter, vasodilatation…)

• Fermeture du réseau cutané au froid
• Ouverture de l’aire splanchnique (intestins) lors de la digestion
• Ouverture des réseaux musculaires à l’effort
• …

Au sein des organe deux modes opposés de distribution de la vascularisation sont rencontrés (figure 6-28), terminal ou anastomotique:

• Dans une circulation terminale (exemple caractéristique : la circulation rénale), chaque branche de subdivision irrigue un territoire spécifique sans communication avec les territoires adjacents. L’obstruction d’un vaisseau de ce type peut entraîner la perte irrévocable du territoire qui en dépend par mort cellulaire (l’ischémie (= défaut d’apport en O2 par rapport aux besoins ) peut être suivie de nécrose (mort des cellules))
• Dans une circulation anastomotique (intestin), les branches de subdivisions communiquent entre elles. L’obstruction d’un vaisseau de ce type est donc compensée par les vicariances apportées par les anastomoses.

Entre ces deux modes extrêmes on retrouve des situations intermédiaires. De plus, en cas d’obstruction partielle et lente d’un vaisseau, des communications initialement insignifiantes peuvent se développer permettant de passer d’une situation « terminale » à un modèle « anastomotique ».

Classiquement, partant du cœur une artériole conduit au réseau capillaire qui se draine dans une veinule pour revenir au cœur. Le réseau capillaire est donc interposé entre deux vaisseaux de nature différente, une artère puis une veine et un seul réseau capillaire est localisé dans le circuit cœur > cœur. Cette situation connaît deux exceptions dans lesquelles deux réseaux capillaires sont organisés en série dans ce circuit. Les deux réseaux capillaires sont alors unis soit par une veine soit par une artère. Le réseau capillaire situé entre deux vaisseaux de même nature histologique est appelé un réseau admirable. Le vaisseau (artère ou veine) situé entre les deux réseaux capillaires constitue un système porte (figure 6-29).

Cette disposition permet

• Un échange entre deux régions sans le recours à l’ensemble du circuit vasculaire : système porte à basse pression, hépatique ou hypothalamo-hypophysaire.
• Une modulation de la pression hydrostatique au sein d’un réseau capillaire afin d’adapter la filtration : système porte à haute pression au niveau du glomérule rénal

Circulation pulmonaire description

La circulation pulmonaire ou « petite » circulation prend place dans le thorax, son réseau est de faible résistance et la pression y est basse. Le tronc pulmonaire est ainsi de paroi plus fine que l’aorte. En dehors du sac péricardique, il se divise en artères pulmonaires gauche et droite. Au niveau de cette division, le tronc artériel est relié à la concavité de l’arc aortique par le ligament artériel, reliquat du canal artériel (voir le paragraphe sur la circulation fœtale). Les artères pulmonaires quittent le médiastin pour pénétrer dans le tissu pulmonaire au niveau du hile du poumon où elles accompagnent les divisions des voies aériennes pour suivre les divisions du parenchyme pulmonaire (voir chapitre de l’appareil respiratoire) et donner des branches lobaires, segmentaires et finalement des artères lobulaires, après de multiples divisions. Ces artères lobulaires alimente les capillaires alvéolaires particulièrement adaptés aux échanges entre le sang et l’air (oxygène et CO_2, voir chapitre 7). A l’extrémité veineuse de ce réseau capillaire, le sang oxygéné atteint les veinules pulmonaires situées en périphérie de l’unité anatomique que constitue le lobule pour former, en remontant parallèlement à l’arbre respiratoire, les veines pulmonaires. Ces veines sont au nombre de quatre, deux droites et deux gauches. Elles quittent le poumon via le hile pour s’aboucher dans la paroi postérieure de l’oreillette gauche (figure 6-30).

Le circuit pulmonaire irrigue les capillaires alvéolaires et la portion terminale des voies aériennes. La portion initiale des voies aériennes dépend de la circulation systémique (artères bronchiques et veines bronchiques) qui participe partiellement (1 à 2%) à l’irrigation de la profondeur du tissu pulmonaire (double circulation) (figure 6-31).

Circulation systémique description

La « grande circulation » ou circulation systémique, alimente l’ensemble du corps à l’exception des territoires pulmonaires. Par rapport à la circulation pulmonaire, les territoires à irriguer sont plus étendus, la résistance à l’écoulement du sang y est plus élevée et la pression est plus élevée. La structure des vaisseaux de la circulation systémique est adaptée à ces conditions hémodynamique de même que le cœur gauche, comparativement au cœur droit. Cette circulation comporte un vaisseau efférent au coeur, l’aorte et deux vaisseaux afférents au cœur les veines caves supérieure et inférieure auxquelles il faut ajouter le retour veineux du myocarde lui même.

Efférence artérielle.

L’aorte présente une portion thoracique et une portion abdominale avant de se diviser en artères iliaques communes (figure 6-32).

1-L’aorte thoracique.

• L’aorte ascendante.

La portion initiale de l’aorte ascendante dessine un élargissement prononcé appelé le bulbe aortique qui permet l’amarrage des trois cuspides de la valve aortique (en nids d’hirondelle) et forme les 3 sinus de valsalva : antérieur droit, antérieur gauche et postérieur. Les deux sinus antérieurs donnent naissance aux artères coronaires droite et gauche (voir anatomie du cœur).

L’aorte ascendante complètement incluse dans le sac péricardique et décrit un trajet vertical légérement oblique vers la droite, sans donner de collatérale, pour quitter le péricarde et rejoindre la crosse.

• La crosse de l’aorte.

Elle dessine une arche à concavité inférieure, horizontale pour rejoindre en T4, postérieurement, la portion descendante de l’aorte thoracique. De la convexité supérieure de cette arche naissent les vaisseaux destinés au cou, à l’encéphale, et aux membres supérieurs, la gerbe aortique composée en suivant le fux sanguin de (figure 6-33):

• • du tronc brachio-céphalique divisé en carotide commune et artère sous-clavière droite
  • de l’artère thyroïdienne imma (inconstante)
  • de l’artère carotide commune gauche
  • de la sous-clavière gauche

Les artères sous-clavières donnent l’irrigation d’une partie de la paroi thoracique, de la base du cou, du membre supérieur et participent à l’irrigation de de l’encéphale via l’artère vertébrale.

La carotide commune ne donne pas de branche dans le cou. Elle se divise, sous de l’angle de la mâchoire, en carotides interne et externe. La carotide interne (plus latérale) présente un élargisssement (sinus carotidien) contenant des récepteurs à la tension artérielle puis pénètre à l’intérieur de la boîte crânienne pour donner l’irrigation de l’encéphale (voir chapitre neurologie). La carotide externe (plus médiale) irrigue la face, les tissus extra crâniens de la tête et de la partie antérieure du cou. Certaines de ses branches pénètrent à l’intérieur de la boîte crânienne pour venir communiquer avec les réseaux de la carotide interne.

Le ligament artériel (voir paragraphe sur la circulation fœtale) relie la concavité de l’arche avec la bifurcation du tronc pulmonaire.

L’artère sous clavière devient artère axillaire puis brachiale (ou humérale) assurant l’irrigation du membre supérieur. (figure 6-34)

• L’aorte thoracique descendante.

Elle court verticalement devant les corps vertébraux de T4 à T12 et donne

• • par ses faces antérieure et latérales des branches destinées aux viscères du thorax et du médiastin (oesophage, poumons, bronches, péricarde fibreux, tissus lymphatiques médiastinaux, diaphragme)
  • par sa face postérieure des branches pariétales, les artères intercostales postérieures (les intercostales antérieures naissent d’une branche de la sous-clavière, la thoracique interne) et les artères destinées au diaphragme.

Les artères intercostales postérieures vascularisent le canal rachidien et son contenu, la moelle épinière en pénétrant parallèlement aux racines nerveuses au travers des trous de conjugaison.

La jonction entre l’aorte descendante et la crosse aortique s’appelle l’isthme aortique. Il s’agit du point de jonction entre la partie mobile de l’aorte (crosse) et la partie fixée postérieurement à la colonne vertébrale par les vaisseaux intercostaux. Cette zone de jonction est particulièrement exposée lors des traumatismes par décélération (rupture de l’isthme aortique). (figure 6-35)

2-L’aorte abdominale.

L’aorte traverse le diaphragme sous l’arcus médian, entre les deux piliers du diaphragme (hiatus aortique) en regard de la 12ème vertèbre dorsale et devient aorte abdominale. Elle descend le long de la colonne lombaire jusqu’au niveau de la 4ème lombaire, où elle se subdivise en ses branches terminales, les artères iliaques communes. Le carrefour aortique se situe en regard de l’ombilic. L’aorte abdominale donne des branches

• • postérieures destinées aux parois (le diaphragme, colonne lombaire, muscles lombaires et abdominaux),
  • latérales destinées aux organes du rétropéritoine : surrénales, reins et gonades
  • antérieures (3) destinées aux viscères abdominaux (tronc coeliaque, l’artère mésentérique supérieure et l’artère mésentérique inférieure) qui irriguent le foie, la vésicule biliaire, la rate, l’estomac, l’oesophage, l’intestin grêle, et la majorité du gros intestin (Figure 6-36).

3-Les artères iliaques

La subdivision de l’aorte abdominale, ou carrefour aortique, donne les deux artères iliaques communes qui descendent vers le grand bassin sans donner de collatérales significatives. En regard de l’articulation sacro-iliaque, chacune de ces deux artère se subdivise en en une branche interne, l’artère iliaque interne ou hypogastrique, et une branche externe, l’artère iliaque externe (figure 6-37).

• • L’artère iliaque interne plonge dans le pelvis vrai et assure l’irrigation des viscères pelviens (fin du tube digestif, du système urinaire et du système génital), de la paroi pelvienne, du périnée et des muscles fessiers.
  • L’artère iliaque externe court au niveau du détroit supérieur, donne quelques collatérales pariétales et quitte le grand bassin pour assurer l’irrigation du membre inférieur.

4-L’irrigation artérielle du membre inférieur.

Celle-ci est assurée par l’artère fémorale issue de l’iliaque externe au delà du creux inguinal et les artères glutéales (région fessière) issues de l’iliaque interne. (figure 6-38)

Afférences veineuses.

Les afférences veineuses pulmonaires ont été décrites plus haut. Les afférences cardiaques systémiques constituent le système veineux systémique et comportent le retour de l’irrigation coronaire (voir le paragraphe antérieur) et le flux des deux veines caves. Les données anatomiques expliquant la physiologie du retour veineux ont été évoquées. Globalement, le retour veineux systémique acheminé par les deux veines caves vers le cœur droit suit un parcours parallèle au trajet artériel, artères et veines sont entourées d’une gaine conjonctive, la gaine vasculaire où les vaisseaux portent le même qualificatif (exemple: artère fémorale et veine fémorale) (voir figure 6-26 B). Certaines différences doivent être notées :

• En périphérie, les pédicules vasculaires (artère + veine) de plus petit calibre comportent une artère entourée de plusieurs veines largement communicantes entre elles (exemple : une artère fibulaire entourée de plusieurs veines fibulaires) (figure 6-39).

• Parallèlement au réseau carotidien, on retrouve les veines jugulaires (internes, externes et antérieures) (figure 6-40).
• Parallèlement à la crosse et la gerbe aortiques, on retrouve les veines ou troncs veineux brachio-céphaliques droit et gauche qui s’unissent pour former la veine cave supérieure. (figure 6-40)

• Parallèlement à l’aorte abdominale on retrouve la veine cave inférieure issue de la réunion des veines iliaques communes. Il n’y a pas d’équivalent veineux parallèle au tronc coeliaque ou aux artères mésentériques supérieure et inférieure : les veines parallèles aux divisions de ces trois artères se réunissent en veines splénique et mésentériques (supérieure et inférieure) pour former la veine porte qui pénètre dans le foie parallèlement à l’artère hépatique et constitue le réseau porte abdominal. Le foie se draine via les veines (sus-)hépatiques dans la veine cave inférieure. (figure 6-41)

Devant les corps des vertèbres lombaires et thoraciques se trouve un lacis veineux anastomotique qui reçoit les veines des parois lombaires (veines lombaires) et thoraciques (veines intercostales postérieures) et de certains viscères pour donner un conduit bilatéral ascendant : les veines lombaires ascendantes D et G au niveau sous diaphragmatique poursuivies par les veines azygos et hémi azygos au niveau thoracique. Ce réseau est connecté à la veine cave inférieure par les veines lombaires et à la veine cave supérieure par la crosse de l’azygos. (figure 6-42)

Le réseau lymphatique aboutit au flux de la veine cave supérieure en étant connecté au confluent des veines sous-clavières et jugulaires internes (à droite : grande veine lymphatique, à gauche : canal thoracique) (figures 6-27 et 6-43).

Les circuits veineux sont organisés en réseaux superficiels et profonds communiquant de façon unidirectionnelle par des veines perforantes. Le réseau superficiel du membre supérieur comporte les veines céphalique et basilique et celui du membre inférieur, la grande et la petite veines saphènes (figure 6-44).

L’origine embryologique complexe du réseau veineux explique la fréquence plus importante des variations individuelles observées comparativement à celles du réseau artériel.

Circulation fœtale

Chez l’embryon et le foetus, l’oxygénation du sang ne se réalise pas au niveau pulmonaire, mais au niveau du placenta, structure d’échange entre les sangs maternel et fœtal, au sein de la paroi utérine. Le placenta est irrigué par la circulation systémique : les deux artères ombilicales viennent des artères iliaques internes et la veine ombilicale est reliée à la VCI. La circulation pulmonaire est majoritairement court-circuitée grâce à des communications entre les circulations droites et gauches intra- et extracardiaques (figures 6-45 et 6-46):

• communication entre les oreillettes par le foramen ovale
• communication entre l’aorte et l’artère pulmonaire par le canal artériel

Les territoires drainés par les deux veines caves sont asymétriques, particulièrement chez le fœtus, le volume sanguin compris dans le segment thoacique, la tête et les membres supérieurs dépasse celui du bas du tronc et des membres inférieurs. Ainsi le débit imortant de la VCS arrivant à l’oreillette droite est préférentiellement dirigé au travers de la tricuspide vers le ventricule droit et l’artère pulmonaire. Les poumons n’étant pas ou peu développé, ce débit passe entièrement dans l’aorte via le canal artériel connecté après l’émergence des coronaires et de la gerbe aortique et irrigue le placenta via les artères ombilicales. Grâce aux échanges foeto-maternels au niveau du placenta, la veine ombilicale reçoit le sang le mieux oxyéné de la circulation fœtale. La veine ombilicale est connectée à la VCI par un « court circuit » intra hépatique, le canal veineux. Ce sang parfaitement oxygéné issu du placenta se mèle au niveau de la VCI à une quantité faible de sang désoxygéné venant de l’abdomen et des membres inférieur pour rejoindre l’oreillette droite. L’orientation du flux de la VCI et la différentielle de pression entre les oreillettes dirige ce flux de la VCI préférentiellement vers l’oreillette gauche au travers du foramen ovale. Ce sang bien oxygéné quitte le cœur gauche par l’aorte pour irriguer préférentiellement le cœur, les membres supérieurs et l’extrémité céphalique. Le débit résiduel rejoint le flux issu du canal artériel.

A la naissance, l’interruption de la vascularisation placentaire et donc de ses capacités d’oxygénation, provoque une chute de la pression en O2 à l’origine de la première inspiration. Le poumon se déplisse, le sang issu de l’artère pulmonaire peut remplir les vaisseaux pulmonaires où il s’oxygène avant de rejoindre le cœur gauche par les 4 veines pulmonaires. Le différentiel de pression interauriculaire s’inverse et la communication interauriculaire se ferme. Le flux au sein du canal artériel s’inverse, il est fait à ce stade de sang bien oxygéné. Les fibres musculaires lisses du canal artériel réagissent à cette augmentation de PO2 sanguine par une vasoconstriction ayant pour effet la fermeture du canal artériel. Le canal artériel fermé évolue en un ligament fibreux tendu entre la bifurcation du tronc pulmonaire et la concavité de la crosse aortique (le ligament artériel), la communication interauriculaire se ferme pour dessiner une dépression de la paroi interauriculaire, la fosse ovale, le conduit veineux intrahépatique se fibrose pour devenir le ligament veineux du foie et les artères ombilicales et la veine ombilicale évoluent en ligaments ( ligaments ombilicaux médiaux et ligament rond du foie). (figure 6-46)