• A. Mesure de la pression artérielle
• B. La valeur de la pression artérielle varie
TP 1. Système nerveux et régulation de la pression artérielle
• C. La pression artérielle est une grandeur régulée
• L'essentiel
• A. Relations entre le cœur et le système nerveux
• B. Le système nerveux fait varier la fréquence cardiaque en fonction de la pression artérielle
• L'essentiel
BILAN
Au cours d'une journée la pression artérielle varie en permanence et en relation avec l'activité du sujet.
Image : SVT 2e Hachette 2010
● On appelle pression artérielle (PA) la pression du sang dans les artères de la circulation générale.
● Au cours d'une journée la pression artérielle est susceptible de varier brusquement et d'être rétablie tout aussi rapidement.
● On recherche comment le système nerveux intervient dans la régulation de la pression artérielle.
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1 Première mesure de la pression artérielle et tensiomètres 2 Modèle manuel avec stéthoscope - 3 Modèle automatique à brassard - 4 Modèle automatique de poignet
La pression sanguine fut mesurée pour la première fois en 1726 par Stephan Hales avec un manomètre relié par une canule à l'artère crurale d'une jument.
Il existe actuellement deux méthodes de mesure de la pression artérielle.
- La méthode directe, dite sanglante, consiste à brancher directement une artère à un manomètre. Elle n’est utilisable qu’en milieu hospitalier.
- La méthode indirecte consiste à mesurer, à l’aide d’un brassard pneumatique (sphygmomanomètre ou tensiomètre), la contre pression nécessaire à l’arrêt du flux sanguin. On mesure en fait la pression artérielle plus la rigidité de la paroi artérielle, on parle alors de tension artérielle.
Image 1 : www.tensiometre.org - Image 2 : www.questmachine.org
a. On gonfle le brassard de manière à arrêter la circulation, puis on le dégonfle doucement.
b. 1e mesure, le premier bruit du cœur correspond à la pression systolique ;
c. entre la pression systolique et la pression diastolique on entend le sang s’écouler
d. 2e mesure, l’arrêt du bruit correspond à la pression diastolique.
La tension artérielle est généralement exprimée en cm de mercure (cm de Hg), ou en mm de Hg et non en pascals (Pa).
Attention : « douze-huit » ne signifie pas 12,8 mais une tension systolique de 12 cm Hg et une tension diastolique de 8 cm Hg. Cependant, sur l'appareil de mesure, ces valeurs sont indiquées mm Hg soit, dans ce cas, 120 et 80 mm Hg.
Si on énonce la tension sous la forme d'un seul chiffre, sans unité, il s'agit alors de la pression artérielle moyenne (PAM) exprimée en mm Hg. Celle-ci se calcule de la manière suivante :
PAM = ---------------------------- + ---------------------------------
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L'enregistrement en continu de la pression artérielle (méthode directe) montre qu'elle varie en permanence entre une valeur maximale correspondant à la systole ventriculaire (pression systolique) et une valeur minimale correspondant à la diastole générale (pression diastolique).
* fermeture des valvules artérielles (sigmoïdes).
La pression artérielle varie au cours de la journée
Les mesures sont ici réalisées chez une personne de 35 ans. Au cours d'une journée la pression artérielle est susceptible de varier brusquement et d'être rétablie tout aussi rapidement. Les principales causes de sa variation sont l'exercice physique, le sommeil, les émotions, l'activité intellectuelle ...
Image : SVT 2e Hachette 2010
La pression artérielle varie lors d'un changement de position du corps
Lors du passage de la position assise à la position debout du sang s'accumule dans les jambes, d'où une baisse de pression artérielle dans les vaisseaux sanguins de la partie supérieure du corps.
Image : SVT 2e Belin p. 219 fig. 7
La pression artérielle varie en fonction de l'intensité de l'effort physique
L'intensité de l'effort est ici exprimée en pourcentage de le VO2 max
La pression systolique augmente avec l'intensité de l'effort alors que la pression diastolique reste constante.
Image : SVT 2e Hatier p. 217 fig. 5
Valeurs frontières de la pression artérielle (mm Hg) entre la normale et l’hypertension artérielle, en fonction de l’âge.
La pression artérielle augmente avec l'âge. Cette augmentation est continue pour la pression systolique, alors que la diastolique s'abaisse après la soixantaine, probablement par un mécanisme de rigidification des artères. Ainsi, moins de 2 % des sujets de moins de 20 ans sont hypertendus, alors qu'ils sont plus de 40% après 60 ans.
Valeurs de référence de la pression artérielle chez l'adulte
Chez l'adulte la pression artérielle au repos doit être inférieure à 140-90 mm Hg ou, de préférence, 130-85 mm Hg.
L'hypertension artérielle (HTA) est l’une des maladies les plus répandues dans le monde (environ 7,5 millions de français (INSERM 1990)) . Avec l’hypercholestérolémie et le tabagisme, elle constitue l’un des trois facteurs majeurs du risque cardiovasculaire. Si sa cause est souvent inconnue différents facteurs la favorisent. Ils sont liés à l’individu (âge, sexe, obésité, diabète, hérédité...), à l’environnement (catégorie socioprofessionnelle, bruit, stress, tabac...) ou au comportement alimentaire (consommation de sel, d’alcool, d’excitants tels que le café...).
L'hypotension artérielle (pression systolique < 100 mm Hg) n'est pas une maladie mais le symptôme d'autres troubles : problème neurologique, effet secondaire d’un médicament ou de drogues, déshydratation, etc. Elle peut intervenir aussi lors d'un chargement de position (hypotension orthostatique) ou lors de la digestion (hypotension postprandiale).
La pression artérielle dépend de plusieurs paramètres
La pression artérielle (PA) dépend directement du débit cardiaque (DC = FC x VES (voir chapitre 231-II)) et de la résistance (R) à l'écoulement qui dépend des vaisseaux.
Image - L'arroseur arrosé : topfferiana.free.fr voir aussi fr.wikipedia.org, www.institut-lumiere.org
● La pression artérielle est entretenue par la pompe cardiaque qui est alternative. À chaque cycle cardiaque on on distingue donc :
- une pression systolique ou pression maximale lors de la contraction du ventricule gauche ;
- une pression diastolique ou pression minimale lors du relâchement cardiaque.
● La pression artérielle (PA) est une grandeur régulée qui dépend notamment de la fréquence cardiaque (FC) mais aussi du volume d'éjection systolique (VES) et de la résistance (R) à l'écoulement du sang dans les vaisseaux.
PA = FC x VES x R
Le système nerveux
On distingue le système nerveux central (encéphale et moelle épinière) et le système nerveux périphérique. Ce dernier est formé nerfs afférents qui amènent les informations des récepteurs sensoriels aux centres nerveux et de nerfs efférents qui partent des centres nerveux en direction des organes effecteurs.
Le système nerveux périphérique est lui même formé du système nerveux somatique permettant notamment les mouvements volontaires et du système nerveux autonome (= végétatif) dont le fonctionnement est involontaire.
Dans ce dernier on distingue enfin les fibres parasympathiques qui relient directement le bulbe rachidien aux organes et les fibres sympathiques issues de la moelle épinière à partir de fibres descendant du bulbe rachidien.
La fréquence cardiaque est contrôlée par le système nerveux autonome. .
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1. Les vaisseaux du cou. Dès la sortie du cœur l'aorte forme une courbe : la crosse aortique. À ce niveau bifurque le tronc brachio-céphalique d'où partent les carotides communes gauche et droite. Au niveau du cou chacune se divise en une carotide externe et une carotide interne. À la base de cette bifurcation se trouve un renflement que l'on appelle le sinus carotidien.
Image : www.radiologie-guessous.com
2. Le cœur est relié au système nerveux. Le nerf de Cyon et le nerf de Hering sont des nerfs afférents qui relient respectivement la crosse aortique et les sinus carotidiens à un centre nerveux bulbaire. Deux voies efférentes parviennent au cœur. Un nerf cardiaque sympatique en provenance de la moelle épinière et un nerf cardiaque parasympathique (= nef pneumogastrique = nef vague = nerf X (dix)) en provenance du bulbe rachidien.
Logiciel de simulation
Des barorécepteurs sont situés dans l'épaisseur de la paroi de la crosse aortique et des sinus carotidiens. Ils sont sensibles à l'étirement et génèrent des messages nerveux dont l'intensité est proportionnelle à la pression sanguine. Ceux-ci sont conduits par des nerfs afférents (nerf de Cyon et de Hering) à un centre nerveux bulbaire qui intègre les informations reçues et provoque l'activité permanente de deux nerfs efférents qui agissent sur le cœur :
- un nerf cardiaque parasympathique qui ralentit la fréquence cardiaque (activité cardio-modératrice) ;
- un nerf cardiaque sympathique qui augmente la fréquence cardiaque (activité cardio-accélératrice).
Source : www.ac-nice.fr
Le cœur est un organe automatique
Un cœur isolé, privé de toute innervation, est capable de battre à un rythme constant de 100 batt. min-1 environ. Ceci est rendu possible par le présence de cellules autoexcitables (le tissu nodal) au sein de la paroi cardiaque (pace maker).
Le système nerveux n'est donc pas à l'origine des contractions cardiaques. Il intervient simplement dans les variations de la fréquence cardiaque.
L'activité parasympathique cardiomodératrice (frein vagal) est supérieure à l'activité sympathique cardio-accélératrice. La fréquence cardiaque (70 à 80 batt.min-1) est ralentie par rapport à celle du cœur isolé (90 à 100 batt.min-1).
L'activité des nerfs afférents diminue ce qui provoque la diminution de l'activité du nerf para-sympathique et l'augmentation de celle du nerf sympathique cardio-accélérateur. Il en résulte une augmentation de la fréquence cardiaque qui provoque à son tour une augmentation de la pression artérielle.
L'activité des nerf afférents augmente, ce qui provoque la diminution de l'activité du nerf sympathique et l'augmentation de celle du nerf parasympathique. Il en résule une diminution de la fréquence cardiaque qui provoque à son tour une diminution de la pression artérielle.
REMARQUE. Il y a hypertension et hypertension
Au cours d'un effort on observe une augmentation de la fréquence cardiaque en rapport avec la nécessité d’apporter davantage de dioxygène aux muscles. Cela fait intervenir des mécanismes qui ne sont pas étudiés ici. Toujours est-il que cette augmentation de la fréquence cardiaque entraîne une hypertension passagère qui cessera dès la fin de l'effort.
Inversement l'hypertension chronique (voir § I) est une maladie qui entraîne une augmentation de la valeur de consigne de la pression artérielle. Elle n'est donc pas régulée par la fréquence cardiaque.
● Le nerf cardiaque parasympathique est cardio-modérateur (son activité provoque le ralentissement de la fréquence cardiaque) alors que le nerf cardiaque sympathique est cardio-accélérateur (son activité provoque l'accélération de la fréquence cardiaque).
● Le cœur isolé (en absence de toute innervation) est capable de se contracter rythmiquement, il est automatique.
Le contrôle nerveux de la fréquence cardiaque n'est donc pas à l'origine des contractions cardiaques mais permet simplement une modulation (augmentation ou diminution) de leur fréquence.
● Au repos l’activité cardio-modératrice l’emporte sur l’activité cardio accélératrice (la fréquence cardiaque du cœur au repos est inférieure à la fréquence cardiaque du cœur isolé). En cas d'effort ou de diminution de pression artérielle l’activité parasympathique diminue, voire s’annule, et la voie sympathique est stimulée. Cela provoque une accélération de la fréquence cardiaque et donc une augmentation de la pression artérielle. L'augmentation de la pression artérielle est détectée par les barorécepteurs. Cela stimule l’activité parasympathique et abaisse l'intensité de l’activité sympathique. Il en résulte un ralentissement de la fréquence cardiaque et donc un abaissement de la pression artérielle. On parle ici de baroréflexe.
● Le baroréflexe contribue à maintenir la pression artérielle dans d'étroites limites autour d'une valeur standard. Il repose sur une boucle régulation qui fait successivement intervenir quatre éléments : des capteurs (barorécepteurs), des transmetteurs (nerfs afférents et efférents), un centre de commande (centre nerveux bulbaire) et un effecteur (le cœur).
● Dans une régulation en constance toute variation dans un sens du paramètre réglé (la pression artérielle) est suivie d'une variation dans le sens opposé de sorte qu'il reste stable autour d'une valeur de consigne.