Chapitre 3 — Physiologie cardiovasculaire · Topic 2 · Leçon 2.1
L’hémodynamique est la branche de la physiologie qui étudie les lois physiques régissant la circulation sanguine. On l’ouvre avec la notion de compliance vasculaire, qui explique pourquoi les veines sont des réservoirs et pourquoi l’aorte transforme un débit pulsatile en un débit quasi continu dans les capillaires.
🎯 Objectifs pédagogiques
- Définir la distensibilité et la compliance d’un vaisseau ;
- Écrire et utiliser la formule C = ΔV / ΔP ;
- Comparer la compliance des veines et des artères ;
- Expliquer l’effet Windkessel de l’aorte ;
- Justifier le rôle de réservoir du système veineux.
🧭 Plan de la leçon
- Distensibilité et compliance : définitions
- Les veines, réservoir sanguin (grande compliance)
- Les artères, amortisseurs pulsatiles (effet Windkessel)
1. Distensibilité et compliance : définitions
Un vaisseau sanguin n’est pas un tuyau rigide : sa paroi se déforme quand la pression interne augmente. Cette capacité à se laisser distendre s’appelle la distensibilité. Elle n’est pas identique pour tous les compartiments :
- Les veines sont très distensibles.
- Les artères sont distensibles mais moins que les veines.
- Les capillaires, à paroi ultra-fine mais tendue, ne sont pratiquement pas distensibles.
On quantifie cette propriété par la compliance C :
C = ΔV / ΔP = (VS − VR) / (Pvasc − Pext)
Avec :
- VS : volume sanguin réellement présent dans le vaisseau,
- VR : volume du vaisseau au repos (vaisseau plein mais non sous pression),
- Pvasc : pression interne exercée par le sang sur la paroi,
- Pext : pression extérieure au vaisseau (tissus, atmosphérique).
La compliance s’exprime en mL/mmHg.
On en déduit la pression vasculaire :
Pvasc = (VS − VR) / C + Pext
Trois déterminants gouvernent donc la pression dans un vaisseau :
- Le volume distendant VS − VR : seul l’excès de volume au-dessus du « volume mort » VR crée de la pression.
- La compliance C : plus le vaisseau est souple, moins la pression monte pour un même excès de volume.
- La pression extérieure Pext : la pression atmosphérique classiquement, mais aussi intrathoracique, abdominale, ou une compression pathologique.
Les deux notions sont souvent confondues mais elles sont différentes et inverses. La compliance (souplesse) mesure la capacité à se laisser distendre : C = ΔV/ΔP. L’élastance (raideur, ou elastance) mesure la résistance à la déformation : E = ΔP/ΔV = 1/C. L’élasticité désigne la propriété qualitative de reprendre sa forme initiale après déformation — les artères sont à la fois compliantes (se laissent distendre) et élastiques (reviennent à leur forme).
2. Les veines, réservoir sanguin (grande compliance)
| Veines | Artères | |
|---|---|---|
| Paroi | Mince | Épaisse et élastique |
| Compliance | Très élevée | Beaucoup plus faible |
| Rapport | Cveines ≈ 20 × Cartères | |
Cette différence énorme (facteur 20) explique la répartition très inégale du volume sanguin dans l’organisme :
| Compartiment | Part du volume sanguin total (~5 L) |
|---|---|
| Veines systémiques | ~ 63 % |
| Circulation pulmonaire (totale) | ~ 12 % |
| Artères et artérioles systémiques | ~ 10 % |
| Compartiment cardiaque | ~ 10 % |
| Capillaires systémiques | ~ 5 % |
Grâce à leur grande compliance, les veines peuvent stocker de grands volumes de sang sans faire monter la pression. C’est le collecteur à capacité variable évoqué en Leçon 1.1. Lors d’un effort, cette réserve est mobilisée par veinoconstriction sympathique, ce qui augmente le retour veineux et donc le débit cardiaque. À l’inverse, une hémorragie de 500 mL est initialement bien tolérée car mobilisée depuis la réserve veineuse.
Parce que la grande compliance veineuse permet d’accepter facilement l’apport de volume liquidien sans faire monter dangereusement la pression locale. Si l’on perfusait dans une artère, la pression monterait très vite (compliance 20 × plus faible), avec risque de lésion pariétale, et la pression artérielle élevée s’opposerait au flux de la perfusion.
3. Les artères, amortisseurs pulsatiles (effet Windkessel)
Les artères ont une paroi épaisse et riche en fibres élastiques. Elles sont donc moins compliantes que les veines — mais leur élasticité leur confère un rôle fonctionnel essentiel : amortir le caractère pulsatile de l’éjection cardiaque.
Voici la séquence pendant un cycle cardiaque :
- Systole — le VG éjecte ~70 mL de sang dans l’aorte en ~0,3 s. La pression aortique monte rapidement (~120 mmHg). La distensibilité de l’aorte lui permet d’emmagasiner une partie du volume éjecté : la paroi s’étire.
- Diastole — le VG se relâche, la valve sigmoïde aortique se ferme. L’aorte, en revenant à sa forme initiale grâce à son élasticité, restitue le sang emmagasiné et le pousse vers l’aval. La pression ne s’effondre pas — elle décroît lentement jusqu’à ~80 mmHg avant la systole suivante.
Ce phénomène s’appelle l’effet Windkessel (« chambre de compression » en allemand, en référence aux vieilles pompes à incendie). Il transforme un débit pulsatile (à l’entrée de l’aorte) en un débit quasi continu (au niveau des capillaires). Sans cet amortissement, les capillaires — vaisseaux ultra-fins et non distensibles — subiraient des à-coups de pression désastreux à chaque battement.
La résistance élevée des artérioles, qui vient s’ajouter à la compliance des grosses artères, achève de lisser le flux : à l’arrivée dans les capillaires, la pression oscille très peu autour de sa valeur moyenne (~25 mmHg).
Avec l’âge (ou en cas d’artériosclérose, de diabète, d’hypertension chronique), les fibres élastiques de la média se dégradent et sont remplacées par du collagène. Les artères deviennent plus rigides (compliance ↓). Conséquences : pression systolique augmentée, pression diastolique diminuée, pression pulsée élargie (PS − PD). C’est le mécanisme de l’hypertension systolique isolée du sujet âgé.
🧠 À retenir absolument
- Compliance = capacité d’un vaisseau à se laisser distendre : C = ΔV / ΔP (mL/mmHg).
- Formule complète : Pvasc = (VS − VR)/C + Pext.
- Compliance ≠ élasticité (élastance = 1/C).
- Cveines ≈ 20 × Cartères : les veines sont le réservoir sanguin (~63 % du VST).
- Effet Windkessel : l’aorte compliante et élastique amortit le flux pulsatile et le rend quasi continu au niveau des capillaires.
- Vieillissement : rigidification artérielle → pression pulsée élargie, HTA systolique isolée.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi la compliance des veines est-elle 20 fois plus grande que celle des artères ?
Parce que la paroi veineuse est beaucoup plus mince et contient moins de fibres élastiques et de muscle lisse. Elle se laisse donc beaucoup plus facilement distendre pour un même incrément de pression. Cette caractéristique est le pilier de la fonction de réservoir du système veineux.
Que se passerait-il si l’aorte n’avait pas d’élasticité ?
La pression capillaire deviendrait fortement pulsatile. À chaque systole, une onde de pression brutale (>100 mmHg) arriverait aux capillaires, dont la paroi ultra-fine ne pourrait pas la supporter. Il y aurait des ruptures capillaires, des œdèmes et des hémorragies tissulaires. C’est pour cela que l’effet Windkessel est vital.
Que signifie « volume distendant » ?
C’est la différence VS − VR entre le volume réellement présent dans le vaisseau et son volume de repos. Tant que VS reste égal à VR, la paroi n’est pas tendue et la pression interne ne diffère pas de la pression extérieure. C’est uniquement le volume en excès qui crée de la pression.
Un vieillard hypertendu a-t-il des artères plus ou moins compliantes qu’un jeune adulte ?
Moins compliantes. Avec l’âge, les fibres élastiques de la média s’altèrent et sont remplacées par du collagène. La compliance chute, l’effet Windkessel devient inefficace : la pression systolique monte (plus de « rebond »), la diastolique baisse (l’aorte ne restitue plus assez de sang en diastole), la pression pulsée s’élargit.
🚀 Pour aller plus loin
Après la compliance vient la résistance : l’autre grand paramètre hémodynamique, qui gouverne la relation débit-pression via la loi de Poiseuille.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.