Transport chez les mammifères

Les mammifères ont une circulation double fermée. « Fermée » signifie que le sang reste à l'intérieur des vaisseaux sanguins 血管 tout au long du trajet. « Double » signifie que le sang passe deux fois par le cœur 心脏 pour faire un tour complet du corps. Cela donne deux boucles liées, nous l'appelons donc une circulation double 双循环 et l'ensemble un système circulatoire 循环系统 :

• la circulation pulmonaire 肺循环 transporte le sang du cœur aux poumons et retour.
• la circulation systémique 体循环 transporte le sang du cœur au reste du corps et retour.

Le sang circule dans cet ordre : artères 动脉 → artérioles 小动脉 → capillaires 毛细血管 → venules 小静脉 → veines 静脉.

Les principaux vaisseaux sont :

• l'artère pulmonaire 肺动脉 — transporte le sang pauvre en oxygène 氧气 du cœur vers les poumons.
• la veine pulmonaire 肺静脉 — transporte le sang riche en oxygène des poumons vers le cœur.
• l'aorte 主动脉 — la grande artère qui transporte le sang riche en oxygène du cœur vers le corps.
• la veine cave 腔静脉 — la grande veine qui retourne le sang pauvre en oxygène du corps vers le cœur.

Comment les vaisseaux s'adaptent à leurs fonctions

Les globules sanguins

Vous devriez reconnaître : les globules rouges 红细胞 (qui transportent l'oxygène), et trois types de globules blancs — les monocytes 单核细胞, les neutrophiles 中性粒细胞 et les lymphocytes 淋巴细胞.

Eau, plasma et liquide interstitiel

L'eau est la partie principale du sang. C'est un bon solvant 溶剂, elle transporte donc des substances dissoutes, et elle a une chaleur spécifique 比热容 élevée, ce qui maintient la température du sang stable.

Au début d'un capillaire, la haute pression sanguine pousse le liquide (mais pas les cellules ni les grandes protéines) hors du plasma 血浆 et à travers la paroi du capillaire. Ce liquide autour des cellules est le liquide interstitiel 组织液. Il fournit aux cellules l'oxygène et le glucose et emporte les déchets. La plupart de celui-ci revient au capillaire à l'extrémité opposée, où la pression est plus basse.

Transport de l'oxygène

L'oxygène est transporté par l'hémoglobine 血红蛋白 dans les globules rouges. Nous montrons comment bien l'hémoglobine retient l'oxygène avec la courbe de dissociation de l'oxygène 氧解离曲线. Ce graphique en S représente la saturation 饱和度 (le degré de saturation en oxygène de l'hémoglobine) en fonction de la pression partielle 分压 de l'oxygène :

• là où la pression partielle de l'oxygène est élevée (dans les poumons), l'hémoglobine se charge et devient presque totalement saturée.
• là où elle est faible (dans les tissus respirants), l'hémoglobine libère son oxygène pour que les cellules puissent l'utiliser.

Le déplacement de Bohr

Lorsque les tissus sont très actifs, ils rejettent davantage de dioxyde de carbone 二氧化碳, ce qui abaisse le pH. Cela rend l'hémoglobine plus apte à libérer l'oxygène, de sorte que la courbe se déplace vers la droite. Ce changement utile est le déplacement de Bohr 波尔位移 : l'oxygène est cédé exactement là où il est le plus nécessaire.

Transport du dioxyde de carbone

Une petite quantité de dioxyde de carbone se dissout directement dans le plasma, mais la majeure partie est transportée après une réaction à l'intérieur des globules rouges :

1. l'enzyme 酶 carbonic anhydrase 碳酸酐酶 accélère la réaction du dioxyde de carbone avec l'eau pour former de l'acide carbonique.
2. l'acide carbonique se scinde en ions hydrogène et ions hydrogénocarbonate 碳酸氢根离子.
3. les ions hydrogénocarbonate migrent vers le plasma. C'est le principal moyen de transport du dioxyde de carbone.
4. pour maintenir l'équilibre des charges, les ions chlorure 氯离子 pénètrent dans les globules rouges. Ce mouvement est le changement de chlorure 氯转移.
5. les ions hydrogène se lient à l'hémoglobine pour former de l'acide hémoglobinique 血红蛋白酸 ; cela neutralise les ions hydrogène et maintient le pH stable.

Une partie du dioxyde de carbone se lie également directement à l'hémoglobine pour former de la carbaminohémoglobine 氨甲酰血红蛋白.

Exemple résolu. Au niveau des poumons, la pression partielle de l'oxygène est d'environ $12\ \text{kPa}$ et l'hémoglobine est saturée à environ 98 % ; dans un muscle en exercice, elle est d'environ $3\ \text{kPa}$ et la saturation chute à environ 40 %. Combien d'oxygène est-il libéré, et pourquoi la courbe est-elle en S ? Soustrayez les saturations : $98 - 40 =$ 58% de l'oxygène de l'hémoglobine est libéré dans le muscle. La forme en S provient de la liaison coopérative - la première molécule d'oxygène liée modifie la forme de l'hémoglobine afin que les suivantes se lient plus facilement, ce qui explique la forte pente au centre de la courbe. C'est cette pentue qui est essentielle : une faible baisse de la pression partielle dans un tissu respirant entraîne une forte libération d'oxygène. L'excès de dioxyde de carbone dans un muscle en exercice abaisse le pH et déplace la courbe vers la droite, permettant ainsi encore plus de libération d'oxygène à pression partielle égale : c'est le déplacement de Bohr qui fait office.

Structure

Le cœur possède quatre cavités. Les deux cavités supérieures sont les oreillettes 心房 (singulier : oreillette) ; elles ont des parois fines car elles poussent simplement le sang vers les cavités inférieures. Les deux cavités inférieures sont les ventricules 心室 ; ils possèdent des parois musculaires épaisses car ils pompent le sang hors du cœur.

La paroi du ventricule gauche est plus épaisse que celle du ventricule droit, car le côté gauche doit pomper le sang tout autour du corps, tandis que le côté droit ne pompe que vers les poumons proches.

Le cycle cardiaque

Un battement de cœur constitue le cycle cardiaque 心动周期. Il comprend deux phases : la systole 收缩期 (lorsque le muscle cardiaque se contracte) et la diastole 舒张期 (lorsqu'il se relâche et se remplit). Lorsqu'une cavité se contracte, la pression interne augmente ; ce changement de pression ouvre et ferme les valves afin que le sang ne circule que dans un seul sens.

Contrôle du rythme cardiaque

Le cœur régule son propre rythme :

• le nœud sino-auriculaire 窦房结 situé dans l'oreillette droite agit comme stimulateur. Il émet une onde d'excitation électrique qui se propage sur les oreillettes et les fait contracter.
• le nœud auriculo-ventriculaire 房室结 capte l'onde, la retient un instant (pour permettre aux oreillettes de se vider complètement), puis la transmet.
• le tissu de Purkinje 浦肯野组织 transporte l'onde vers le bas et à travers les parois ventriculaires, de sorte que les ventricules se contractent de bas en haut et expulsent le sang.

• Tracez la double circulation et nommez les cavités, les valves et les vaisseaux ; la paroi du ventricule gauche est plus épaisse (pompe plus loin à haute pression).
• Lisez le graphique de pression du cycle cardiaque : une valve s'ouvre ou se ferme lorsque les pressions de part et d'autre se croisent.
• Expliquez la courbe de dissociation de l'oxygène (en forme de S) et le déplacement de Bohr (plus de CO2 la décale vers la droite, libérant plus d'O2 vers les tissus actifs).
• La plupart du CO2 est transporté sous forme d'hydrogénocarbonate (via le shift chlorure).