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La disposition des deux circulations

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Objectif :

La circulation du sang dans l'organisme se fait en double sens grâce à la structure du cœur. Elle doit apporter du dioxygène et des nutriments aux cellules.
Comment la circulation du sang permet-elle cette distribution ?
Comment les cellules musculaires sont-elles privilégiées lors d'exercices physiques ?

1. La double circulation

La partie droite du cœur est le moteur de la circulation pulmonaire et la gauche est le moteur de la circulation générale.

• Circulation pulmonaire :

Le sang appauvri en dioxygène, en provenance des organes, arrive dans le cœur droit par les veines caves. Il est évacué par les artères pulmonaires vers les poumons. Là, il se recharge en dioxygène, ressort par les veines pulmonaires pour arriver au cœur gauche.

• Circulation générale :

Le sang riche en dioxygène, venant des poumons, entre dans le cœur gauche et ressort par l'aorte qui le distribue aux organes. Cette artère principale se ramifie progressivement, se transformant en une infinité d'artérioles. Ces dernières se ramifient à leur tour à l'entrée des organes, devenant des capillaires à l'intérieur. Au sein des organes, le sang échange alors le dioxygène et les nutriments contre le dioxyde de carbone et les déchets. Le sang revient au cœur droit par l'intermédiaire des veinules grossissant en veines, puis veines caves.

• Bilan de la double circulation :

Ces deux circulations sont entièrement reliées en série. Les organes de la circulation générale sont disposés en parallèle. Grâce à cet agencement, ils reçoivent tous du sang venant directement du cœur avec la même teneur en dioxygène. Le débit sanguin reçu dépend de l'organe et de ses besoins.

Grâce à la circulation pulmonaire, le sang en provenance des organes, appauvri en dioxygène, passe du cœur droit aux poumons. Il s'y s'enrichit en dioxygène, puis repart vers le cœur gauche.

Grâce à la circulation générale, le sang, depuis le cœur gauche, est éjecté vers les organes auxquels il apporte le dioxygène. Le sang appauvri en dioxygène repart ensuite vers le cœur droit.

2. Circulation et approvisionnement préférentiel des muscles en dioxygène

a. Modification de la circulation générale

Afin d'étudier le débit sanguin traversant différents organes, on mesure celui-ci lorsque l'organisme est au repos et lors d'un exercice physique (une course à pied).

Doc. 1. Mesure du débit sanguin dans les organes
d'un organisme au repos et en activité.

Lors d'un exercice physique, le débit sanguin s'intensifie : il est multiplié par 10 dans les muscles, par 3 dans le cœur, et par 4 dans la peau . Le débit sanguin traversant les reins est presque 2 fois moins important ainsi que celui traversant les organes abdominaux. Le débit sanguin traversant le cerveau reste inchangé.

Il y a donc une redistribution du débit sanguin lors d'un effort :

– Les organes participant à l'effort comme les muscles, le cœur ou la peau ont une augmentation importante de leur débit sanguin
– Les organes non impliqués dans cet effort, tels que les reins ou les organes abdominaux, ont une diminution de leur débit sanguin
– Les organes vitaux, tel que le cerveau, conservent le même débit sanguin

Tout s'explique par les variations de diamètre des artérioles alimentant les organes :

– Diminution de ce diamètre ( = vasoconstriction) : réduction du débit sanguin
– Augmentation de diamètre ( = vasodilatation) : augmentation du débit sanguin

Au cours d'un effort, il y a donc vasodilatation des artérioles irriguant les muscles.

b. Modification locale de l'irrigation musculaire

De plus, les capillaires alimentant les muscles ou les autres organes peuvent être ouverts ou fermés, selon les besoins, grâce à des sphincters (muscles circulaires) qui régulent l'écoulement du sang dans ces capillaires.

Doc. 2. Schéma de l'irrigation de muscles actifs ou inactifs.

– Lors d'un exercice physique (doc. 2a.), les sphincters des capillaires se relâchent : le sang s'étale sur une plus grande surface d'absorption (la circulation du sang dans les capillaires est ralentie). Les échanges entre le sang et les cellules musculaires sont alors facilités : elles reçoivent ainsi plus de dioxygène et de nutriments.

– Au repos (doc. 2b.), les sphincters sont contractés : le sang ne passe presque plus dans les muscles qui sont alors peu alimentés en dioxygène et en nutriments.

L'essentiel

La disposition en série de la circulation pulmonaire et de la circulation générale permet la recharge en dioxygène de l'ensemble du volume sanguin.

L'apport de dioxygène aux muscles en activité résulte de la disposition en parallèle de la circulation générale, associée à une vasodilatation des artérioles et des sphincters situés à l'entrée des réseaux de capillaires de ces muscles.

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