Chapitre 4. Physiologie vasculaire
FLUX SANGUINS ARTÉRIELS
Les abréviations et symboles utilisés pour la description et le calcul du flux sanguin sont indiqués dans l’encadré 4-1.
Encadré 4-1
Abréviations et symboles
• A : surface (cm2)
• d : diamètre (cm)
• D : taux de cisaillement (ml/s.cm3)
• g : accélération gravitationnelle = (980cm/s)2
• h : hauteur (cm)
• l : longueur (cm)
• P : pression (1mmHg = 1333dyn/cm2)
• ΔP : gradient de pression entre deux points
• Δp : pression cardiaque en un point (pression systolique – pression diastolique)
• Q : flux (ml/s)
• R : résistance
• r : rayon interne (cm)
• Δr : changement de diamètre en relation avec le pouls (mm)
• Re : nombre de Reynolds pour les turbulences (sans dimension)
• t : épaisseur de la paroi artérielle (mm)
• v : vélocité (cm/s)
• ρ : densité du fluide (gm/cm3) = 1,056 pour le sang
• η : coefficient de viscosité (poise)
• T : tension de cisaillement (ml/s/cm3)
PRESSION INTRAVASCULAIRE, VOLUME SANGUIN ET VÉLOCITÉ SANGUINE
La circulation chez l’homme est assimilée à un système clos de tubes contenant du sang sous pression. Le flux s’écoule dans les artères en raison de la pression de propulsion (force par unité de surface) générée par la contraction ventriculaire gauche. Le volume circulant dans une artère et ses collatérales, moyenné dans le temps, est constant. La vélocité du flux est proportionnelle à la surface d’une section ou au diamètre selon la formul
ÉNERGIE DU FLUX SANGUIN
Les principes physiques relatifs au flux dans les tubes creux ont été initiale-ment étudiés en supposant que le fluide s’écoule à vélocité constante, que le tube est rigide, qu’il n’y a pas de perte d’énergie tout au long de la longueur du tube et que le fluide est incompressible. La pression d’écoule-ment du flux à travers un tube est déterminée par son énergie potentielle (potential energy [PE]) et son énergie cinétique (kinetic energy [KE]).
PE est la capacité latente de travail résultant de la densité du fluide, de l’accélération due à la gravité, et de la hauteur du tube telle
PE entraîne des modifications considérables de la pression au niveau de la circulation chez l’homme en position debout (Fig. 4-1).
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| Fig. 4-1 Énergie potentielle. Le fluide s’écoule d’une zone de basse pression (PE élevée) au niveau du cœur ou en amont vers une zone de haute pression (PE basse) au niveau des pieds.  |
KE est l’énergie résultant de l’écoulement du flux. Elle dépend de la densité du fluide et de la vélocité selon la formule
KE augmente lorsque le diamètre du tube diminue (Fig. 4-2).
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| Fig. 4-2 Énergie cinétique. Dans une zone de rétrécissement, le fluide s’écoule d’une région de KE basse vers une région de KE élevée, avec une chute de pression substantielle. Si à l’entrée (1), le diamètre est de 2cm, que la vitesse du fluide est de 100cm/s et que le diamètre du rétrécissement (2) est de 1cm, alors la vélocité augmente théoriquement jusqu’à 400cm/s et  |
La conservation de l’énergie impose que la pression en deux points (1 et 2) situés le long d’un tube s’exprime selon l’équation de Bernoulli (Daniel Bernoulli [1700-1782] était le deuxième membre d’une génération de douze éminents mathématiciens suisses) :
Dans certaines circonstances, v1 est petit comparé à v2, et la formule peut être simplifiée selon l’équation de Torricelli (Evangelista Torricelli [1608-1647] était un physicien et un mathématicien italien)
PERTE D’ÉNERGIE DU FLUX SANGUIN ARTÉRIEL
Les conditions idéales de l’équation de Bernoulli ne s’appliquent pas au flux dans les artères, en partie parce que l’énergie est perdue par transformation en chaleur, avec une chute persistante de pression. Cela est dû aux facteurs décrits ci-après.
Écoulement visqueux dans les fluides et au niveau de la paroi artérielle
L’écoulement visqueux représente une différence entre les fluides « idéaux », où toutes les couches se déplacent à la même vitesse, et les fluides « réels », où les couches « tirent » les unes sur les autres. La théorie est qu’il y a un nombre infini de couches, chacune glissant sur la suivante à la manière de nombreux cylindres (Fig. 4-3).
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| Fig. 4-3 Flux laminaire. L’écoulement continu d’un fluide visqueux à travers un tube rigide ayant une section circulaire engendre un profil parabolique. |
Le coefficient de viscosité (η) est déterminé d’après la « tension de cisaillement » (T) qui reflète la force nécessaire au glissement d’une couche sur l’autre, et par le « taux de cisaillement » (D) qui dépend du flux, selon les formules
Les formules montrent que la chute de pression est bien plus importante dans les vaisseaux de petit calibre de la microcirculation, et que la viscosité a une influence minime sur le flux des gros vaisseaux. La viscosité sanguine diminue lorsque la vélocité sanguine augmente (« thixotropie »), mais cela ne s’applique qu’à la microcirculation.
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