UE5 - Système cardiovasculaire

Date : 11/09/17 Plage horaire : 14h-16h Promo : DFGSM2 2017/20178 Enseignant : Dr PELLUARD Ronéistes : Arthur AVRIL / Olivia RAMSAMY

Le cœur et les vaisseaux : Histologie-Embryologie

I/ Introduction et généralités

II/Embryologie du système cardiovasculaire

1. Rappels embryologiques 2. Développement du cœur 3. Développement des vaisseaux A) Évolution des arcs aortiques et aortes primitives B) Le réseau veineux primitif C) L'hématopoïèse embryonnaire et fœtale

4. Modifications hémodynamiques à la naissance A) Circuit du sang avant la naissance B) Modifications hémodynamiques périnatales

5. Malformations

III/Histologie du cœur

IV/ Les vaisseaux sanguins

V/Les vaisseaux lymphatiques (Ronéo suivant)

I/ Introduction et généralités

La circulation comprend 2 systèmes différents : la circulation sanguine (à gauche sur le schéma) et la circulation lymphatique (à droite).

Sur le schéma, bleu = sang non oxygéné, rouge = sang oxygéné

-la circulation sanguine : il s'agit d'un système fermé où le sang circule dans les artères, veines et capillaires grâce à une pompe (le cœur). La quasi-totalité de l'organisme est concernée par cette circulation sanguine, même s'il existe des rares tissus non vascularisés, à savoir : les épithéliums, la cornée et le cartilage. La circulation sanguine peut être subdivisée en deux parties : • La grande circulation ou circulation systémique : le sang oxygéné passe dans les artères puis

dans les capillaires où des échanges gazeux ont lieu ; il remonte ensuite par le système veineux pour retourner dans la pompe cardiaque.

• La circulation pulmonaire : il s'agit d'un réseau à part dans lequel le sang non oxygéné passe par une artère (l'artère pulmonaire) pour se faire réoxygéner par des capillaires pulmonaires puis revient par les veines pulmonaires au niveau du cœur.

Attention : les artères ne transportent pas toujours du sang oxygéné, cela dépend du système considéré !

La circulation sanguine a un rôle de transport de divers éléments tels que le sang, les cellules sanguines (hématies, plaquettes, leucocytes), l'oxygène, les déchets (principalement le CO2), les cellules immunitaires, mais également des hormones issues des organes endocrines.

La circulation sanguine est différente chez le fœtus (étant dans la cavité amniotique, il n'a pas besoin d'utiliser ses poumons). Elle évolue le long de sa gestation jusqu'à la mise en place des circulations systémique et pulmonaire à la naissance.

-la circulation lymphatique : le système lymphatique est à la fois à part et relié à la circulation systémique. Sa circulation n'est pas continue, ni coordonnée par une pompe. Les liquides extracellulaires entrent dans un système borgne qui remonte la circulation lymphatique. Sur le chemin, ils croiseront les ganglions lymphatiques où il y a présentation aux lymphocytes (rôle dans le système immunitaire), puis ils remontent au niveau du cœur mais ne passent pas par la pompe cardiaque. La circulation lymphatique se déverse ensuite dans la circulation sanguine. Le réseau lymphatique contient les vaisseaux lymphatiques ainsi que les ganglions lymphatiques. Il draine les liquides extracellulaires, les nutriments du tube digestif ainsi que les cellules immunitaires (au niveau des ganglions lymphatiques).

II/Embryologie du système cardiovasculaire

1. Rappels embryologiques

La prof ne demandera pas de jours, ni de semaines précis à l'examen.

Chronologie afin d'aider à la compréhension, les étapes à connaître sont en gras :

– Fécondation

– 1ère semaine : l’œuf arrive au niveau de l’utérus et s’implante. La digestion trophoblastique de la muqueuse utérine sert en partie à nourrir l'embryon par production du placenta.

– 3ème semaine : apparition d’amas (ou îlots) angioformateurs (ébauche de la vascularisation) et de l'ébauche cardiaque.

– 4ème semaine = avant le 1er mois de développement, les premiers battements cardiaques apparaissent, signe que la circulation du fœtus est déjà en place. Au démarrage cependant, le cœur embryonnaire n'est pas semblable à celui de l'adulte : il n'y a pas un cœur à 4 cavités. Les premiers battements cardiaques ont lieu sur un simple tuyau et le cloisonnement a lieu après (car le plus urgent est de faire circuler le sang).

– 24ème semaine (= 6ème mois) : hématopoïèse définitive. L'hématopoïèse est la capacité du fœtus ou de l'embryon à fabriquer ses propres hématies et ses propres cellules hématopoïétiques. Elle a lieu au niveau du foie et de la rate (hématopoïèse extra-medullaire) puis de la moelle osseuse. Certains nouveaux nés prématurés peuvent avoir un gros foie, cela n’est pas forcément pathologique mais peut être dû a cette hématopoïèse. Cette partie sera revue plus tard dans le cours.

– Naissance : fermeture du canal artériel et du foramen ovale - étape critique et fondamentale dans l'évolution du système cardio-vasculaire.

Tout au long de la vie embryonnaire sont mis en place 3 shunts physiologiques : canal artériel, foramen ovale, canal d'Arantius. Ces 3 shunts sont fermés à la naissance et permettent la circulation de type adulte. Cette partie sera détaillée plus tard : il est important de connaître les shunts et ce qu'ils deviennent chez l’adulte.

2. Développement du cœur

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La tête de l'embryon présente la zone cardiogénique. Tout se met en place rapidement à partir d'amas hémangioformateurs. Rappelez vous qu’à ce stade, l’aire cardiogénique se trouve en position crâniale puisque les plicatures n’ont pas encore eu lieu.

Chez le foetus, il existe deux circulations : la circulation embryonnaire et la circulation extra-embryonnaire. Cette dernière se fait à l'extérieur du fœtus : les vaisseaux sont en raccord avec la vésicule vitelline (ce sont les vaisseaux vitellins) et avec le futur cordon ombilical (ce sont les vaisseaux ombilicaux).

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La plicature antéro-postérieure et latérale de l'embryon permet de ramener le cœur en position thoracique. L'ébauche cardiaque se développe dans la cavité péricardique, dans une enveloppe, le péricarde constitué de deux feuillets : un feuillet collé contre le cœur, l'épicarde, et un autre feuillet, le péricarde. Ce schéma illustre les deux circulations retrouvées chez l'embryon. La circulation intra-embryonnaire est en rouge : on y voit les deux aortes dorsales qui fusionnent, les arcs aortiques qui donneront plus tard les vaisseaux du cou, etc... ainsi que les veines cardinales dont le rôle est de drainer le sang du fœtus. La circulation extra-embryonnaire est représentée en violet : elle est constituée des vaisseaux vitellins et ombilicaux.

Concernant les vaisseaux ombilicaux, sur le schéma ci-dessus, il y a normalement à ce stade deux artères et deux veines qui deviennent plus tard deux artères et une veine. Initialement tout est symétrique, puis il y a régression de vaisseaux. Le Dr PELLUARD a laissé le schéma tel quel pour que l'on retienne qu'à la fin de la vie fœtale, on a deux artères et une veine ombilicales.

Il y a fusion des deux tubes cardiaques sur la ligne médiane au 24ème jour, avec une extrémité céphalique d'où part le tronc artériel et une extrémité caudale où arrive le sinus veineux.

Le sang arrive du sinus veineux (partie postérieure), traverse les futures oreillettes, les futurs ventricules, le futur bulbe et ressort par le tronc artériel (partie antérieure). Il passe ensuite par les arcs branchiaux et dans les deux aortes dorsales. Il faut retenir le sens de circulation. La fusion du tube permet l'apparition des battements cardiaques spontanés au cours de la 4e semaine de développement.

Le tube cardiaque va devenir un cœur à quatre cavités par un phénomène simultané de cloisonnement et de rotation/torsion du cœur. On dénombre 4 cloisonnements : -un entre les deux oreillettes, la cloison interauriculaire : perméable lors de la vie fœtale mais qui se referme à la naissance : c'est le foramen ovale* ; -un entre les deux ventricules ou cloison interventriculaire ; -un entre oreillettes et ventricules ou cloison auriculo-ventriculaire : cette cloison n'est cependant pas complète car elle aboutit aux valves mitrale et tricuspide ; -un cloisonnement du tronc artériel qui donne l'aorte et l'artère pulmonaire (qui se divise ensuite en artère pulmonaire droite et artère pulmonaire gauche). Le tronc artériel se cloisonne progressivement laissant une communication entre les deux vaisseaux : le canal artériel. Ce dernier se ferme à la naissance. La cloison se torsade à cause du flux sanguin (c'est pour cela que les vaisseaux du cœur adulte sont croisés).

La multiplication accrue des cellules et le flux circulant vont contribuer à déformer le cœur. Il y a descente du conus et du ventricule pour aboutir au cœur que l'on connaît.

NB : à l'examen, il n'y aura pas de question sur le sens de rotation ou sur la forme en S du cœur plicaturé. *Le cloisonnement entre les deux oreillettes et la formation du foramen ovale est à connaître !

L'oreillette primitive est unique au démarrage. Des bourrelets naissent sur les ventricules et, en se rapprochant, forment les valves. La première cloison nait à la tête de l'oreillette et descend vers le bas : il s'agit du septum primum. En descendant, il laisse un trou, appelé l'ostium primum.L'ostium primum va se fermer et disparaître (les oreillettes sont à ce moment entièrement cloisonnées). Tout de suite après, le septum primum se perce de petits trous qui se rejoignent pour en former un plus grand : c'est l'ostium secondum qui se trouve en haut du septum primum. En parallèle, une deuxième cloison à droite de la première (septum secondum) descend le long du septum primum et laisse un trou qui est le foramen ovale : c'est la communication entre les deux oreillettes chez le foetus. Elle est physiologique chez le foetus mais pathologique après la naissance À la naissance, la pression de l'oreillette gauche est supérieure que celle dans l'oreillette droite donc les feuillets vont se coller l'un à l’autre définitivement. Le sang ne peut plus passer, la communication inter-auriculaire est abolie.

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3. Développement des vaisseaux

A) Évolution des arcs aortiques et des aortes primitives

Au départ, il y a le tronc artériel et un système pair et symétrique composé de deux aortes dorsales associées à des arcs aortiques pairs et symétriques également (6 paires d'arcs aortiques). Les aortes dorsales fusionnent ensuite sur la ligne médiane. La régression des ébauches est à l'origine de la mise en place des artères carotides (à partir des trois premières paires d'arcs) et de l'aorte définitive.

Toutes les anomalies ou pathologies des vaisseaux sont dues à des ébauches qui n'ont pas régressé. Par exemple, on peut avoir un tronc artériel à droite plutôt qu'à gauche (cf partie sur les malformations).

Les images ainsi que les informations suivantes ne sont pas à apprendre, elles aident à comprendre la réorganisation du système artériel embryonnaire : il y a une organisation profonde des ébauches avec une disparition quasi-totale des arcs aortiques pour ne laisser subsister qu'une aorte asymétrique qui est l'aorte définitive, avec la crosse aortique. Ceci conduit progressivement à la mise en place du système artériel définitif à partir du cœur : l'aorte issue du ventricule gauche donne naissance aux carotides et à la crosse aortique, et se dirige en position abdominale.

(Elle dit que cette image illustre et qu’il n’est pas nécessaire de retenir quel arc aortique donne quoi)

B) Le réseau veineux primitif

Le système veineux a une organisation tout aussi complexe.

Il faut simplement retenir de cette partie que 3 types de veines arrivent au niveau du sinus veineux : — les veines cardinales antérieure et postérieure, qui drainent la tête et le corps du fœtus,

fusionnent pour déboucher dans le sinus veineux à la partie postérieure de l'ébauche cardiaque (oreillette commune). La veine cardinale antérieure draine l'extrémité céphalique et la veine postérieure draine l'extrémité caudale.

— les veines ombilicales (au départ on en a deux puis il y a régression de l'une durant la vie fœtale donc on finit par n'en avoir qu'une seule). La veine ombilicale restante draine le placenta.

— Les veines vitellines, en contact avec l'intestin primitif, drainent le tube digestif et donneront plus tard naissance au système porte hépatique*.

La veine ombilicale reste extra-embryonnaire alors que la vitelline réintègre l'embryon. Une partie du drainage est donc intra-embryonnaire (veines cardinales et vitellines) et une autre extra-embryonnaire (veines ombilicales).

*Mise en place du système porte à partir des veines vitellines :

Le système porte se développe dans le foie à partir des veines vitellines qui drainent le tube digestif primitif. L’ébauche hépatique (en marron sur le schéma) se trouve initialement sur les veines vitellines. En même temps que la croissance de l'ébauche hépatique et que la multiplication des hépatocytes, il y a division des veines vitellines pour former un maillage ou réseau. Ce réseau est surtout important chez l’adulte car le foie a une fonction de détoxification du sang et nécessite pour cela d'être très vascularisé (chez le foetus, la détoxificaion est réalisée par le placenta). La mise en place de ce maillage a lieu très tôt pendant l’embryologie : c’est la mise en place du système porte adulte.

Le canal d’Arantius (le troisième shunt) se développe au niveau de ce maillage. Chez le fœtus, le sang oxygéné n'a pas besoin de passer par le foie pour y être détoxifié, étant donné que cette fonction est assurée par le placenta ; après être arrivé par la veine ombilicale, il circule donc dans le canal d’Arantius pour rejoindre la veine cave inférieure, puis l’oreillette droite, puis l’oreillette gauche par le foramen ovale et arrive directement dans la circulation gauche afin de nourrir les organes, en priorité le cerveau (par les carotides) et le coeur (par les coronaires). Le canal d'Arantius se ferme à la naissance.

Schéma : mise en place du système porte hépatique

C) L'hématopoïèse embryonnaire et fœtale

Au tout début, on parle d'hématopoïèse extra-embryonnaire puisque celle-ci est assurée par les ilots angioformateurs ; très vite cependant le foie et la rate de l'embryon prennent le relais et ce, jusqu'au 6e mois.

L'hématopoïèse par la moelle osseuse ne produit les cellules sanguines que progressivement et non brutalement, elle commence vers le deuxième, voire troisième mois de la vie embryonnaire.

En parallèle, l'hématopoïèse hépato-splénique diminue alors petit à petit jusqu'à disparaître avant la naissance en situation normale.

L'hématopoïèse embryonnaire et fœtale évolue donc en 3 phases : — hématopoïèse extra-embryonnaire — hématopoïèse hépato-splénique — hématopoïèse médullaire

Il est important de comprendre cette notion car dans le cas d'un enfant né prématurément, son hématopoïèse est plus assurée au niveau hépatique qu'au niveau médullaire. Le volume du foie chez le prématuré est donc plus important et déborde des côtes : on parle d'hépatomégalie physiologique.

4. Modifications hémodynamiques à la naissance Cette partie du cours susceptible de tomber à l'examen car intéressante pour les étudiantes sage-femmes.

A) Circuit du sang avant la naissance

Le schéma ci-dessous est important car il illustre la circulation prénatale. Le code couleur du Dr. PELLUARD représente en théorie le sang oxygéné en rouge et le sang désoxygéné en bleu. La couleur rose est utilisée pour les vaisseaux où circulent à la fois du sang oxygéné et désoxygéné. Ce code couleur a des défauts, ce n'est pas la peine de s'embrouiller avec.

Le sens de circulation est le suivant : —Avant la naissance, les poumons du fœtus ne sont pas fonctionnels et n'interviennent pas dans l'oxygénation du sang. C'est le placenta qui remplit ce devoir, grâce auquel le sang s'oxygène puis repart par la veine ombilicale puis passe par le canal d’Arantius. À ce niveau, le sang oxygéné en provenance du placenta se mélange au sang désoxygéné du fœtus, avant d'atteindre l'oreillette droite par la veine cave inférieure. — Puisque les poumons fœtaux sont non fonctionnels, peu de sang y est déversé. De l'oreillette droite, le sang circule majoritairement vers l'oreillette gauche par l'intermédiaire du foramen ovale, puis passe dans le ventricule gauche et dans l'aorte afin d'irriguer les tissus périphériques par le système artériel. Au niveau de la bifurcation iliaque, le sang doit se faire réoxygéner et retourne au placenta par les artères ombilicales. — Malgré tout, une partie du sang passe quand même dans le ventricule droit. A ce moment, le transport du sang ventriculaire se fait en minorité vers les poumons (où il va passer dans les artères pulmonaires droite et gauche) mais la majorité rejoint le canal artériel puis l'aorte pour aller oxygéner les différents organes ; il passe lui aussi dans les artères ombilicales pour se faire réoxygéner.

Il y a donc un mélange du sang oxygéné et du sang désoxygéné au niveau du cœur (notamment des oreillettes) et du canal artériel (c'est-à-dire au niveau de l'artère pulmonaire et de l'aorte). NB : la prof aime bien savoir dans quelles veines/artères on a du sang oxygéné/désoxygéné.

B) Modifications hémodynamiques périnatales

Il y a des modifications hémodynamiques et pulmonaires à la naissance. Elles passent par : – la fermeture des vaisseaux ombilicaux : le canal veineux d'Arantius devient le ligament

veineux, les artères ombilicales deviennent les ligaments ombilicaux et la veine ombilicale gauche devient le ligament rond du foie. La fermeture des vaisseaux est une contraction physiologique qui est possible car les vaisseaux sont plus longs que le cordon ;

– le déplissement des alvéoles : à cause du déplissement, un retour veineux survient brusquement et la pression augmente dans l'oreillette gauche. Ce retour veineux vient coller les membranes du foramen ovale, on parle de fermeture fonctionnelle ;

– la fermeture du septum interauriculaire (ou foramen ovale) et donc de la communication interauriculaire par un phénomène de pression. (Les deux parois s’accoleront grâce aux fibroblastes)

– la fermeture du canal artériel rapide pour former le ligament artériel. Il faut savoir que le canal artériel est une structure très importante au cours de la vie foetale, qu'il convient de surveiller pendant la grossesse : en effet, il peut se fermer à cause des anti-inflammatoires circulant dans le sang, ce qui est une possible cause de mort foetale in-utero.

– Enfin, le sang est oxygéné au niveau des poumons et suit son trajet définitif après la naissance, avec en particulier la dissociation des circulations du sang oxygéné et non oxygéné.

A gauche, il s'agit de la circulation prénatale et à droite de la circulation dès la naissance.

5. Malformations

Il y a une fréquence importante de malformations cardiaques et des gros vaisseaux, seule ou associées (cardiopathies congénitales) (1,5% à la naissance). Elles ne sont toutefois pas toutes graves, leurs conséquences sont variables selon la nature et la complexité de la malformation. Il est important de réaliser un dépistage prénatal et périnatal, notamment par l'échographie et l'auscultation. En effet, il faut diagnostiquer les cardiopathies in utero en cas de malformation grave, auquel cas, à la naissance, le nouveau-né risque de mourir dès son premier cri. Les causes des malformations sont très diverses : géniques, chromosomiques, infectieuses, etc... Elles sont souvent inconnues. En voici quelques exemples : • Persistance d'une communication interauriculaire • Persistance d'un canal artériel perméable • Tétralogie de Fallot • Transposition des gros vaisseaux • Tronc artériel commun : pas de séparation entre tronc pulmonaire et aorte • Anomalies des arcs aortiques : c’est quand la chronologie ne se fait pas bien, l’aorte peut

se retrouver au-dessus de la cavité droite et le tronc pulmonaire au-dessus de la cavité gauche (en situation physiologique, c'est l'inverse).

Les photos ci-dessous ont été réalisées lors de l'ouverture de l'oreillette droite. On est face au foramen ovale. Ici, le septum primum est percé de multiples trous et le septum secondum n'est pas descendu. Après la vie fœtale, il y a perméabilité définitive. Il s'agit d'un défaut de cloisonnement

inter-auriculaire. Cette malformation est viable (possibilité d'une intervention chirurgicale).

Il s'agit d'un cloisonnement anormal du tronc artériel : on parle de “tronc artériel commun” car il n'y a pas de naissance d’un tronc aortique et d’un tronc pulmonaire séparément mais un tronc artériel en effet commun. De ce tronc commun naissent les artères pulmonaires et les carotides. Cette pathologie est de sévérité importante car le tronc artériel commun se trouve à cheval sur l’oreillette droite et sur les ventricules droit et gauche, il y donc des problèmes de communication des sangs entre eux.

Le système embryonnaire est pair et symétrique et certains gènes sont responsables de la latéralisation des structures. Parfois cette latéralisation se fait mal.

À gauche est illustrée la structure normale des artères : le tronc pulmonaire croise l’aorte, et la crosse de l’aorte descend du côté gauche des artères. À droite, on observe que tout est inversé, avec une crosse aortique qui descend sur la droite. Cette malformation est tout à fait viable car la symétrie est conservée. Il y a simplement une inversion dans la régression.