| La circulation sanguine simple : une distribution du sang dans un circuit unique | ||
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Les Vertébrés sont présents en milieu aquatique comme en milieu aérien.
Le milieu aquatique offre aux organismes qui y évoluent un environnement stable, notamment du point de vue de la température. Sa densité élevée, proche de celle des organismes vivants dont les tissus sont riches en eau, est à l’origine d’une poussée d’Archimède importante assurant le soutien et autorisant la flottaison.
Les Vertébrés aquatiques sont représentés en particulier par les Sélaciens comme les Requins et les Téléostéens comme le Gardon, animaux primitivement aquatiques. Ils réalisent leurs échanges gazeux respiratoires avec l’eau par l’intermédiaire d’appareils respiratoires branchiaux.
Des Mammifères comme les Dauphins et des Oiseaux comme les Manchots évoluent également en milieu aquatique. À la différence des précédents, ils effectuent leurs échanges gazeux respiratoires avec l’air, grâce à des poumons. Ils sont retournés secondairement au milieu aquatique après avoir colonisé le milieu aérien.
La circulation sanguine simple : un circuit unique
L’exemple des Téléostéens permet de décrire la circulation sanguine simple.
Copyright : 2019 Marc Second Sandrine Heusser
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
Chez le Gardon, exemple de Téléostéen, le cœur est situé en position ventrale et antérieure. Il est relié à l’avant à un vaisseau artériel ventral, l’aorte ventrale. Elle se ramifie de chaque côté en quatre artères irriguant chacune une branchie. Appelées artères branchiales afférentes, elles se subdivisent en vaisseaux capillaires dans les branchies. Les vaisseaux capillaires d’une branchie convergent pour former une artère branchiale efférente dorsale.
De chaque côté du corps les quatre artères branchiales efférentes convergent en une racine aortique dorsale. En relation avec l’évolution des appareils respiratoire et circulatoire, les artères branchiales afférentes et efférentes des Téléostéens sont numérotées de 6 à 3, des plus postérieures aux plus antérieures.
Vers l’avant, les racines aortiques donnent naissance aux artères carotides irriguant la tête et vers l’arrière, elles se rejoignent en une aorte dorsale alimentant les organes postérieurs.
Le sang est ramené au cœur par des canaux de Cuvier recevant les veines cardinales et hépatiques.
Dans les capillaires branchiaux, le dioxygène du milieu diffuse vers le sang et le dioxyde de carbone suit le chemin inverse.
Le sang circulant dans les artères branchiales efférentes, les racines aortiques, les artères carotides et l’aorte dorsale est hématosé, riche en dioxygène et pauvre en dioxyde de carbone.
Dans les capillaires des autres organes, le dioxygène diffuse du sang aux cellules et le dioxyde de carbone des cellules au sang.
Le sang circulant dans les veines, le cœur et les artères branchiales afférentes est non hématosé, pauvre en dioxygène et riche en dioxyde de carbone.
Le sang transite donc par le cœur une unique fois en parcourant ce circuit. En conséquence, la circulation est dite simple. Le sang traversant le cœur a la particularité d’être non hématosé.
Par ailleurs sur son parcours, le sang traverse deux réseaux de vaisseaux capillaires successifs respectivement localisés dans les branchies et dans les autres organes.
Les capillaires respiratoires et les capillaires systémiques sont disposés en série.
Or la résistance vasculaire augmente lorsque le diamètre des vaisseaux sanguins diminue et en conséquence à débit constant, la pression interne diminue également.
Il apparaît que chez les Téléostéens, la résistance vasculaire de l’appareil respiratoire est inférieure à celle des autres organes, ce qui permet le maintien d’une pression relativement élevée dans les vaisseaux branchiaux efférents et une irrigation efficace des organes situés en aval. Les réseaux capillaires systémiques disposés en parallèle y contribuent également.
Quelles sont les caractéristiques du cœur en relation avec une telle circulation simple ?
La circulation sanguine simple : une propulsion du sang par un cœur simple
Copyright : 2019 Marc Second Sandrine Heusser
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
Le cœur du Gardon est constitué de trois chambres. De l’arrière vers l’avant, ce sont :
- un sinus veineux dorsal recevant le sang des canaux de Cuvier ;
- un atrium dans lequel le sinus veineux déverse le sang ;
- un ventricule ventral assurant la propulsion du sang dans les artères.
À l’avant, un renflement est intercalé entre le ventricule et l’aorte ventrale, appelé bulbe artériel.
Copyright : 2019 Sandrine Heusser
Cette illustration est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Partage dans les mêmes conditions 4.0 International.
La paroi du sinus veineux apparaît fine et extensible. Celles de l’atrium et du ventricule sont musculeuses et contractiles. Le bulbe artériel quant à lui présente une paroi similaire à celle de l’aorte ventrale dont il constitue l’origine.
Le fonctionnement du cœur implique plusieurs phases successives. Le relâchement de la musculature de la paroi de l’atrium détermine la diastole atriale. L’atrium étant distendu, son remplissage par du sang provenant du sinus veineux intervient. Simultanément, le ventricule est également en diastole, la musculature de sa paroi étant relâchée.
La contraction de la musculature de l’atrium conduit à sa systole et provoque une réduction de son volume, une augmentation de sa pression interne et
finalement l’expulsion du sang vers le ventricule qui se remplit. La contraction de la musculature de la paroi du ventricule intervient ensuite, alors que l’atrium entre en diastole. La systole ventriculaire est responsable de l’augmentation de la pression du sang et de sa propulsion vers le bulbe artériel puis l’aorte ventrale.
Dans le cœur, la circulation du sang est orientée par des valves empêchant le reflux vers le sinus veineux.
Le cœur met ainsi en mouvement le sang dans l’appareil circulatoire, de manière pulsatile. Le flux sanguin est régularisé par le bulbe artériel grâce à l’élasticité de sa paroi.
En relation avec l’organisation de l’appareil circulatoire, la pression interne est faible dans les vaisseaux veineux systémiques. Le retour du sang au cœur favorisé par les mouvements ondulatoires du corps lors de la nage.
La circulation simple des Téléostéens peut être représentée comme ci-dessous.
Copyright : 2019 Sandrine Heusser
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La circulation des Téléostéens est donc réalisée dans un circuit simple. Le sang irrigue successivement l’appareil respiratoire et les autres appareils, leurs réseaux capillaires étant disposés en série. Le cœur est simple et traversé par du sang non hématosé.
Les Vertébrés aériens possèdent un appareil respiratoire comportant des poumons, organes respiratoires, ainsi que des voies aériennes.
Appareil circulatoire et appareil respiratoire étant étroitement liés, comment est réalisée la circulation chez les Vertébrés aériens ?