6.4 Distribution de la pression à travers les lits microvasculaires
Le gradient de pression à travers les lits microvasculaires s’est avéré être l’un des paramètres fluidiques les plus critiques dans la régulation de l’écoulement à travers ces vaisseaux (la vitesse du fluide est si lente dans ces vaisseaux que de petits changements dans la pression peuvent provoquer de grands changements dans les conditions d’écoulement, y compris la vitesse, la contrainte de cisaillement et le taux de cisaillement). Le gradient de pression à travers les lits microvasculaires a été mesuré expérimentalement à l’aide de deux sondes de débit insérées dans différentes branches du réseau. En connaissant la distance entre ces sondes, et les lectures de pression obtenues des sondes, un gradient de pression peut être calculé. Lorsque le diamètre du vaisseau sanguin diminue dans le réseau vasculaire (par exemple, des artérioles aux capillaires), le gradient de pression augmente de manière significative. Lorsque le diamètre du vaisseau sanguin augmente (des capillaires aux veinules), le gradient de pression diminue à nouveau. Cela peut s’expliquer par les changements rapides de la pression hydrostatique à l’intérieur des artérioles précapillaires, causés par la constriction ou la dilatation du sphincter précapillaire.
En revanche, la pression hydrostatique à l’intérieur du côté artériolaire est relativement constante jusqu’à ce que les vaisseaux sanguins approchent un diamètre d’environ 40 μm. Par conséquent, le gradient de pression dans l’ensemble de ces vaisseaux est relativement faible (reportez-vous à la figure 5.26 qui montre que la pression artérielle moyenne est relativement stable dans les vaisseaux plus grands que les capillaires, tant du côté artériolaire que du côté veineux de la circulation). Les vaisseaux dont le diamètre est de l’ordre de 40 μm se trouveraient typiquement à une ou deux bifurcations en amont des sphincters métartériole/précapillaire. Pour les artérioles dont le diamètre est compris entre 15 et 40 μm, on observe une diminution rapide de la pression jusqu’à environ 30 mmHg, qui est associée à une augmentation rapide du gradient de pression dans tout le vaisseau. Cette diminution rapide se produit afin que la vitesse du sang soit suffisamment lente pour que les échanges de nutriments et de déchets se produisent dans les capillaires, en même temps que le sang est dirigé rapidement dans les capillaires. Observez que la variation de la pression artérielle moyenne dans les capillaires et les veinules est beaucoup plus faible que celle observée dans les artérioles précapillaires (voir figure 5.26). Au sein des capillaires (diamètre compris entre 5 et 10 μm), la pression diminue d’environ 25 mmHg à tout au plus 20 mmHg, dans des conditions normales. Cependant, le gradient de pression entraînant le sang dans les capillaires est relativement important, de sorte que le mouvement du sang dans ces vaisseaux est efficace. Au sein de la circulation veineuse, la pression diminue continuellement (jusqu’à environ 0 mmHg dans l’oreillette droite), mais là encore, cette diminution est beaucoup plus progressive et s’effectue sur toute la longueur du système veineux. Par conséquent, le gradient de pression est beaucoup plus faible à l’intérieur des veinules/du système veineux. Dans les veinules postcapillaires (diamètre aussi grand que 50 μm), la pression ne dépasse pas 15 mmHg dans des conditions normales.
Pour poursuivre la discussion sur le gradient de pression dans l’ensemble des lits microvasculaires, il y a environ une multiplication par huit du gradient de pression au sein des petits segments capillaires (100-300 μm de longueur) par rapport aux artérioles et aux veinules (environ 2000 μm de longueur, environ 40 μm de diamètre). Pour les métartérioles et les veinules postcapillaires (environ 15 μm de diamètre), le gradient de pression est de 50 % du gradient de pression dans l’ensemble des capillaires. Cela suggère que le flux est dirigé vers les capillaires, puis qu’il ralentit pour laisser suffisamment de temps aux échanges de nutriments. Rappelons que le gradient peut être important, mais le flux sera détourné dans de nombreux petits capillaires pour perfuser l’ensemble du lit vasculaire.
La variation de la pression dans les lits microvasculaires dans des conditions hypertensives et hypotensives a également été étudiée. De manière intéressante, dans les deux conditions, la pression hydrostatique moyenne à l’intérieur des capillaires ainsi que le gradient de pression à travers les capillaires étaient équivalents à ceux observés dans des conditions normales. De même, la pression (hydrostatique et gradient de pression) dans les veinules postcapillaires était la même dans ces conditions que dans des conditions normales. Le changement majeur a été observé au sein de la vascularisation artériolaire où le gradient de pression était significativement plus important dans des conditions hypertensives ou significativement plus faible dans des conditions hypotensives. Cela suggère que les métartérioles (et les sphincters précapillaires) régulent le flux sanguin capillaire pour le maintenir à son niveau normal, de sorte que l’échange de nutriments soit maintenu à un niveau optimal. Cela suggère également que le système circulatoire est conçu pour maintenir un débit constant dans la microcirculation, indépendamment de la pression artérielle moyenne. Ceci est assez significatif et peut être considéré comme un mécanisme permettant d’amortir toute variation de pression avant le site d’échange au sein du système vasculaire.
La dernière variation majeure de pression dans l’ensemble des lits microvasculaires est basée sur les changements temporels provenant de l’impulsion de pression cardiaque et de la propagation des ondes dans l’ensemble du système vasculaire. Les valeurs de pression discutées jusqu’à présent ont été moyennées sur l’ensemble du cycle cardiaque, en prenant plusieurs lectures pendant tout le cycle cardiaque. Cependant, au cours du cycle cardiaque, les changements de pression hydrostatique au sein des lits microvasculaires oscillent de l’ordre de 2 mmHg. Nous avons précédemment indiqué que la pression hydrostatique dans les capillaires est d’environ 25 mmHg. Cela signifie que la pression varierait entre environ 24 et 26 mmHg pendant le cycle cardiaque. Ces changements temporels ne sont pas très importants par rapport au gradient de pression relativement stable dans les vaisseaux sanguins. La plupart des données qui ont été discutées dans cette section ont été recueillies par B. Zweifach et son groupe de recherche au cours des années 1970.