Le réseau vasculaire

Les artères qui reçoivent le sang de l'aorte se divisent elles-mêmes plusieurs fois jusqu'aux artérioles. Celles-ci se ramifient pour former le réseau capillaire, puis les capillaires se réunissent pour donner des veinules à partir desquelles le sang par les petites veines, puis les grosses veines, enfin les veines caves supérieure et inférieure gagne le cœur droit.

Dans ce circuit, la pression sanguine moyenne passe de 13,33 kPa (100mmHg) dans l'aorte à 0,25 à 0,5 kPa (environ 2 à 4 mmHg) dans les veines caves. La différence de pression moyenne (AP) entre l'aorte et le ventricule droit (environ 13 kPa) et la résistance périphérique totale (TPR) dans la circulation systématique (environ 2,4 kPa. min. I-1) déterminent le flux sanguin total (Q) qui est l'équivalent du débit cardiaque. La loi d'Ohm ΔP = Q * R peut s'appliquer, soit a la circulation dans son ensemble (Q = Qc et R = résistance totale périphérique, RPT), soit à des portions du réseau circulatoire ; la chute de pression ΔP est particulièrement importante dans les portions du réseau où la résistance est élevée. Le débit sanguin Q (mVs) est le même dans deux portions successives du circuit placées en série, en d'autres termes, l'aorte est traversée, par unité de temps, par autant de sang que l'ensemble des artères et par autant de sang que l'ensemble des capillaires de la grande circulation. D'autre part, la vitesse sanguine (m/s), qui détermine le temps de contact, est inversement proportionnelle à la surface de section des vaisseaux (vitesse rapide dans l'aorte, lente dans les capillaires). L'aorte et les grosses artères ne font pas que répartir le sang vers la périphérie (au repos, la vitesse moyenne du sang est de 0.2 m/s, ou 0,05-0,1 m/s respectivement), elles servent également, grâce à leur élasticité (qui diminue avec l'âge) à transformer un flux de sang puisé au niveau de la portion initiale de l'aorte (systole : 0,7 m/s) en un flux continu (effet Windkessel ).

Quand le cœur se contracte et que la pression augmente, les artères se distendent et emmagasinent de l'énergie potentielle; quand il se relâche (diastole), la pression diminue et les artères restituent cette énergie. Ceci permet au flux sanguin de progresser durant la diastole bien que les valves aortiques soient fermées.

Les artérioles et les petites artères sont dans leur ensemble responsables de 50 % de la RPT ; il en résulte une chute considérable des pressions sanguines à ce niveau (vaisseaux résistifs). La moindre modification des résistances artériolaires a un grand effet sur la RPT. Le diamètre de chaque artériole, et plus spécialement des sphincters précapillaires, détermine également le flux sanguin dans les capillaires d'aval et, par là même, l'importance de la surface d'échange capillaire.

D'après la loi de Hagen-Poiseuille,
R=8*l*η/(π*r⁴)
la résistance (R) d'un tube dépend de la longueur de ce tube (I), de la fluidité (viscosité, η) du liquident de la puissance quatre du rayon de ce tube (r⁴). Ainsi, une diminution de 16 % du rayon (par ex. des artérioles) suffit pour doubler la résistance.

La viscosité η du sang augmente lorsque l'hématocrite augmente mais aussi lorsque la vitesse d'écoulement du sang diminue car le sang est un liquide hétérogène dans lequel les hématies ont tendance à s'agglutiner en pile d'assiettes lorsqu'il s'écoule lentement. Cette propriété peut conduire au cercle vicieux suivant, notamment lors d'un état de choc :
η↑ → RPT ↑ → Qc ↓ → η ↑↑ etc., ce qui fait tendre Qc vers 0 (stase).

Les capillaires, bien qu'ayant chacun un rayon bien plus faible que les artérioles, ne participent que pour 27 % à la RPT car leur nombre est considérable (5*10⁹ ). La chute de pression dans le réseau capillaire joue un rôle important dans les échanges de liquide entre le sang et l'espace extracellulaire des tissus, échanges qui constituent le rôle majeur des capillaires. Compte tenu de la faible vitesse du sang a ce niveau (0,3 mm/s) de leur surface d'échange importante (environ 300 m² ) et de leur paroi perméable et extrêmement mince, les capillaires sont particulièrement bien adaptés à ce rôle d'échange de solutés et de liquides.

D'après la loi de Laplace, la tension de paroi (T) est égale, dans un vaisseau sanguin, à la pression transmurale (P_t = pression sanguine dans le vaisseau moins la pression de l'environnement) multipliée par le rayon du vaisseau r:
T = P_t * r

Étant donné que r est très petit dans les capillaires (3 000 fois plus petit que dans l'aorte), la tension de la paroi est faible, ce qui explique qu'une paroi capillaire mince suffise pour résister à cette pression.

Les veines collectent le sang et assurent son retour vers le cœur. Leur volume global considérable leur fait jouer un rôle important comme réservoir de sang ; elles représentent une part essentielle du système à basse pression (vaisseaux capacitifs).