L'irrigation du cerveau |
Commandant toutes les fonctions notre corps, les mouvements volontaires comme la parole, ou involontaires telle la sensibilité, le cerveau a besoin de beaucoup d’énergie pour mener à bien sa tâche. Environ 20 % du sang pompé par le cœur se dirige ainsi vers le cerveau, irrigué par ses propres artères.
Organisation
Chaque partie du cerveau est spécialisée dans une tâche particulière. Globalement, la moitié gauche est responsable de la pensée verbale et la moitié droite de la pensée figurative (émotion, réflexion).
Pour remplir ses fonctions, le cerveau a besoin de beaucoup d’énergie, mais c’est pourtant l’organe du corps qui est le moins capable d’en stocker. C’est pourquoi il lui faut en permanence de l’oxygène et du glucose (sucre) apporté par le sang.
Les artères
Pour son irrigation, le cerveau possède ses propres artères ou vaisseaux nourriciers.
• Les 2 artères carotides, de chaque côté du cou. Elles donnent naissance aux artères carotides internes, qui elles-mêmes se ramifient en artères ophtalmiques et en artères vertébrales cérébrales, interne et moyenne. Elles irriguent le cerveau, les yeux et la face.
• Les deux artères vertébrales, montant de la colonne vertébrale à l’arrière du cou, se rejoignent à la base du cerveau. Elles donnent naissance aux artères cérébrales qui irriguent le cerveau.
• L’artère basilaire est formé de l’union des deux artères vertébrales. Elle irrigue le pont, la glande pinéale, le cervelet et les cortex temporal et occipital.
L’intégrité des artères cérébrales est essentielle puisque ce sont les vaisseaux qui apportent le sang et l’oxygène nécessaires au bon fonctionnement de cet organe. Mais, avec l’âge, les artères s’épaississent et perdent leur élasticité mais surtout, elles peuvent se rétrécir (sténose) par l’accumulation de dépôts graisseux ou plaques d’athérome sur leur paroi, en général du cholestérol. C’est l’athérosclérose qui obstrue peu à peu les artères et diminue l’apport sanguin au niveau des organes, et plus particulièrement du cerveau, avec toutes les pathologies qui peuvent en découler.
Les capillaires
Comme tous les organes, le cerveau est irrigué par des milliards de capillaires. Ces derniers sont de petits vaisseaux –
6 µm de diamètre environ – dont la fine paroi laisse passer oxygène et nutriments vers les cellules cérébrales. Pour circuler du cœur aux capillaires, le sang passe par différentes artères (l’aorte, les carotides…), puis des artérioles.
Au niveau capillaire, on peut mesurer le volume de sang transporté. Cependant, ce qui compte à ce niveau, c’est la quantité de sang irriguant une masse de tissu donnée. Le débit sanguin est donc exprimé en ml/100g/min : un débit de
80 ml/100g/min, mesuré dans la
substance grise du cerveau humain, signifie que 80 ml de sang transitent chaque minute à travers ces 100 g
de matière cérébrale. De même, le volume de sang utile est exprimé
en ml/100g.
Les veines
Des capillaires au cœur, le sang circule par des veinules puis des veines. L’épaisse paroi de ces gros vaisseaux (artères, veines…) ne permet pas les échanges entre sang et tissu.
Ils peuvent être comparés aux tuyaux qui transportent l’eau chaude de la chaudière vers les radiateurs (les capillaires) où s’effectue la majeure partie de l’échange thermique.
Dans les gros vaisseaux, c’est le débit du sang (volume transporté par unité de temps, exprimé en ml/min) qui compte.
L'IRM |
L’imagerie par résonance magnétique – l’IRM – étudie avec une grande précision, et produit des images de nombreux organes et tissus de l’organisme, sans émettre de radiations. Récent progrès technique de l’imagerie médicale, elle permet de mettre en évidence des lésions non visibles par des examens classiques tels que la radiographie, l’échographie, le scanner.
Principe
L’IRM utilise un champ magnétique puissant et des ondes qui font vibrer les atomes d’hydrogène – c’est le phénomène de résonance – contenus dans les cellules des tissus biologiques étudiés. Lorsqu’un patient est placé dans le champ magnétique, des antennes connectées à la table d’examen émettent des ondes radio qui stimulent, pendant un temps très court, les noyaux d’hydrogène. Après arrêt de la stimulation, les atomes d’hydrogène restituent l’énergie produite sous forme de signal, analysé et transformé en image, grâce à un calcul informatique.
Intérêts majeurs
Une vision précise de l’organisme
L’IRM permet l’obtention d’une image de grande qualité, dans des plans multiples, en deux ou trois dimensions.
• Presque toutes les parties du corps sont distinguables : organes du thorax (cœur, poumons, bronches, plèvre, etc.) ; digestifs (foie, rate, pancréas, voies biliaires, intestin, côlon, rectum, etc.) ; organes génito-urinaires (reins, ovaires, utérus, prostate, sein, etc.) ; colonne vertébrale et moelle épinière.
• L’IRM fournit des renseignements sur l’anatomie : taille et le volume des organes, mise en évidence de tumeurs, leur taille et éventuellement leur nature (cancéreuse ou bénigne).
• Elle permet de détecter des malformations, des inflammations, des hématomes en formation.
• Elle est particulièrement utile pour l’étude des tissus mous, tendons, ligaments, muscles – mal visualisés par l’imagerie habituelle. Il est possible de déterminer la cause d’une douleur au niveau d’une articulation. C’est un des meilleurs examens pour le diagnostic des traumatismes liés à la pratique d’un sport.
Principales informations obtenues
• hémorragies, ramollissement, tumeurs (cerveau) ;
• sclérose en plaque (moelle épinière) ;
• hernie discale, pathologie infectieuse (colonne vertébrale) ;
• problèmes divers au niveau des articulations (épaules, coudes, poignets, hanches, genoux, chevilles).
• troubles artériels (artères cérébrales, cervicales, etc.). L’IRM donne de précieuses informations en cas de problèmes cardiaques et vasculaires.
Il est également possible d’améliorer le dépistage de pathologies telles les tumeurs en injectant par voie intraveineuse un produit de contraste : le Gadolinium.
L’autre grand intérêt est l’innocuité de cette technique qui utilise un principe physique n’ayant rien à voir avec la radioactivité ; en radiologie classique, les rayonnements X et gamma radioactif sont employés. Aucun risque d’irradiation n’est à donc craindre.
Contre-indications et précautions d’emploi
Dans la mesure où l’IRM utilise un champ magnétique puissant, aucun objet métallique ou ferromagnétique ne doit pénétrer dans la salle d’examen (montres, bijoux, plaques osseuses, implants, corps étrangers métalliques intraoculaires, etc.). Quelques-uns sont compatibles avec la réalisation de l’IRM, il faut s’en assurer.
• Les personnes porteuses de stimulateurs cardiaques, de valves cardiaques métalliques, de pompes à insuline, ne peuvent bénéficier de cette technique (la puissance de l’aimant pourrait entraîner un dysfonctionnement voire l’arrêt de la pile cardiaque).
• La nervosité. Rester immobile – le moindre mouvement peut donner une image de mauvaise qualité – et enfermé dans le tunnel pendant toute la durée de l’examen – trente à cinquante minutes –, en supportant un bruit intense, est éprouvant. Il est proposé des casques musicaux, mais certaines personnes peuvent ne pas supporter l’épreuve.
• De même, la claustrophobie est un facteur limitant car il faut rester allongé dans l’étroit tunnel. Il existe maintenant des appareils non fermés, moins «étouffants».
• Enfin, l’obésité peut interdire l’accès au tunnel, très étroit.
L'appareil respiratoire |
L’appareil respiratoire comprend deux parties. D’une part, les conduits ou voies respiratoires (fosses nasales, pharynx, larynx, trachée, bronches) qui acheminent l’air ; de l’autre, les deux poumons à l’intérieur desquels s’effectuent les échanges gazeux entre l’air et le sang. Le corps est alors alimenté en oxygène et débarrassé du gaz carbonique.
Comment respire-t-on ?
La respiration est un phénomène automatique, indépendant de la volonté, mais dont on peut temporairement prendre le contrôle (on peut la bloquer avant de plonger dans l’eau ou respirer plus vite). C’est essentiellement le muscle du diaphragme qui active ce processus.
À l’inspiration
Le diaphragme se contracte et s’abaisse vers l’abdomen, ce qui augmente le volume de la cage thoracique et crée un appel d’air dans les poumons (inspiration).
À l’expiration
La sortie de l’air se fait sans effort musculaire. En se relâchant, le diaphragme se soulève, la cage thoracique s’abaisse, les poumons se rétractent et refoulent l’air vers l’extérieur.
Les échanges gazeux
• Les bronchioles sont les plus petites ramifications des bronches (environ 0,5 mm de diamètre).
• Les alvéoles. Ces sacs renfermant des cavités terminent les bronchioles.
• Les capillaires sanguins sont des vaisseaux de très petit diamètre, dont les parois permettent différents échanges.
• Les échanges gazeux. Les parois des capillaires et des alvéoles forment ensemble une membrane très fine à travers laquelle s’effectuent les échanges gazeux.
L’oxygène va des alvéoles au sang. Le gaz carbonique va du sang aux alvéoles.
Le parcours sanguin
• Le sang veineux (chargé de déchets provenant de l’organisme) est acheminé vers l’oreillette droite, puis le ventricule droit.
• Le ventricule droit l’envoie dans la circulation pulmonaire.
• Les alvéoles pulmonaires. Le sang entre en contact avec elles en parcourant le réseau capillaire pulmonaire .
• Le gaz carbonique est déchargé et le sang s’enrichit d’oxygène.
• Le sang oxygéné sort du poumon et se dirige vers le cœur gauche (oreillette et ventricule gauches) pour être propulsé dans …
• La grande circulation, qui irrigue…
• L’ensemble des organes.
L'embryogénèse du système cerveau |
Tous les tissus et les organes du corps humain naissent de deux feuillets épithéliaux : l’endoderme et le mésoderme. La peau n’échappe pas à la règle : le premier donne l’épiderme et le second, derme. Il leur faut cinq mois pour constituer un système tégumentaire complet.
Au commencement
Des blastomères au blastocyte
• Environ trois jours après la fécondation, le zygote (ovule fécondé) est constitué de blastomères, des cellules qui forment une sphère solide appelée morula. Celle-ci continue sa progression vers la cavité utérine tandis que son nombre de cellules ne cessent d’augmenter.
• Au 5e jour, elle atteint son but où une sécrétion riche en glycogène, le lait utérin, y pénètre pour la nourrir durant son développement. Quand la morula compte 32 cellules, le lait utérin s’accumule entre les blastomères et les repousse à la périphérie. Elles se réorganisent alors en grappe de plusieurs centaines autour d’une cavité remplie de liquide, 
la blastocèle,et prennent le nom de blastocyste. La transformation se poursuit pour aboutir à la formation de deux structures distinctes : l’embryoblaste et le trophoblaste.
Trois feuillets primitifs
• Environ huit jours après la fécondation, les cellules de l’embryoblaste se différencient pour donner deux feuillets : l’hypoblaste ou endoderme primaire et l’épiblaste ou ectoderme primaire. Les cellules de ces deux structures forment ensemble un disque plat : le disque embryonnaire didermique.
•Environ quinze jours après la fécondation, le disque embryonnaire didermique se transforme en disque embryonnaire tridermique avec trois feuillets embryonnaires primitifs : l’ectoderme, le mésoderme et l’endoderme. De deux premiers feuillets dériveront tous les tissus et organes du futur corps humain, dont la peau.
L’épiderme
L’ectoderme, composé d’épithélium, qui recouvre totalement l’embryon, va évoluer durant la grossesse pour former l’épiderme.
Entre la 6e et la 11e semaine
• Avant la 7e semaine : l’ectoderme est composé d’une seule couche de cellules compactes.
• 7e semaine : les cellules de l’ectoderme se divisent pour former une mince couche protectrice de cellules aplaties appelée périderme et une couche basale.
• 11e semaine : les cellules ectodermiques fabriquent une nouvelle couche de cellules située entre le périderme et la couche basale, la couche intermédiaire. Ses cellules produisent de la kératine et deviendront les kératinocytes. L’épiderme apparaît en même temps que des saillies, les crêtes épidermiques qui s’enfoncent dans le derme. Des mélanoblastes, issus de la crête neurale, pénètrent dans l’épiderme où ils se différencient en mélanocytes responsables de la couleur de la peau.
• De la 9e à la 12e semaine : des invaginations de la couche basale s’enfoncent dans le derme sous-jacent pour donner naissance aux glandes sébacées et aux follicules pileux.
• 12e semaine : Des macrophagocytes intraépidermiques, produits par la moelle osseuse rouge, migrent en quantité vers l’épiderme.
• 21e semaine : les cellules péridermiques se sont desquamées peu à peu et à ce stade, ont totalement disparu.
• 4e au 6e mois : les cellules de Merkel, récepteurs sensoriels, apparaissent.
Le derme
Le mésoderme, composé de tissu conjonctif aréolaire, forme un tissu embryonnaire lâche, le mésenchyme.
Entre la 11e semaine et le 5e mois
• 11e semaine : les cellules du mésenchyme se divisent et commencent à former des fibres de collagène et des fibres élastiques. Des portions du derme s’enfoncent dans l’épiderme, où elles font saillies en réponse aux crêtes épidermiques, ce sont les papilles du derme qui renferment des capillaires, des corpuscules tactiles et des terminaisons nerveuses libres.
• 12e semaine : les bourgeons pileux, invaginations de l’épiderme dans le derme, apparaissent.
• 14e semaine : les extrémités distales des bourgeons pileux se renflent et ils se transforment en bulbe pileux. Les cellules situées au centre de ce dernier donnent la matrice qui forme les poils et les cheveux. Les invaginations du bulbe, les papilles du chorion, se remplissent d’un mésoderme qui sert de support à des vaisseaux sanguins et les récepteurs sensoriels cutanés.
• 18e semaine : les cellules périphéri-que du bulbe pileux donnent la gaine épithéliale. Le mésenchyme du derme donne la gaine du tissu conjonctif et le muscle arrecteur du poil.
• 4e mois : les glandes sébacées apparaissent au côté des follicules pileux auxquels elles restent attachées.
• 5e mois : les sécrétions sébacées se mélangent aux cellules péridermiques desquamées et aux poils pour former le vernix caseosa, une substance qui couvre et protège la peau du fœtus exposée au liquide amniotique.
Après la naissance
La croissance
Jusqu’à ce qu’il atteigne sa taille définitive d’adulte, le corps est soumis à une forte croissance osseuse. Certaines zones peuvent croître de 20 % entre l’enfance et l’âge adulte.
• De de 0 à 2 ans, la croissance est très rapide (25 cm dans la première année, 12 cm dans la 2e année).
• De 2 ans à la puberté, la vitesse de croissance devient régulière (5 cm et 2 kg par an environ).
• À la puberté, la croissance s’accélère de nouveau avant de s’achever vers 16 ans chez la fille, 18 ans chez le garçon. La peau suit évidemment cette croissance avec un rythme de réplication cellulaire très intense jusqu’à la puberté pour suivre l’évolution du corps.
Chez l’adulte
La peau est l’organe le plus lourd et le plus étendu en superficie. Elle couvre environ 2m2 et pèse de 4,5 à 5 kg. Son épaisseur est de 1 à 2 mm sur la majeure partie du corps (voir la fiche sur la peau).
L'activité physique |
Faire travailler ses muscles, c’est mettre en action dans l’organisme tout un ensemble de phénomènes : respiration, battements cardiaques, utilisation des réserves de sucres et de lipides, libération d’endorphines… Autant de mécanismes qui améliorent, à long terme, le fonctionnement du corps.
Mécanisme
Durant l’effort physique, les muscles sollicités ont besoin, pour fonctionner de manière optimale, d’un carburant, l’adénosine triphosphate ou ATP. Sans cette molécule, aucune contraction musculaire n’est possible. Cependant, celle-ci n’étant pas disponible en grande quantité dans l’alimentation, l’organisme doit la fabriquer. Cette production prend différentes voies en fonction de la durée de l’effort fourni.
Moins de 10 secondes
Lors d’un 100 m, ou d’une levée de poids en haltérophilie par exemple, les cellules vont fabriquer de l’ATP à partir de deux autres molécules présentes en grande quantité dans le muscles : l’ADP (adénosine diphosphate) et la phosphocréatine. Ce processus anaérobie alactique, c’est-à-dire sans utilisation d’oxygène ni production d’acide lactique, se déroule presque instantanément, mais ne peut suffire en cas d’effort prolongé.
De 7 secondes à 1 minute
C’est le temps qu’il faut à un nageur moyennement entraîné pour couvrir une longueur de bassin. Dans ce cas, le muscle va commencer à puiser dans ses réserves de glycogène (glucose stocké dans le muscle). La molécule de glycogène se dégrade en deux molécules d’ATP et deux molécules d’acide pyruvique, qui se transforment en acide lactique. À partir de ce moment, ce dernier peut s’accumuler dans le muscle, et provoquer des crampes, ou être transformé en ATP par le foie, les reins ou les cellules du muscle cardiaque. Dans le foie, il peut même être transformé en glucose. C’est le processus anaérobie lactique, sans utilisation d’oxygène mais avec production d’acide lactique.
Plus d’1 minute
Lorsque l’effort se prolonge, la mitochondrie, la centrale énergétique des cellules de chaque fibre musculaire sollicitée, utilise de l’oxygène pour transformer l’acide pyruvique, issu du glycogène, en ATP. Ainsi, une molécule de glucose peut donner 38 molécules d’ATP. Ce phénomène est appelé glycolyse. L’organisme peut également utiliser ses réserves de lipides : le muscle puise alors dans les triglycérides accumulés dans les tissus adipeux, les cellules musculaires et le plasma pour les transformer en glycérol et en acides gras libres qui se dégraderont exactement comme l’acide pyruvique. Une molécule de triglycéride donne 463 ATP, c’est la lipolyse. Dans les deux cas, on est dans un processus aérobie avec utilisation d’oxygène.
Rôle de l’oxygène
Ce processus aérobie, le plus intéressant pour entretenir sa forme, dépend de la façon dont le corps va produire, et utiliser, l’oxygène. Cette capacité est appelée « VO2 Max » ou « consommation maximale d’oxygène pendant l’effort ».
Pour une oxydation maximale des lipides pendant l’exercice, il faut se tenir à environ 50 à 60% de la VO2 Max. Au-delà, l’organisme fait appel aux processus anaérobiques et ce sont les réserves de glucides qui sont utilisées.
La VO2 Max étant liée à la fréquence cardiaque, il faut juste savoir que, lors d’un effort physique, la VO2 Max correspond à une fréquence cardiaque évoluant avec l’âge : à 20 ans, la VO2 Max est atteinte lorsque le cœur bat à une fréquence de 200 battements par minute environ. À 50 ans, cette fréquence ne doit pas dépasser 170/min.
Bienfaits
Différentes études ont démontré que les inactifs présentaient un taux de mortalité deux fois plus élevé que ceux qui pratiquaient une activité régulière. Le sport agit, bénéfiquement, de plusieurs manières sur l’organisme :
Régulation du cholestérol
On l’a vu, lors d’activité d’endurance, l’organisme puise dans ses réserves de lipides et dégrade notamment les triglycérides, extrêmement néfastes pour le système cardiovasculaire.
Musculation du cœur
Lors d’un effort prolongé, pour que l’organisme puisse fournir le carburant nécessaire aux muscles, il doit transporter plus d’oxygène. Pour cela, la respiration s’amplifie et s’accélère, le rythme cardiaque augmente. Avec un entraînement régulier et des sports d’endurance, c’est-à-dire basés sur le temps et non sur la performance, le ryhtme cardiaque de base diminue ainsi que la tension artérielle.
Diminution du diabète de type II
En jouant sur la régulation du poids et sur l’augmentation de la sensibilité de l’organisme à l’insuline, l’hormone régulant la présence de sucre dans le sang, le sport lutte contre ce diabète.
