Académie royale de Médecine de Belgique

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Texte Jean Juchmes et Jean Lecomte, membre titulaire

(Séance du samedi 27 février 1982)   

SUR LA RÉGULATION DE LA PRESSION ARTÉRIELLE GÉNÉRALE    

par Jean LECOMTE, membre titulaire, et Jean JUCHMES, invité et collaborateur.   

La physiologie des régulations connaît actuellement un développement remarquable.  Parmi ses résultats les plus apparents, s’inscrit la révision des concepts de régulation eux-mêmes, en particulier de leur applicabilité à la pression artérielle générale moyenne, sous l’impulsion de l’Ecole de Guyton notamment.

On dit qu’une fonction physiologique est soumise à régulation, lorsque les fluctuations qu’elle subit en conséquence de perturbations internes ou externes à l’organisme, sont rendues minimum par des systèmes appropriés. Puisque toute fluctuation est compensée, l’expression quantitative de la fonction s’identifie à une valeur numérique stable, la valeur réglée.  Par contre, est dite ajustée toute valeur – par là non réglée – qui varie avec les besoins actuels, tel le début sanguin des muscles striés ou des coronaires.  Toutefois l’ajustement local dépend de l’efficacité de la régulation générale.

Nous souhaitons montrer comment apparaissent actuellement certains aspects du fonctionnement cardiovasculaire, en nous aidant de l’examen des changements immédiats que ce fonctionnement subit lors du passage à l’orthostatisme, sans recourir à une formulation mathématique trop contraignante.

La stabilité de la pression artérielle générale du sujet normal maintenu en conditions basales, au niveau de la mer, est la conséquence de l’intervention simultanée de plusieurs boucles de contrôle agissant sur des effecteurs divers : myocarde, nœud sinusal, tonus artériolaire et veinulaire, volumes plasmatique et interstitiel, diurèse, balance hydro-sodée, entre autres. Ceux-ci obéissent ainsi à des mécanismes de commande, dont la complexité va croissant, partant de l’autorégulation locale, mécanique ou métabolique, jusqu’à la mise en place de processus efférentiels intégrés par les systèmes nerveux autonomes ou par certaines sécrétions endocrines. En fonction de la nature et de la durée des perturbations, certaines boucles sont électivement activées : les efférences ortho-sympathiques pour les changements rapides (régulation proportionnelle ; constante de temps : la seconde ; gain fini) ; les fonctions rénales, pour ceux de plus longue durée (régulation par intégration ; constante de temps : 24 heures et plus ; gain infini), selon Guyton et al. (1981).  Nous appelons gain, l’efficacité d’une boucle de régulaion.  Si P + Δi est la valeur de P telle que la transforme la perturbation i et si P + Δr représente le résultat de l’intervention stabilisatrice r,

Δi - Δr

_______

   Δr

exprime le gain correspondant à cette intervention r.  L’efficacité de cette dernière, est d’autant plus grande que Δr est petit, le gain tendant vers l’infini.

Ces mécanismes de contrôle de Pmf sont représentés désormais dans la plupart des traités de Physiologie, sous forme de diagrammes construits selon la théorie des Systèmes.  Celle-ci fait appel pour décrire la stabilisation de la pression artérielle (Pmf), non seulement aux différentes variables qui y participent, mais aussi aux liaisons nerveuses, humorales ou hormonales – définies en sens et en grandeur – qui organisent ces variables.  Ce sont les relations définissantes dont la signification est aussi grande que celle des variables elles-mêmes, puisqu’elles précisent comment des dernières interagissent. Guyton et ses collaborateurs, entre autres, ont ainsi construit des ensembles comprenant de nombreux sous-systèmes où la stabilité de Pmf apparaît comme le résultat de rétrocontrôles, commandés à partir de Pmf lui-même agissant comme stimulus au niveau des régions barosensibles spécialisées ou au niveau de certains lits vasculaires, rénaux et cérébraux principalement. A ces endroits, les interventions neuro-humorales se superposent à l’autorégulation locale.

Ces diagrammes se prêtent certes à une excellente représentation qualitative des phénomènes. Mais les auteurs qui les proposent ne s’accordent pas sur le point de savoir si la valeur de Pmf observée en conditions basales correspond à une valeur de consigne (« set point ») ou si cette valeur est la résultante de l’équilibration des différents subsystème qui participent à son édification (Sagawa et al., 1973). 

Ce choix est essentiel. En effet, la valeur du « set point » est celle qui, dans les constructions des ingénieurs et des physiciens, ordonne toute la dynamique du système.  On peut le définir comme un signal d’entrée, de valeur fixe, (« imput »), introduit dans ce système, à partir d’une source indépendante du fonctionnement du système lui-même, mais qui le commande en fixant la valeur la plus adéquate pour ce fonctionnement (Stolwijk et Hardy, 1974). Le « set point » sert de référence à laquelle mesurer les informations qui regagnent le dispositif de contrôle (« feed-back » ; rétrocontrôle). Si Pmf est stabilisé parce que ramené en permanence à un éventuel « set point », Pmf en conditions basales est quantitativement représentatif du fonctionnement cardiovasculaire et acquiert la signification d’une norme.  Est-ce bien le cas ? Que peut, à ce sujet, nous apprendre chez l’homme, le passage de la position horizontale.

Chez l’homme en station bipède, conditions basales ou non, Pmf varie nécessairement avec la situation spatiale de la branche de l’aorte où porte la mesure. La pression est de plus en plus élevée au fur et à mesure que le point d’enregistrement se rapproche de la sole plantaire, où elle est maximum. Inversement, elle est minimum au vertex.  Ces différences traduisent l’incidence sur le fonctionnement cardiovasculaire, du poids de la colonne sanguine qui s’ajoute ou se soustrait de la pression développée par le ventricule gauche, en sorte qu’il n’y a pas en station érigée, une seule valeur de Pmf, mais un continuum croissant du vertex à la sole plantaire.  Par contre, en position horizontale, la valeur de Pmf est identique, quelle que soit la branche de l’aorte où elle est mesurée puisque toute artère se situe dans le plan horizontal.  Pmf exprime alors la puissance développée contre les  résistances périphériques par le ventricule gauche sans interférence du poids de la colonne sanguine, indépendamment du facteur hydrostatique.

Cette constatation : continuum de Pmf, lié à la station verticale versus uniformité de cette Pmf une fois le corps en position horizontale permet de comprendre pourquoi le clinicien, à la recherche d’une valeur représentative, mesure la pression artérielle générale chez le sujet préalablement placé en clinostatisme, ou, le malade debout, à l’artère humérale sur un plan horizontal passant à hauteur du cœur.  Ce plan se confond avec la section de l’arbre vasculaire où Pmf s’avère indépendante de la position corporelle, c’est-à-dire où l’intervention du facteur hydrostatique est négligeable.  C’est le plan phlébostatique de Gauger et Thron (1967). A partir de ce plan, on peut établir la valeur numérique du facteur hydrostatique qui s’exprime par le produit r g h : r, masse spécifique du sang ; g, accélération de la pesanteur ; h, hauteur efficace de la colonne de sang, en plus ou en moins selon que le point de mesure se situe au-dessus ou en dessous dudit plan phlébostatique.

Chez le sujet en position debout, r g h modifie Pmf en le transformant en un continuum stabilisé augmentant du vertex au pied. Dès lors, dans cette position, où situer Pmf qui, éventuellement, ferait « set point », et autour duquel se fixeraient les relations définissantes des diagrammes cités plus haut ? Si Pmf est stable, identique à tous les points où on la mesure à l’horizontale, il est aussi stable, mais non identique, en station verticale.

En d’autres termes, est-il légitime d’admettre que Pmf mesuré à l’horizontale est la valeur de consigne autour de laquelle s’organise le fonctionnement cardiovasculaire ?  Faut-il considérer au contraire qu’il n’y a pas de valeur de consigne, mais un ensemble de valeurs de Pmf qui, assurées conjointement, sont telles que les apports en oxygène au cerveau sont quantitativement suffisantes pour assurer à l’individu une vie de relation compatible avec toutes les exigences des activités de veille de l’espèce.  Remarquons – en passant – que ce critère d’efficacité n’est plus exprimé en termes de Pmf, mais de débit sanguin au point culminant u corps, dépendant à la fois de l’intervention des boucles de régulation intégrées, mais aussi de l’autorégulation locale.

La définition du « Set point » énoncée plus haut fait appel à un seul signal introduit dans le système et indépendant de lui pour la fixation de sa valeur quantitative.  Pmf, tel que mesuré en position verticale, n’est identique à Pmf enregistré à l’horizontale qu’en un seul plan : le plan phlébostatique.  Soit Pmf, cette valeur stable et constante.  Pour qu’elle soit identifiée à une valeur de consigne, elle doit agir comme stimulus sur des récepteurs qui réinjecteraient sa valeur actuelle dans le système. Or pareils récepteurs font défaut dans les parois ventriculaires gauches.  En outre, la dénervation qui suit la greffe du cœur ne supprime pas l’adaptation à l’orthostatisme. Donc Pmf, ne s’identifie pas à une valeur de consigne. Par ailleurs, les informations qui partent de Pmf mesurée sur le plan des barorécepteurs carotidiens (Pmfc) ne permettent pas d’affirmer que Pmfc est la valeur de consigne puisque Pmfc varie, tout en restant stable, avec la position corporelle. D’ailleurs, l’ouverture des boucles barosensibles provoque immédiatement de l’hypertension artérielle générale : preuve de leur influence tonique dépressive (Franz, 1964).  Cette activité est incompatible avec la valeur fixée à un éventuel « set point » qui implique – cette valeur une fois satisfaite – des informations à caractère neutre.

Sur aucun plan, à la verticale comme à l’horizontale, Pmf ne s’identifie à une valeur de consigne.

S’il n’y a pas d’identité entre Pmf mesuré sur le plan phlébostatique et « set point » éventuel, Pmf ne peut exprimer à chaque instant qu’un équilibre entre les interventions des différents subsystèmes : il est pour chacun d’eux, un « operating point », une valeur opérationnelle. Voyons leur signification. 

Le plan anatomique le plus important en relation avec le maintien d’un débit cérébral adéquat en orthostatisme, s’identifie avec celui qui passe par les sinus carotidiens. La démonstration en est aisée : des variations de pression transmurale appliquées à leur niveau par un collier spécialement conçu à cette fin, comme l’anesthésie des nerfs sensibles qui s’en échappent, provoquent des modifications durables de la fréquence du pouls et des résistances périphériques qui, à leur tour, modifient durablement Pmf à hauteur des autres zones barosensibles.

Au niveau des sinus carotidiens du sujet en station verticale, Pmf est stable.  Il vaut Pmfc = Pmfh - r g hc (où Pmfh représente Pmfc mesuré sur le plan phlébostatique, et r g hc, le facteur hydrostatique, où hc est la hauteur séparant ce plan de celui où se situent les sinus carotidiens ; hc est fonction des caractéristiques biométriques du sujet et peut atteindre 40 mm Hg. En position horizontale, Pmf intrasinusal égale Pmfh en permanence plus élevé que Pmfc. Dès lors, en position horizontale, le sujet est, par la nature même de sa position physique, toujours relativement hypertendu. (r g hc) explique la mise au repos des centre orthosympathiques vasomoteurs et cardioaccélérateurs.  Cette dernière se traduit par les faits suivants : la noradrénalinémie diminue ainsi que la noradrénalinurie ; l’activité rénine plasmatique est réduite ; elle n’et pas alors modifée par le blocage des récepteurs ß.  

Le fonctionnement cardiovasculaire en clinostatisme, tous les effecteurs étant normaux, se poursuit avec une marge de sécurité considérable, équivalent à (r g hc). Il faut d’abord perdre cette dernière pour déclencher des ripostes adaptatives plus importantes que celle accompagnant le changement de position corporelle : d’où l’absence de tachycardie lors de saignées qui peuvent atteindre un litre chez l’homme adulte couché.

Inversement lors du passage à la station verticale, les régions sinusales sont placées physiquement en hypotension puisque Pmfc est inférieur à Pmfh. En outre, Pmfh lui-même s’abaisse transitoirement : en effet, le déplacement de la masse sanguine vers les parties corporelles déclives diminue le remplissage ventriculaire, donc le débit cardiaque.  Le retour de Pmfc à une valeur stable est le résultat d’une riposte de nature orthosympathique d’emblée installée à partir de la variation de Pmf intrasinusal.  On a finalement – lorsque Pmf a récupéré sa valeur initiale sur le plan phlébostatique – deux régimes de fonctionnement orthosympathiques explicables seulement en considérant, non Pmfh, mais seulement le stimulus (r g hc) : Pmfh est une résultante.  Elle n’est nullement représentative de l’état fonctionnel actuel des systèmes de régulation.  Puisque Pmfh est indépendant du niveau des efférences  régulatrices, sa valeur – prise absolument – ne peut être considérée comme un « set point » autour duquel s’organiserait l’ensemble du fonctionnement cardiovasculaire.  De même Pmfc n’a pas de signification de « set point », puisqu’il varie, tout en restant stable, en fonction de la position corporelle.

Il n’y a donc pas de « set point » ; il y a une série de valeurs opérationnelles pour chacun des subsystèmes en interdépendance. 

A l’orthostatisme, la pression régnant au niveau des appareils rénaux juxta-glomérulaires es plus élevée que celle qui s’y manifeste sur le plan horizontal.  Si ces appareils fonctionnaient de manière autonome, la sécrétion de rénine devrait être réduite.  Son augmentation traduit la dominance de la régulation nerveuse intégrée sur les mécanismes locaux d’autorégulation.

Chacun de ces sub-systèmes possède non seulement sa valeur opérationnelle, mais aussi des gains propres dont les influences respectives sont sujettes à facilitation (Hosomi et Sagawa, 1979).

Que représente l’abandon du concept « set point » pour l’explication de la régulation de la pression artérielle ?  D’abord cette constatation générale qu’il existe de nettes restrictions à la transposition pure et simple aux sciences physiologiques, des schémas mathématiques et des plans de construction de machines : la non-linéarité des systèmes de contrôle, la multiplicité des boucles de régulation, la diversité des mécanismes effecteurs en cause : autant de facteurs qui s’opposent à la quantification trop stricte des valeurs réglées et à leur assimilation à une valeur de consigne (Milhorn, 1966).

Ensuite, une remise en question de la manière d’aborder l’analyse de certaines maladies cardiovasculaires : nous nous bornerons à deux exemples. L’efficacité du fonctionnement cardiovasculaire se traduit par la poursuite régulière des activités cérébrales, en relation avec une perfusion sanguine suffisante en position debout. Si Pmfh et Pmfc tendent vers zéro, la perfusion corticale s’arrête ; la conscience s’obnubile, puis le sujet entre en syncope. Il tombe, Pmfh revenant à la normale sur le plan horizontal.  Pareil tableau clinique ne témoigne pas nécessairement d’une perte des régulations.  Certes on le retrouve dans le syndrome de Shy-Drager et dans les paralysies pharmacologiques des terminaisons adrénergiques.  Mais il est aussi le symptôme d’une ectasie variqueuse des membres inférieurs ou d’un infarctus du myocarde, par exemple.

De la même manière, que signifie l’expression « Maladie de la régulation » telle que certains l’appliquent à la pathogénie de l’hypertension artérielle essentielle (HAE) (Folkow, 1974) ?

La déviation d’une valeur de consigne, génétiquement déterminée et stockée dans les centres nerveux, ne peut être prise en compte puisque pareille valeur n’existe pas. Dès lors, le déterminisme de cette hypertension n’est pas nécessairement inscrit dans un patron neuronal particulier, mais plutôt dans un changement des effecteurs périphériques eux-mêmes. Rien ne montre, chez les hypertendus, que les mécanismes de la vascularisation orthostatique du cerveau, soient déficients : (r g hc) ne varie pas tout au long de la durée de l’affection, en sorte que le stimulus qui adapte le fonctionnement cardiovasculaire aux changements de position corporelle gardant la même valeur et, le gain restant identique, la réponse des effecteurs n’est pas modifiée. Aucun travail ne conclut aujourd’hui à une hyperactivité orthosympathique des HAE.  On est ainsi ramené à reconsidérer le comportement de certains subsystèmes, dont le fonctionnement rénal (Guyton et al., 1981), plutôt qu’un hypothétique dérèglement central.

Enfin, que faut-il entendre par pression artérielle générale normale ? Par pure convention, et sans prétendre lui conférer une valeur autre que formelle, on peut l’assimiler à Pmf mesuré en condition basales, en position horizontale.  Mais il faut se souvenir que Pmf n’exprime qu’un équilibre entre diverses subystèmes, soumis chacun à des sollicitations particulières : on peut, dès lors, comprendre pourquoi Pmf se modifie lors de l’exercice musculaire général, au cours des périodes de sommeil, au travers des états de haute charge affective, mais que ces modifications ne revêtent pas pour autant une signification pathologique.  Inutile de revenir sur ces cas où Pmf, normal à l’horizontal, devient pathologique à l’orthostatisme.

Ainsi abandonner le concept de « set point », c’est nécessairement reconnaître à Pmf la marge de fluctuations compatible avec la stabilisation du débit cérébral chez le sujet normal.