Biophysique des vaisseaux

Thèmes abordés

Biophysique des vaisseaux, loi de Stockes, viscosité du sang, loi de Poiseuille, paroi vasculaire

Résumé du document

Pour un fluide les particules subissent des mouvements d'ensemble sous des influences diverses (forces intermoléculaires, pesanteur, forme du récipient...)
Pour un fluide réel, la vitesse de déplacement (absolue et/ou relative) n'est pas identique pour toutes les particules. Chaque élément peut se déplacer l'un par rapport à l'autre, ils subissent des lois permettant de calculer et de réaliser de manière mathématique (simulation, approximation) l'écoulement.
Pour un fluide incompressible (liquide), la résistance à l'écoulement traduit l'existence de frottements internes, expression des forces de cohésion qui s'opposent aux mouvements relatifs des particules.

Extraits

[...] L'augmentation du pourcentage de cellule provoque la diminution de la fluidité. La composante cellulaire est la plus importante dans la suspension (pas une solution) Dans les capillaires, le gradient de vitesse est presque nul favorisant les échanges gazeux formation de rouleaux de globules rouges la viscosité n'a théoriquement plus de sens (comportement rhéologique complexe), le diamètre des capillaires est tout juste suffisant pour que les globules passent, on calcule les forces de frottement entre les globules et les parois. En revanche pour les gros vaisseaux (gradient de vitesse élevé) on peut considérer une valeur stable de viscosité : η = 3 à 4.10 Pa.s = 20°C) rhéofluidification, on peut considérer le déplacement du sang avec les équation utilisées pour un liquide réel quelconque. [...]

[...] On parle souvent de veine comme vaisseau à paroi élastique, notion de point d'équilibre alors. Diagramme tension-rayon des vaisseaux à paroi musculo-élastique Pour les artères il se rajoute une couche musculaire et du coup une régulation de la tension via la tension musculaire. Remarque : pas d'équilibre stable dans les vaisseaux purement musculaires La droite de tension transmurale reste la même mais celle d'élasticité se modifie, on retrouve : le point d'équilibre instable dans lequel la contraction musculaire intervient au maximum Le point d'équilibre stable pour lequel la participation musculaire est minime. [...]

[...] On parle donc de rupture d'anévrisme plus que de rupture de vaisseau. Diagramme tension-rayon des vaisseaux à paroi élastique Les vaisseaux sont constitués d'élastine (extensible) et de collagène (très peu extensible) La courbe de tension en fonction du rayon a deux parties : une liée à l'élastine et une au collagène (résistance) Les propriétés de déformabilité des vaisseaux imposent un seul point d'équilibre (« triplet » PTM : T : entre les deux tendances. Le point d'équilibre est le point d'intersection entre la droite liée à l'augmentation du rayon de la tension en fonction de la pression intra-artérielle (droite en pointillés) et la courbe liée à la résistance. [...]

[...] Si E ↗ la déformabilité ↘ Elasticité – Plasticité Dans la zone élastique, L revient à sa valeur initiale L0 lorsque F redevient nulle Dans la zone plastique (contrainte trop importante) il y a une déformation permanente, L ne revient plus à sa valeur L. Le trajet retour n'est plus superposé à l'aller et si la contrainte est trop forte il y a rupture des liens entre les molécules, le matériau est déformé définitivement. Le rapport entre zone élastique et plastique diffère selon le matériau. Les vaisseaux ont ces caractéristiques, la zone plastique est très courte. [...]

[...] Plus on s'éloigne de la paroi pus la vitesse est importante, et au centre de la section la vitesse est maximale. Loi de Stockes Pour un écoulement laminaire et 2 lames de fluide qui circulent parallèlement à des vitesses différentes, la force de frottement que chacune exerce sur l'autre : loi négative car frottement, phénomène contraire à la pression et à la progression/la force mécanique, avec : S = surface commune aux 2 lames dv/dx = gradient de vitesse (« taux de cisaillement ») η : coefficient de viscosité (constante caractéristique du liquide) Unités : MKSA 1 poiseuille = 1 kg.m-1.s-1 = Pa.s CGS 1 poise (déca poises = daPo) 1 poiseuille = 10 poises Application en biologie médicale Pour un objet sphérique et vitesse constante : Sédimentation – centrifugation – Electrophorèse v est la vitesse de déplacement dans le milieu qui réagit et empêche la propagation simple et rapide de l'objet. [...]