À propos des théories classiques concernant le retour veineux

Notre propos, ici, est de faire l’état des lieux des connaissances actuelles concernant la physiologie du retour veineux. Il est admis que le cœur assure le retour du sang de la périphérie vers le centre. Or comme nous tenterons de le montrer :

Le cœur n’intervient pas dans la circulation veineuse

Nous citerons à ce propos cet extrait tiré, jadis, du Site de la Fédération Française de Cardiologie :

« La pression sanguine due aux contractions cardiaques n’intervient pas dans cette deuxième partie du trajet et le retour veineux n’est réalisé que par les veines elles-mêmes. »

Les forces en présence

Nous ferons, ici, un bref rappel de la physiologie circulatoire. Celle-ci comporte une pompe, le cœur, et des vaisseaux, les artères et les veines. Un facteur est à prendre en considération : la pesanteur, surtout en position debout. En effet, pour tous les vaisseaux situés en dessous du cœur, la pesanteur ‘aide’ l’arrivée du sang vers la périphérie, alors qu’elle est un frein pour le retour du sang vers le centre. Ceci est particulièrement notable pour les membres inférieurs. Voyons les éléments physiologiques en jeu.

Les pressions

Au niveau de la grande circulation, le cœur assume le déplacement du sang dans les artères, les artérioles, les capillaires et les veinules. Pour cela, le ventricule gauche se contracte, créant ainsi une pression de 120 mm Hg. À la sortie du capillaire, le reliquat de cette énergie n’est plus que de 1,5 mm Hg.

Nous en déduisons qu’à la sortie des veinules, une force supplémentaire est nécessaire pour assurer le retour du sang vers l’oreillette droite.

Les volumes

Voyons les différences entre les veines et les artères en ce qui concerne leur nombre, leur taille et leur volume. Les veines sont deux fois plus nombreuses et deux fois plus grosses que les artères.

Concernant la différence de volume : Le volume d’un cylindre est égal à π r2 x h
Le volume de sang contenu dans les veines sera donc 8 fois plus important que celui contenu dans les artères.

En position debout la circulation artérielle bénéficie de l’aide de la pesanteur. À la hauteur du pied le poids de la colonne de sang exerce une pression de 90 mm Hg aux 120 mm Hg produite par le cœur soit 210 mm Hg. À l’inverse du système artériel, la pesanteur représente pour les veines, un obstacle au retour du sang.

Au reliquat de 1,5 mm Hg à la sortie du capillaire, il faut cette fois retrancher les 90 mm Hg correspondant au poids la colonne de sang, avec pour résultat un solde négatif de 88,5 mm Hg. Autrement dit, pour que le sang revienne vers le cœur il manque 88,5 mm HG plus la force nécessaire à la remontée du sang dans les veines.

Comment justifier ce déficit de pression ? Comment expliquer le retour du sang des pieds vers le cœur lorsque l’on est en position debout ?

Voyons les réponses physiologiques communément admises. On décrit quatre forces favorisant le retour veineux :

  1. La vis a tergo
  2. La vis a fronte
  3. La vis a latere
  4. La pompe musculaire

1. La vis a tergo (Richard Lower, 1670)

Elle se définit ainsi : le poids de la colonne artérielle continue à pousser le sang après le passage dans le capillaire, ce qui expliquerait la remontée du sang dans les veines… La circulation ressemblerait à un U, avec une branche descendante, favorisée par la pesanteur, et une branche montante, où la circulation se ferait grâce à la poussée provenue de la branche descendante.

Fig 1. Le système artères – veines forme une sorte de tube en U, dans lequel la pression due au poids de la colonne liquidienne est la même en chacun des points de l’une ou l’autre branche situés sur une même horizontale. »
Une valeur élevée de la pression veineuse au niveau des extrémités des membres inférieurs reste toutefois compatible avec un retour veineux normal par le simple mécanisme de la vis a tergo. Au niveau des malléoles tibiales, en effet, la colonne sanguine veineuse exerce, uniquement du fait de la pesanteur, une pression de 90 cm d’H2O, si telle est la différence de niveau entre le cœur et la malléole. Mais le même effet de la pesanteur s’exerce dans les artères et artérioles situées sur un même plan horizontal (1). En conséquence, la pression qui assure l’écoulement du sang dans les capillaires est toujours égale à la pression artériolaire diminuée de la pression dans les veinules, mais l’une et l’autre étant, du fait de la pesanteur, augmentées de 90 cm d’H2O. La vis a tergo (pression dans les veinules reliquat de l’impulsion cardiaque) est donc bien elle aussi augmentée de 90 cm d’H2O.
Extrait du livre de physiologie Hermann Ciers

On peut contester cette hypothèse, en effet le système artério veineux ne constitue pas un U homogène puisque les capillaires exercent une résistance importante à l’extrémité de la branche descendante du U.

Voyons FIG 2 la réalité anatomique de ce U.

Au niveau des membres, les veines sont deux fois plus nombreuses et deux fois plus grosses que les artères.

La branche montante du U (la colonne veineuse) a donc un volume huit fois plus important que la branche descendante (la colonne artérielle).

La loi de Poiseuille nous permet de calculer les forces en présence. En prenant en compte la différence de volume et de taille entre les veines et les artères, pour que le sang artériel puisse pousser le sang veineux jusqu’à l’oreillette droite, il faudrait une force 32 fois supérieure à celle exercée par le ventricule gauche.

Si la vis a tergo était une réalité clinique, une simple blessure au niveau des veines du pied nous viderait de notre sang en quelques secondes (il y aurait également une pression propulsive dans les veines saphènes, ce qui n’est pas le cas). La vis a tergo ne tient donc compte, ni de l’anatomie spécifique des vaisseaux des membres, ni de la résistance exercée par les capillaires, ni de la charge exercée par la pesanteur…

On peut affirmer : La vis a tergo ne peut pas expliquer la remontée du sang jusqu’à l’oreillette droite.

2. La vis a fronte

Il s’agit ici de forces, issues du cœur et du diaphragme, qui aspirent le sang dans les veines centrales.

Pour le cœur

L’aspiration exercée par la contraction des oreillettes a été décrite par Antonio Valsalva en 1710.

Pendant la diastole, on mesure une pression négative de – 2,2 mm Hg dans l’oreillette droite créant un effet d’aspiration du sang contenu dans les veines cave. On considère de nos jours que cette force assure le remplissage de l’oreillette mais est inopérante au-delà.

Pour le diaphragme

Il se produirait une aspiration du sang dans la veine cave inférieure lors de l’inspiration thoraco diaphragmatique. La pression médiastinale devenant alors négative par le fait de l’ampliation pulmonaire. La veine cave inférieure serait alors dilatée de façon rythmique produisant alors une aspiration du sang contenu dans la veine cave inférieure sous diaphragmatique.

Quant est-il de cette proposition ?

Rappel anatomique

La longueur de la Veine Cave Inférieure (VCI) intra-médiastinale est d’environ 2 cm. Son diamètre est de 2,2cm Le volume de ce cylindre est donc de (r2 x L x π) soit 1.12 x 2 x π =7,6 cm3

La théorie de la vis à fronte intra médiastinale s’applique donc à un volume d’environ 7,6 cm3.

 Il est difficile de calculer exactement le déplacement de sang vers le cœur dû à cette force. Il serait équivalent à la différence de volume de la veine cave inférieure dans sa portion sus diaphragmatique lors de l’inspiration et lors de l’expiration.

La réduction de calibre de la VCI lors des phases d’expiration et d’inspiration est d’environ 50% de son diamètre. Le volume de ce diamètre réduit de moitié sera alors de 0,6 x 2 x π = 3,7 cm3

Le différentiel de volume serait alors de 7,6 – 3,7 = 3,9 cm3 toutes les 4 secondes. Soit près d’1 cm3 par seconde.

Le cœur, au repos, éjecte 600 cm3 de sang par minute, soit 10 cm3 par seconde.  Plus de 55 % du volume sanguin reviendra par la veine cave inférieure. Soit 600 x 0.55 = 330 cm3.  Soit : 330 / 60 = 5,5 cm3

L’aide éventuellement apportée par la vis à fronte représenterait moins de 20 % du débit de la VCI au repos…

La difficulté d’une telle expérimentation est que lors de l’inspiration l’abaissement du diaphragme comprime le contenu de l’abdomen dans son ensemble. Au moment de l’inspiration, s’il y avait dépression médiastinale qui aspirerait (faiblement) le sang sous diaphragmatique, il y a également dans le même temps une arrivée de sang non négligeable en provenance de l’espace sous diaphragmatique.

En effet la Veine Cave Inférieure sous abdominale est comprimé lors de l’inspiration diaphragmatique et s’aplatit. L’inspiration diaphragmatique aplatit donc la VCI située principalement sous le diaphragme et n’a quasiment aucune chance de dilater la portion sus- diaphragmatique de cette VCI qui est quasi inexistante au-dessus du diaphragme.

Les expérimentations écho-dopplers sur la compliance normale de la VCI donnent des résultats contradictoires.

La compliance de la veine cave inférieure, s’étudie en examinant sa variation de calibre durant le cycle respiratoire. Normalement, le diamètre de la VCI se réduit d’au moins 50% en inspiration. La clinique ici infirme la théorie de la vis à fronte médiastinale

 Les chiffres précités tiennent compte d’un différentiel de compliance de la VCI par compression de celle-ci. Bien évidemment un différentiel de compliance de la VCI par dépression diaphragmatique, aurait un effet bien moindre. Moins que l’aspiration de l’oreillette droite qui est considérée classiquement comme inefficace pour le retour veineux.

Nous savons aussi que :

  • Les interventions à thorax ouvert n’empêchent pas le retour du sang vers le cœur.
  • Les meilleurs apnéistes restent jusqu’à 24 mn sans respirer et la circulation ne s’arrête pas pour autant.

On peut donc conclure que la vis a fronte, comme la vis a tergo, ne peuvent expliquer la remontée du sang veineux.

3. La vis a latere

Cette force concerne les pressions latérales exercées sur les veines. On compte deux effets de ce type : la compression due aux masses musculaires, et celle due aux artères.

Les compressions musculaires latérales

La contraction des muscles épaissit la masse musculaire, chassant le sang dans les veines qui se trouvent en dehors. Le diamètre de la veine est diminué par cette pression latérale, propulsant le sang vers le haut, les valvules empêchant un flux rétrograde (fig 3).

Fig 3  La vis a latere

Cette théorie concernant les jumeaux (gastrocnémiens) est loin d’être une constante anatomique, c’est même une particularité régionale.

Fig 4 : En effet au niveau de l’arcade fémorale, en se contractant, le psoas appuierait sur la veine fémorale. Cet effet en est empêché puisque la veine est séparée du muscle par l’artère fémorale. Cette fois ci la veine fémorale est protégée de la contraction du psoas par son artère homologue.

La compression latérale par les vaisseaux

 Au moment  de la systole cardiaque, les artères se dilatent. Cette expansion comprimerait les veines satellites, favorisant le retour veineux. Des études récentes (écho-doppler) ont montré que le flux veineux est linéaire, contrairement à l’écoulement du sang artériel qui, lui, est rythmé au gré des contractions cardiaques. On ne retrouve donc pas un débit pulsé comme le suggèrerait une vis a latere issue des artères.

La semelle de Bourceret

L’appui du pied sur le sol, lors de la marche, aplatit la semelle de Bourceret, chassant le sang veineux vers les veines du mollet. On considère ce mécanisme comme efficace.

4. La pompe musculaire

Chevalier de Richerand, en 1817

C’est la théorie la plus récente concernant les moteurs du retour veineux. L’élévation de la pression des veinules intra-musculaires est alors multipliée par 5 lors de la contraction du muscle. Les muscles, en se contractant, chassent le sang des veines situées dans leur masse.

Ceci est démontré lors d’un examen Doppler.

Au total, parmi tous les mécanismes proposés pour expliquer le retour veineux à partir de la périphérie, on peut en retenir deux principaux : la pompe musculaire (contractions isotoniques) et le pompage de la semelle de Bourceret lors de la marche).

La contraction du muscle chasse le sang qu’il contient dans les veines, même au repos.

On explique le retour veineux chez les plantons qui se tiennent immobiles par les contractions statiques dans leurs mollets.  De telles contractions ne peuvent assurer un effet de pompage.  En effet, une pompe se définit comme un mécanisme comportant un temps de vidange et un temps de remplissage, ce qui ne se produit pas avec les contractions statiques.

Ces mécanismes sont indéniables mais ne permettent pas d’expliquer complètement le retour veineux à partir des membres inférieurs, comme on peut le voir dans certaines situations extrêmes, telles que le maintien de la position debout immobile des Queen’s Guards, ou les paraplégiques maintenus en position verticale.

Il nous faut donc trouver un mécanisme de retour, puisque, comme nous l’avons vu plus haut, la puissance de poussée ou d’aspiration cardiaque est quasi négligeable dans les veinules du membre inférieur.

Les théories physiologiques actuelles éludent donc deux phénomènes d’importances quant au retour veineux :

  • Quel est ce moteur suffisamment puissant pour faire remonter le sang veineux jusqu’au cœur droit ?
  • Quel est le mécanisme qui fait que le débit veineux soit linéaire ? Les théories actuelles proposant des solutions à débits rythmiques.

Il nous appartient donc de trouver un nouveau mécanisme de retour avec un débit linéaire, puisque, comme nous l’avons vu plus haut, la puissance de poussée ou d’aspiration cardiaque est quasi négligeable dans les veinules du membre inférieur et que les solutions proposées sont rythmiques.