SANG Écoulement
Les caractéristiques rhéologiques globales du sang
Il est maintenant bien établi que le sang se comporte comme un fluide non newtonien. L'écart par rapport à un fluide classique se manifeste de façon différente selon le régime d'écoulement.
En régime permanent d'écoulement, le sang est caractérisé par l'existence probable d'un seuil d'écoulement, une viscosité variable en fonction du taux de cisaillement, et une inhomogénéité du milieu en écoulement.
En régime transitoire, existent des effets mémoire faisant dépendre les contraintes, à l'instant présent, du passé cinématique du matériau. Ces effets se manifestent sous diverses formes : déphasage entre contrainte et taux de déformation pour un cisaillement simple en régime pulsé, over shoot ou relaxation lors de brusques changements de la valeur de la vitesse de déformation...
Viscosité sanguine
La représentation de la viscosité apparente du sang en fonction de la vitesse de déformation lors d'expériences (cisaillement simple) met en évidence (fig. 1) une viscosité élevée pour les faibles vitesses de déformation, due en grande partie à la formation de « rouleaux d' hématies » (fig. 2). Cette viscosité décroît rapidement pour devenir pratiquement constante pour des contraintes de cisaillement élevées. En fait, ce phénomène de viscosité élevée aux faibles vitesses de déformation ne sera important que dans des circonstances pathologiques à bas débits.
Les principaux facteurs dont dépend la viscosité apparente du sang sont :
– la concentration en volume des cellules (paramètre à distinguer de la valeur classique de l'hématocrite) ;
– les propriétés mécaniques des hématies dont les principaux déterminants seront précisés plus loin ;
– la vitesse de déformation appliquée ;
– la viscosité du plasma, qui est elle-même fonction de la concentration et de la nature des protéines qu'il renferme, en particulier le fibrinogène et l' albumine dont les effets adverses sur la formation des rouleaux et par suite sur la viscosité apparente sont bien connus.
Viscoélasticité et thixotropie du sang
Les études portant sur les propriétés rhéologiques du sang en régime transitoire ou périodique sont récentes. Le sang se trouve soumis, par la nature même de l'écoulement « in vivo », à un régime périodique imposé par la pulsation cardiaque. De plus, la complexité géométrique du système circulatoire donne naissance à des zones d'écoulements à accélérations sensibles, et donc à des régimes transitoires variés. C'est pourquoi, des études expérimentales approfondies de divers régimes transitoires ou pulsés ont été réalisées par divers auteurs. Les résultats obtenus conduisent à penser que le sang présente, dans ces régimes d'écoulements, des propriétés viscoélastiques et thixotropes tant que les vitesses de déformation seront inférieures à quelques s—1.
L'explication de ces propriétés viscoélastiques et thixotropes tient compte des propriétés rhéologiques et physiques du principal constituant cellulaire : l' hématie. En effet, outre des propriétés rhéologiques particulières, l'hématie a la propriété de former un réseau tridimensionnel d'agrégats appelé « rouleaux ». Cette structure a été bien objectivée, à l'aide de mesures en rétrodiffusion de lumière, ou par visualisation directe. Les rouleaux forment un réseau enchevêtré dans le plasma et chaque cellule confère au rouleau correspondant des propriétés élastiques venant se superposer aux propriétés visqueuses du plasma et de l'hémoglobine contenue dans la cellule. Au repos, pour le sang normal, l' agrégation est très marquée, et une destruction progressive se produit sous l'effet des forces de frottements visqueux apparaissant à la surface de l'hématie lors de l'apparition[...]
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Écrit par
- Jean-François STOLTZ : chef de service au Centre régional de transfusion sanguine, Nancy
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