Quelques exemples sur la séparation des globules rouges et du plasma dans différentes configurations d'écoulement du sang notamment Fahraeus-Lindqvist.
par Alexandre de Tilly, Directeur Scientifique d'Hemovis
Revisiter Fahraeus-Lindqvist
Point de départ, D < 300 µm
D’après Fahraeus-Lindqvist (1929-1931), l’écoulement hémodynamique dans un vaisseau vasculaire a la forme compacte d’un « serpent de globules rouges » entouré de plasma surtout pour des vaisseaux de diamètre inférieur à 300µm.
En effet, les globules rouges se regroupent au centre des vaisseaux en un « plug flow ». Le plasma entoure les globules rouges et fait le contact avec la paroi des vaisseaux, soit l’endothélium. Cet effet a lieu dès que le sang passe du réservoir à l’entrée dans le tube. Un effet d’entonnoir diminue HcT d’autant plus que le diamètre des vaisseaux diminue drastiquement de 300µm à moins.
Notons que des globules rouges peuvent circuler dans le plasma.
Schéma de l'écoulement hémodynamique
Ecoulement de Poiseuille et Hémodynamique
Cette propriété que l’on pourrait considérer comme physiologique de l’écoulement sanguin fut pour la première fois abordée par Poiseuille (19ème siècle) qui disait que contrairement aux fluides, le sang s’écoule sur une mince couche fluide au repos. Irrésistiblement, ses travaux sur l’écoulement du sang et ses avancées théoriques sur la viscosité des fluides conduisent, encore aujourd’hui, à utiliser la Loi de Poiseuille dans les écoulements sanguins comme dans un fluide.
Mais cette approche est approximative car elle ne tient pas compte de la concentration des globules au centre du vaisseau qui rendent la parabole très plate. On observe cette migration des globules rouges dans des vaisseaux de diamètre plus élevé comme le suivant de 0,6mm.
D > 300 µm
Yeleswarapu, K. K., Kameneva, M. V., Rajagopal, K. R., & Antaki, J. F. (1998). The flow of blood in tubes: theory and experiment. Mechanics Research Communications, 25(3), 257-262.
Cette différence empirique permet de calculer de manière fiable le débit et le shear rate/stress.
Plug flow dans la macro-circulation
Estimation of blood velocity, volumetric flow and wall shear rate using Doppler ultrasound, Peter R Hoskins, University of Edinburgh – Medical Physics.
Observation du gradient de globules rouges depuis la paroi jusqu'au centre du vaisseau
Aarts, P. A., Van Den Broek, S. A., Prins, G. W., Kuiken, G. D., Sixma, J. J., & Heethaar, R. M. (1988). Blood platelets are concentrated near the wall and red blood cells, in the center in flowing blood. Arteriosclerosis: An Official Journal of the American Heart Association, Inc., 8(6), 819-824.
Existence d'une sous-couche limite de plasma pur (épaisseur 1-1,8 µm) quel que soit le diamètre du vaisseau jusqu'à 1 cm
Secomb, T. W. (2017). Blood flow in the microcirculation. Annual Review of Fluid Mechanics, 49, 443-461.
Vidéo de l'effet Fahraeus-Lindqvist pour un cas de sepsis
