Le pouls au poignet, un signal du sang qui arrive du cœur ?
― Le pouls est une « onde » 20 fois plus rapide que le sang
Posez un doigt sur votre poignet : vous sentez un battement, toc, toc. On pourrait croire que c'est le sang, propulsé par le cœur, qui vient d'y arriver. En réalité, ce n'est pas le cas. Le pouls, c'est une « onde de gonflement » qui se propage le long de la paroi des vaisseaux sanguins. Et la vitesse de cette onde reflète fidèlement la rigidité de vos vaisseaux.
Dans la salle d'attente d'un hôpital, vous posez un doigt sur l'intérieur de votre poignet et comptez votre pouls. Environ 70 battements par minute, qui repoussent régulièrement votre doigt à intervalles réguliers.
Essayez maintenant ceci : d'une main, touchez le pouls sur le côté du cou, et de l'autre, celui du poignet, en même temps. Les deux battements semblent se produire presque simultanément.
Pourtant, il y a environ 80 cm entre le cœur et le poignet. Le sang peut-il vraiment parcourir en un instant toute cette distance, jusqu'au bout du bras ?
Deux clés suffisent pour comprendre le pouls
Quand le cœur propulse le sang, le vaisseau se gonfle légèrement à la sortie. Ce gonflement se transmet de proche en proche jusqu'au poignet. Le sang lui-même, pendant ce temps, n'a avancé que de quelques centimètres.
Plus un tube de caoutchouc est souple, plus l'onde se propage lentement ; plus il est rigide, plus elle va vite. Avec l'âge, les vaisseaux se raidissent et l'onde du pouls accélère. Un examen du bilan de santé mesure justement cette vitesse.
Voyons cela dans l'ordre.
Le sang est lent, le gonflement est rapide
À chaque battement, le cœur propulserait environ 70 mL de sang dans l'aorte. L'aorte est un vaisseau élastique, comme du caoutchouc. Pour absorber ce sang propulsé, la zone de sortie commence par se gonfler.
La paroi gonflée, en cherchant à revenir à sa forme initiale, repousse le sang. Ce sang repoussé gonfle à son tour le segment suivant du vaisseau. Ce « gonflement puis retour » se transmet ainsi de proche en proche, comme une onde, jusqu'au bout du bras.
La vitesse de cette onde serait d'environ 5 à 6 mètres par seconde dans l'aorte d'une personne jeune. Du cœur au poignet, il ne faut qu'un peu plus de 0,1 seconde. Le sang lui-même, en moyenne, s'écoule dans l'aorte à une vitesse d'environ 0,2 à 0,3 mètre par seconde. L'onde du pouls file donc plus de 20 fois plus vite que le sang.
Regardez la figure 1. Au moment où le front de l'onde du pouls atteint le poignet, le sang qui vient de quitter le cœur se trouve encore au niveau de la poitrine.
Rappelez-vous un tuyau d'arrosage rempli d'eau dans un jardin. Ouvrez le robinet, et l'eau jaillit aussitôt à l'autre bout. Mais cette eau-là était déjà au bout du tuyau. L'eau qui vient d'entrer par le robinet, elle, est encore près de vous. C'est la même chose pour le pouls : ce qui arrive en premier, c'est la « force de poussée », pas le sang.
Plus le vaisseau est rigide, plus le pouls va vite
La vitesse de propagation de l'onde dépend de la force avec laquelle la paroi repousse. Un tube souple, comme un ballon, s'étire beaucoup sous la pression et transmet la force lentement, d'un segment à l'autre. Un tube rigide s'étire à peine, repousse presque aussitôt, et l'onde avance avec impatience.
La paroi des vaisseaux sanguins se raidirait peu à peu avec l'âge. On pense que les fibres élastiques s'usent, tandis que la proportion de fibres rigides augmente. Une pression artérielle élevée maintenue longtemps est aussi considérée comme une cause de ce raidissement.
C'est pourquoi mesurer la vitesse de l'onde du pouls permet d'estimer, de l'extérieur, la rigidité des vaisseaux. La plupart des examens de « l'âge vasculaire » lors des bilans de santé calculent cette vitesse à partir du décalage entre l'arrivée du pouls au bras et à la cheville.
Un vaisseau rigide pose un autre problème. L'onde du pouls se réfléchit partiellement aux points de bifurcation des vaisseaux et revient vers le cœur. Si le vaisseau est souple, cette onde réfléchie arrive après que le cœur a fini d'éjecter le sang. Si le vaisseau est rigide, elle revient plus vite, percutant l'éjection en cours, ce qui accentuerait encore la pression artérielle systolique.
Thomas Young, célèbre pour son expérience montrant la nature ondulatoire de la lumière, était aussi médecin. Vers 1808, il aurait estimé la vitesse de propagation du pouls à partir de l'élasticité de la paroi des vaisseaux. Environ 70 ans plus tard, les Néerlandais Moens et Korteweg l'ont formalisée dans l'équation encore utilisée aujourd'hui.
En résumé
Le pouls au poignet n'est pas le signal que le sang venu du cœur vient d'y arriver. C'est une onde de gonflement : chaque poussée du cœur fait se gonfler, de proche en proche, la paroi des vaisseaux, et cette onde se propage jusqu'au poignet. Sa vitesse dépend de la rigidité des vaisseaux : plus ils sont rigides, plus elle va vite.
Ce que le pouls signale, ce n'est pas l'arrivée du sang, mais celle d'une poussée.
Et sa vitesse révèle la souplesse de vos vaisseaux.
Dans les vagues à la surface de l'eau aussi, ce qui se déplace, ce n'est pas l'eau mais l'ondulation (Pourquoi des cercles s'élargissent-ils quand on jette une pierre dans un étang ?). Le rythme cardiaque à l'origine de l'onde du pouls est présenté dans Pourquoi le cœur continue-t-il de battre tout seul ?, et la vitesse d'un autre signal qui parcourt le corps dans Pourquoi la douleur arrive-t-elle avec un léger retard quand on se cogne le petit orteil ?.
- Posez doucement l'index et le majeur sur le léger creux à l'intérieur du poignet, côté pouce. Une pression trop forte rend le pouls plus difficile à sentir.
- De l'autre main, touchez le pouls sur le côté du cou (un peu sous l'angle de la mâchoire) et comparez le rythme avec celui du poignet. Vous devriez les sentir presque simultanément. Pendant ce temps, le sang n'a avancé que de quelques centimètres.
- Asseyez-vous, croisez les jambes, et touchez d'une main le pouls du cou, de l'autre celui de la cheville (un peu derrière la malléole). Le pouls à la cheville peut se faire sentir avec un très léger retard par rapport à celui du cou, car la distance au cœur est plus grande et l'onde met plus de temps à y arriver.
Touchez le pouls du cou très légèrement seulement. Appuyer fort des deux côtés en même temps peut provoquer un malaise. Le retard à la cheville, d'environ 0,1 seconde, n'est pas anormal même s'il ne se fait pas sentir.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesDu niveau collège aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque notion est indiqué
- CollègeNotions vues au collège, en sciences
- LycéeNotions vues au lycée, en physique ou en biologie
- Lycée+Contenu d'approfondissement du lycée, ou encadré dans les manuels
- UniversitéNon vu au lycée : matière universitaire spécialisée (biomécanique, physiologie circulatoire)
- RecherchePas encore enseigné comme « établi » même à l'université : sujet encore étudié par les chercheurs
CollègeVocabulaire : ce phénomène porte un nom
- Onde de pouls : l'onde de gonflement des vaisseaux produite par le battement du cœur, qui se propage le long des artères. C'est ce que l'on sent au poignet.
- Vitesse de l'onde de pouls : la vitesse à laquelle l'onde de pouls parcourt l'artère. Elle sert d'indicateur de la rigidité des vaisseaux lors des examens.
- Artériosclérose : état dans lequel la paroi des artères devient rigide et s'épaissit. Elle fait augmenter la vitesse de l'onde de pouls.
CollègeLycéeVérification par le calcul : vitesse de l'onde et temps pour atteindre le poignet
La vitesse d'une onde qui se propage dans un tube élastique dépend de la rigidité et de l'épaisseur de la paroi, ainsi que du poids du liquide à l'intérieur. En utilisant des valeurs proches de celles de l'aorte d'une personne jeune, calculons la vitesse de l'onde du pouls elle-même.
| En notation symbolique | c = √( E × h ÷ ( ρ × d ) ) |
| En mots | Vitesse de l'onde du pouls = racine carrée de (rigidité de la paroi × épaisseur de la paroi) ÷ (densité du sang × diamètre du vaisseau) |
| D'où vient cette formule | Elle découle de l'équilibre entre la force de rappel de la paroi gonflée et le poids (l'inertie) du sang mis en mouvement. On l'appelle l'équation de Moens-Korteweg. |
| Symbole | Signification et unité |
| c | Vitesse de l'onde du pouls (m/s) |
| E | Rigidité de la paroi du vaisseau (module de Young, Pa) |
| h | Épaisseur de la paroi du vaisseau (m) |
| ρ | Densité du sang (kg/m³) |
| d | Diamètre du vaisseau (m) |
| Rigidité de la paroi (aorte jeune, estimation) | Environ 500 000 Pa (0,5 MPa) |
| Épaisseur de la paroi | Environ 0,002 m (2 mm) |
| Diamètre du vaisseau | Environ 0,025 m (2,5 cm) |
| Densité du sang | Environ 1060 kg/m³ |
| Distance du cœur au poignet | Environ 0,8 m |
| Vitesse moyenne du sang dans l'aorte | Environ 0,3 m/s (estimation) |
| Rigidité × épaisseur | 500 000 × 0,002 = 1000 |
| Densité × diamètre | 1060 × 0,025 = 26,5 |
| Rapport des deux | 1000 ÷ 26,5 ≒ 37,7 |
| Racine carrée (vitesse de l'onde) | La racine de 37,7 est environ 6,1 (6,1 m/s) |
| Temps pour atteindre le poignet | 0,8 ÷ 6,1 ≒ 0,13 s |
| Distance parcourue par le sang pendant ce temps | 0,3 × 0,13 ≒ 0,039 m |
| Combien de fois l'onde est plus rapide que le sang | 6,1 ÷ 0,3 ≒ 20 fois |
| Si la rigidité de la paroi quadruple, la vitesse double | 6,1 × 2 = 12,2 |
L'onde du pouls avance à environ 6 m/s et atteint le poignet en 0,13 seconde depuis le cœur. Pendant ce temps, le sang n'a parcouru qu'environ 4 cm. Si la paroi devient 4 fois plus rigide, l'onde atteint 12 m/s.
| 6 m/s | La vitesse pour courir 100 m en environ 17 secondes. À peu près celle d'un enfant courant de toutes ses forces |
| 0,13 seconde | À peu près la durée d'un clignement d'œil (0,1 à 0,15 seconde) |
LycéeLycée+La même forme que l'onde d'une corde
LycéeEn physique au lycée, on apprend que la vitesse d'une onde sur une corde est « la racine carrée de la tension divisée par la densité linéique ». Plus la force de rappel est forte, plus l'onde est rapide ; plus l'objet mis en mouvement est lourd, plus elle est lente. La formule du pouls a la même forme : la rigidité et l'épaisseur de la paroi jouent le rôle de la « force de rappel », la densité du sang et le diamètre du vaisseau celui du « poids ».
Lycée+La rigidité de la paroi des vaisseaux n'est pas constante. Plus la pression artérielle est élevée et plus la paroi s'étire, plus la proportion de fibres rigides mise à contribution augmente, ce qui la raidit davantage. C'est pourquoi, chez une même personne, l'onde du pouls est plus rapide quand la pression artérielle est plus élevée. C'est pour cela que l'on mesure aussi la pression artérielle en même temps lors de l'examen.
UniversitéOnde réfléchie et forme de la « pression systolique »
En physiologie circulatoire à l'université, on traite la forme d'onde de la pression artérielle comme la superposition de l'onde partant du cœur (onde incidente) et de l'onde réfléchie aux bifurcations. La mesure dans laquelle l'onde réfléchie rehausse la pression systolique s'appelle l'index d'augmentation. Pour mesurer la vitesse de l'onde de pouls, la vitesse entre l'artère carotide et l'artère fémorale (mesurée au cou et à l'aine) est considérée comme la référence de recherche. Au Japon, la méthode mesurant entre le bras et la cheville est couramment utilisée. La dérivation de la formule combine l'équation du mouvement d'un tube élastique à paroi mince avec l'équation de continuité du sang.
📖 Pour la dérivation de la formule et pour aller plus loin : l'équation de Moens-Korteweg (Wikipédia en anglais) / vitesse de l'onde de pouls (Wikipédia en japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore bien établi
- Un vaisseau devenu rigide peut-il redevenir souple ? Certaines études rapportent une baisse de la vitesse de l'onde de pouls grâce à l'exercice, à la réduction du sel ou à des médicaments. Mais la question de savoir dans quelle mesure la structure même de la paroi peut rajeunir fait encore débat.
- Peut-on mesurer la pression artérielle sans brassard ? Des travaux sont en cours pour estimer la pression artérielle à partir du temps d'arrivée de l'onde du pouls, avec des dispositifs en forme de montre permettant une mesure continue. Mais les corrections nécessaires, variables selon la personne et le moment, restent difficiles, et la précision est encore au stade de la recherche.
- Où se produit exactement la réflexion ? On simplifie souvent en disant que l'onde réfléchie « revient d'un seul point », mais en réalité elle revient progressivement d'une multitude de bifurcations. Plusieurs modèles existent pour appréhender cette image d'ensemble.
Autrement dit, le contenu de cet article aussi n'est qu'« une explication dans les limites de ce qui est connu aujourd'hui ». Les vaisseaux réels varient en épaisseur et en rigidité selon l'endroit, et les calculs présentés ici ne sont qu'une estimation fondée sur un tube uniforme et rectiligne.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Partie correspondante de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences (2e domaine) : circulation sanguine, fonctionnement du cœur | Le cœur qui propulse le sang, ressenti comme pouls |
| Lycée | Physique : propagation des ondes, vitesse d'une onde sur une corde | Ce qui se déplace est le « gonflement », pas le sang ; forme de la formule |
| Lycée+ | Biologie : système circulatoire, structure des vaisseaux | Relation entre pression artérielle et rigidité, évolution avec l'âge |
| Université | Biomécanique, physiologie circulatoire | Équation de Moens-Korteweg, onde incidente et onde réfléchie |
| Recherche | Vieillissement vasculaire, mesure continue de la pression artérielle | Un vaisseau rigide peut-il redevenir souple, tensiomètre sans brassard |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | « Âge vasculaire » du bilan de santé, prise du pouls |
- Wikipédia « 脈波伝播速度 » (vitesse de l'onde de pouls, en japonais)
- Wikipedia, "Moens–Korteweg equation"
- Nichols WW, O'Rourke MF et al., McDonald's Blood Flow in Arteries, Hodder Arnold
- Laurent S et al. (2006) Expert consensus document on arterial stiffness: methodological issues and clinical applications. European Heart Journal 27: 2588–2605
- Société japonaise d'hypertension artérielle (日本高血圧学会), Guide de traitement de l'hypertension 2019 (『高血圧治療ガイドライン2019』)
※Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Les valeurs indiquées sont des estimations destinées à faciliter la compréhension du mécanisme. Pour toute question concernant l'état de vos vaisseaux ou votre pression artérielle, consultez un médecin.