Notion de physiologie, froid et essoufflement

Notion de physiologie, froid et
essoufflement (niveau 2)
Physiologie de base
Le froid : Prévention du froid : combinaison, boisson chaude…
pourquoi on se refroidit en plongée
La respiration en plongée, prévention de l’essoufflement
Michel Lyœn
26 mars 2014

I. NOTIONS DE PHYSIOLOGIE ÉLÉMENTAIRE
A. Définitions
Officiellement, le terme respiration concerne le fonctionnement de la cellule (utilisation de
l’oxygène pour faire de l’énergie, rejet de gaz carbonique) ; pour que cette respiration puisse
se faire, il faut l’intervention de deux autres systèmes : l’appareil circulatoire (circulation
sanguine) qui va transporter les gaz et les nutriments jusqu’à la cellule et de la cellule aux
poumons, et l’appareil ventilatoire (ventilation) qui assure le renouvellement de l’air dans les
poumons par apport d’air frais à partir de l’extérieur jusqu’au sang et rejet de l’air vicié
apporté par le sang.
Dans la vie courante on utilise le terme d’appareil respiratoire en lieu et place d’appareil
ventilatoire (c’est ce que nous utiliserons dans ce document).
B. Ventilation, appareil respiratoire
Il a donc pour but d’amener de l’air frais de l’extérieur dans les
alvéoles pulmonaires, petits sacs situés en contact étroit avec
le sang pour permettre les échanges de gaz entre le sang et
l’air alvéolaire. Pour cela, il passe normalement par les fosses
nasales (où s’effectuent des échanges d’eau et de calories),
le pharynx (séparation avec le tube digestif), le larynx (parole
et étanchéité de la trachée), la trachée, les bronches pour
enfin arriver dans les alvéoles.
Les bronches et les alvéoles sont contenus dans deux poumons
enfermés dans la paroi thoracique et séparés par le médiastin
(cœur, gros vaisseaux).
Les poumons sont adhérents à la paroi thoracique par les
plèvres et ce sont les mouvements de cette paroi thoracique avec l’aide du diaphragme qui
vont réaliser le phénomène de soufflet qui permettra le renouvellement cyclique de l’air des
poumons (la ventilation).
La ventilation normale au repos est d’environ 5 litres par minute (l/min) ; en plongée chez
l’homme elle est souvent d’environ 20 l/min . À l’effort intense, elle peut atteindre 60 l/min et
même dans certains cas 100 l/min ! Elle est obtenue en premier par augmentation des
volumes mobilisés, puis par celle de la fréquence respiratoire.
Cette ventilation est normalement régulée de façon autonome et inconsciente
essentiellement en fonction de la production de gaz carbonique (CO2) par les cellules.

C. La circulation
L’appareil circulatoire a pour but de faire circuler le sang
qui est un transporteur de gaz (oxygène, CO2, et azote)
mais aussi d’aliments et de déchets entre les différents
organes (poumons, foie, reins…) et les cellules. Le sang est
contenu dans des vaisseaux (veines, artères…) et est
propulsé par le cœur qui sert de pompe.
Cet appareil circulatoire est classiquement déparé en
deux parties : la circulation pulmonaire qui va permettre
les échanges de gaz entre le sang et les alvéoles, et la
circulation systémique (autres organes).
Dans l’air, en position debout, sous l’influence de ce qu’on
appelle la pression hydrostatique, le sang a tendance à
s’accumuler dans l’abdomen et les membres inférieurs.
Lors de l’immersion, la pression hydrostatique de l’eau
compense celle du sang qui est ainsi contraint de refluer
dans le thorax et va participer aux perturbations
ventilatoires des plongeurs. C’est le blood shift. Ce blood
shift va se potentialiser avec les réaction vasculaires induites par le froid comme nous le
verrons plus loin.
D. Transport des gaz
Donc en pratique, les systèmes ventilatoires et circulatoire servent à permettre le transport de
l’oxygène et du CO2 vers et à partir des cellules.

II. THERMORÉGULATION EN PLONGÉE
A. Présentation
o Homéothermie (température centrale stable)
o Équilibre ente la production et la perte de chaleur
o Confort thermique à 25°C dans l’air, 33°C dans l’eau !
B. Production de chaleur
L’organisme produit de la chaleur du fait du fonctionnement normal des cellules. Au repos, la
part musculaire de la production de chaleur est d’environ 20 % de la production totale –2 %
pour le cerveau–. Elle peut augmenter considérablement en cas d’effort physique intense (et
de frisson) pour représenter alors plus de 90 % de la production de chaleur de l’organisme.
Ceci se fait par augmentation considérable de la consommation d’oxygène et de la
production de CO2 ce qui peut alors entraîner une augmentation très importante de la
ventilation.
Cette chaleur est alors véhiculée par le sang vers la peau afin d’être éliminée.
L’organisme reçoit aussi de la chaleur par les rayonnements infra-rouges (soleil par exemple).
C. Perte de chaleur
1. Convection et conduction
Cette perte de chaleur se fait par des mécanismes d’échange, essentiellement avec les
fluides qui nous entourent. C’est ce qu’on appelle la convection et la conduction.
Cette perte de chaleur est 25 fois supérieure dans l’eau par rapport à l’air (c’est pourquoi la
température de confort thermique passe à 33°C dans l’eau). Elle sera d’autant plus
importante que les gros vaisseaux sanguins seront près de la peau (cou, aines, aisselles,
genoux) et que le déplacement est rapide.
Pour diminuer cette formidable perte de chaleur, on utilise des combinaisons de plongée. Les
combinaisons dites humides laissent pénétrer un peu d’eau mais l’emprisonnent, ce qui fait
qu’une fois réchauffée elle reste au contact de la peau, minimisant les pertes ; il faut pour
cela que les combinaisons soient bien adaptées à la morphologie pour ne pas créer de
« poches ». Dès que l’eau est un peu fraîche (inférieure à 20°C par exemple) le port d’une
protection du cou est indispensable (cagoule). Enfin, il existe des combinaisons
étanches -sans contact avec l’eau-, mais plus chères, et techniquement un peu plus
délicates à utiliser.
2. Évaporation
C’est un moyen efficace de perte calorique : la sueur. C’est le seul moyen en cas de
température ambiante supérieure à 35°C. Mais elle nécessite la présence d’air non saturé en
vapeur d’eau et en déplacement.
Ces conditions ne sont pas réunies en cas de port intempestif de la combinaison en plein
soleil ; l’air emprisonné se sature rapidement en eau alors que la combinaison sous le soleil
joue le rôle de radiateur efficace. La sueur ne s’évapore pas et l’organisme en produit de
plus en plus du fait de la montée de la température centrale, ce qui peut aboutir à une très
forte déshydratation et une hyperthermie.
3. Radiation
L’organisme reçoit des infra-rouges et en émet. Ces rayonnements sont réfléchis par les
miroirs (couvertures de survie, certaines combinaisons).