Physiologie et anatomie.

Niveau 4 Apnée
Mandelieu décembre 2011
Anatomie, Physiologie et Physique
appliquées à la plongée libre
Fabrice DUPRAT
Niveau 4 Apnée
Mandelieu décembre 2011
PHYSIOLOGIE ET ANATOMIE
L’oreille.
L’oreille



L’oreille externe : pavillon et conduit auditif.
L’oreille moyenne : comprise entre le tympan et
la fenêtre ovale (ou l’on trouve les osselets
Marteau-Enclume-Etrier). Les sons sont
transmis par leur intermédiaire à l’oreille interne.
L’oreille interne : cavité creusée dans la boîte
crânienne, 2 fonctions. Équilibration (par les
trois canaux semi-circulaires) et audition (par la
cochlée ou limaçon).
Les sinus.
Les sinus.



Les os de la face sont creusés de cavités : les
sinus.
Ils sont naturellement ouverts et perméables.
Dans les cas de rhume, sinusite, angine, allergie,
il existe un gonflement de la muqueuse nasale
qui peut obstruer ces canaux et l’équilibre de
pression ne se fait plus.
Les voies aériennes.
Les Voies Aériennes Supérieures.

1.
2.
3.
Fosses nasales :
Filtrent l’air (poils et muqueuse).
Réchauffent l’air.
Humidifient l’air.

1.
2.
Pharynx :
Rôle de défense de l’organisme
(amygdales et végétations).
Tri entre l’air et les aliments
(luette et de l’épiglotte).
Larynx :
les cordes vocales.

Les voies aériennes inférieures.

1.
2.
Trachée :
Conduit rigide.
Muqueuse avec des cils et
du mucus.

1.
2.
3.
Bronches et bronchioles :
Deux bronches souches.
Division de deux en deux
pour donner des
ramifications de plus en
plus étroites : bronchioles.
L’ensemble constitue la
partie non fonctionnelle de
l’appareil respiratoire soit
l’espace mort.
Les voies aériennes inférieures.

Les alvéoles :
Lieu des échanges gazeux entre l’air alvéolaire et le sang.

Les poumons :
Entourés d’une double enveloppe :
la plèvre.
Mécanique ventilatoire.

Les muscles ventilatoires : trois groupes définis par la direction
de leur fibres.
1.
2.
3.
Muscles transverses : perpendiculaires à l’axe du
rachis, il s’agit du diaphragme, principal muscle
inspirateur.
Muscles obliques : les fibres croissent en haut et en
bas le rachis. Ce sont les intercostaux inspirateurs et
expirateurs.
Muscles verticaux : les muscles paravertébraux et les
grands droits de l’abdomen.
Mécanique ventilatoire.
Mécanique ventilatoire.

1.
2.
3.
4.
Temps inspiratoire :
Le diaphragme s’abaisse.
Les côtes se soulèvent.
Augmentation du volume
pulmonaire.
Soit 16 à 20 inspirations par
minute avec ½ litre.

1.
2.
3.
4.
Temps expiratoire :
Réaction consécutive à
l’inspiration.
Relèvement du diaphragme
et abaissement des côtes
Mouvement passif.
Il est rejeté 79% d’azote
saturé en vapeur d’eau, 17%
d’O2 et 4% de CO2.
Les volumes pulmonaires.




Le volume courant : est celui de l’inspiration ou de
l’expiration courante soit VC=0,5 litre.
Le volume de réserve expiratoire : est le volume d’une
expiration forcée pratiquée à la fin d’une expiration
courante soit VRE=1,2 litre.
Le volume de réserve inspiratoire : est le volume d’une
inspiration forcée pratiquée à la fin d’une inspiration
courante soit VRI=2,5 à 3,5 litres.
Le volume résiduel : est le volume que l’on ne peut
rejeter des poumons soit VR=1,3 litres.
Les volumes pulmonaires.




Capacité pulmonaire totale : VC+VRE+VRI+VR.
Capacité vitale: VC+VRE+VRI.
Capacité inspiratoire : VC+VRI.
Capacité résiduelle fonctionnelle : VRE + VR.
Etirements spécifiques à l'apnée

http://www.club-orca.fr rubrique "Infos membres/Formations"
Régulation de la ventilation.

Le circuit d’exécution : il entretient et assure la
périodicité des cycles ventilatoires en fonction des
ordres reçus.
1.
Le centre nerveux : le bulbe rachidien (centre réflexe).
Les nerfs moteurs : partant du bulbe vers le diaphragme et les
muscles élévateurs des côtes.
Les nerfs sensitifs : nerfs sensitifs de la paroi des alvéoles
pulmonaires, par la voie des nerfs pneumogastriques.
2.
3.
Il est ainsi constitué un circuit nerveux dont le
fonctionnement rythmique provoque l’alternance
inspiration-expiration.
Application: Importance de la position de la tête
Régulation de la ventilation 2.

1.
2.
3.
Le deuxième circuit de commande :
Supra-bulbaire, c’est le cerveau.
Stimuli nerveux réflexes : récepteurs cutanés et les
capteurs des muqueuses.
Stimuli humoraux : par la circulation sanguine qui
véhicule des éléments chimiques tels que le CO2, des
hormones… la variation de PH.
La circulation




Les vaisseaux sanguins.
Le sang.
La circulation sanguine
Le cœur.
Les vaisseaux sanguins.

Artères : vaisseaux élastiques, contractiles. Le sang
circule du cœur aux organes.

Capillaires : artères et veines, lieux des échanges entre
les tissus et le sang.

Les veines : vaisseaux peu élastiques, avec des valvules
anti-retour. Progression du sang des organes vers le
cœur.
Composition.





Globules rouges (ou hématies) : fixent de
manière réversible l’O2 et le CO2.
Globules blancs (ou leucocytes) : défense de
l’organisme.
Plaquettes (ou thrombocytes) : rôle dans la
coagulation.
Plasma : élément liquide (92% d’eau).
Le volume sanguin total est égal à 7 à 8% du
poids corporel (soit 1/13).
Fonction du coeur.

Pompe aspirante et refoulante.

Les contractions rythmiques chassent le sang
dans les artères.

Au repos, le rythme est de 60 à 75/ minute, ce
qui met en circulation 6 l de sang /minute.
NOTIONS DE PHYSIQUE ET
APNEE
Notion de pression



La Pression = Force / Surface
La pression atmosphérique (P.atm) varie avec
l’altitude.
Au niveau de l’eau 760 mmHg ou 1 bar.
Les variations de pression en
plongée.

Les variations de pression en
milieu aérien sont très faibles.

Le milieu liquide est
incompressible, une
augmentation de pression
enregistrée sera directement
proportionnelle.

À la surface, une colonne
d’eau de 10 m exerce une
pression égale à 1 bar. C’est
la pression atmosphérique.

La conséquence : un
plongeur supporte tous les 10
mètres une pression
supplémentaire de 1 bar qui
s’ajoutera à la pression
atmosphérique.
La flottabilité


Le principe d’ARCHIMEDE: tout corps plongé dans un
liquide reçoit une poussée de bas en haut égale au poids
du liquide déplacé.
La notion de poids est remplacée dans et sous l’eau par
celle de poids apparent ce qui donne :
Poids apparent = Poids réel – Poussée d’Archimède
Toujours ARCHIMEDE
Poids réel > poussée archimède :
poids apparent Positif = flottabilité négative.
On coule….

Poids réel = poussée archimède :
poids apparent Nul = flottabilité neutre.
On se maintient à la surface…

Poids réel < poussée archimède :
poids apparent Négatif = Flottabilité Positive.
On a du mal à faire le canard…

Application: le lestage




Le poids apparent dans l’eau dépend du volume de l’apnéiste
La combinaison augmente le volume donc la flottabilité
Le lest compense ou non la flottabilité de la combinaison
Les variations de pression (de profondeur) modifient le volume de l’apnéiste donc
son poids apparent
La compressibilité des gaz
La loi de BOYLE MARIOTTE :
A température constante, le volume d’un gaz est
inversement proportionnel à la pression qu’il
reçoit.
 Le produit de la pression par le volume est
constant : P*V = Constante.

Conséquences de Boyle et
Mariotte



Quand la pression augmente, le volume de gaz
diminue.
Lestage.
Les accidents barotraumatiques.
Composition de l’air

20,90 % d’oxygène (O2).
79,00 % d’azote (N2).
0,03 % de dioxyde de carbone (CO2).
0,07 % de gaz rares

On retiendra 21% d’O2 et 79 % de N2.






L’oxygène est le gaz vital :c’est un carburant.
L’azote est l’agent de transport, il est neutre :
c’est un diluant.
Le dioxyde de carbone (toxique à grande dose) :
c’est l’excitant des centres respiratoires.
La dissolution des gaz dans les
liquides.


La loi de HENRY : la quantité d’un gaz dissout dans un
liquide est directement proportionnelle à la pression
que le gaz exerce sur le liquide et ce à température
donnée.
La conséquence est le risque de TARAVANA qui est
l’accident de décompression. Pour éviter cela, il est
important de limiter le nombre de descentes soit en
réduisant la fréquence soit en limitant la profondeur.
Application: pression artérielle partielle en O2 et CO2
paCO2
paO2
0,21
Seuil d'hypoxie
(syncôpe)
Seuil de rupture d'apnée
Temps
Les pressions partielles et la loi de Henry
Loi de Henry:
Dissolution d'un gaz = fonction (Ppartielle, t°)
L’optique et le son





La vision :
En dehors du masque (qui
engendre des déformations)
Champ visuel rétréci.
Les objets semblent
rapprochés (3/4 d.réelle).
Les objets sont grossis
(*4/3).

L’audition :

Le sons se propagent plus
vite dans l’eau que dans l’air
Son et lumière dans l’eau

La vision :


Champ visuel rétréci par le masque
Les objets semblent rapprochés (3/4 distance réelle)
Les objets sont grossis (4/3 de la taille réelle).

L’audition :

Le sons se propagent plus vite (1500 m/s) (dans l’air 330m/s)
