Milieu hyperbare : Plongée
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Milieu hyperbare : Plongée Milieu aquatique • Effet de l ’immersion : – Augmentation de la pression • 1 atm = 760 mmHg • augmentation de 1 atm tous les 10 m • A 10 m sous l’eau, la pression est équivalente à celle dans un puit sous terre de 6000m • Modification importante du volume pulmonaire en montée et descente dans l ’eau • Les liquides ne sont pas compressibles : – Les compartiments liquidiens ne sont pas modifiés en milieu aquatique (cœur, cerveau, sang, foie…) • Les gaz dissous dans les milieux liquidiens modifient leurs volumes : – Oxygène, azote, dioxyde de carbone • A 10 m la pression partielle des gaz est doublée • Le nombre de molécules de gaz dissous dans un compartiment augmente Dr. Michel Hunkeler Av. Gare 1 2000 Neuchâtel cours d’anatomie/physiologie CEP Université de Neuchâtel 2004-2005 1 Milieu hyperbare et système cardio-vasculaire • La pression extérieure augmente le retour veineux et diminue la charge de travail cardiaque • Le volume plasmatique augmente (diminution de l’hématocrite et de l’hémoglobine) • La fréquence cardiaque de repos diminue de 5-8 battements par minute en l’absence d’immersion du visage • L’immersion du visage augmente le ralentissement des battements cardiaques (phénomène réflexe) • Avec l ’immersion du visage, le rythme cardiaque peut diminuer de 60% (90% chez certains mammifères marins) • Le froid accentue ce phénomène • La plongée en eau froide augmente le risque de troubles de conduction cardiaque en ralentissant de manière extrême le rythme cardiaque Résistance gazeuse La densité gazeuse s’accroît avec la pression absolue. La pression respiratoire à délivrer par les muscles respiratoires comporte deux composantes : - la composante statique : ce sont les résistances élastiques et visqueuses des tissus de la cage thoracique et des poumons. Ces résistances sont indépendantes de la densité des gaz. - la composante dynamique résistive liée à la mise en mouvement des molécules de gaz dans les voies aériennes du sujet ainsi que dans les canalisations de l’appareil de plongée. Ces résistances sont dépendantes de la densité des gaz. Ainsi, à 30 mètres de profondeur, soit à une pression de 4 bars, les résistances dynamiques doublent par rapport à la surface. La résistance inspiratoire est légèrement plus faible que l’expiratoire. La loi de Henry établit que la quantité de gaz dissoute dans un liquide est directement proportionnelle à la pression partielle de ce gaz exercée au contact de l’interface air/liquide, à température constante. Dr. Michel Hunkeler Av. Gare 1 2000 Neuchâtel cours d’anatomie/physiologie CEP Université de Neuchâtel 2004-2005 2 Durant la compression, le gaz se dissout dans les tissus de façon exponentielle selon le temps. A l’inverse, lors de la diminution de pression, le gaz dissous va repasser en phase gazeuse selon une cinétique exponentielle. Lors de la décompression, des bulles apparaissent dans les tissus quand les gaz inertes qui s’y sont dissous quittent le liquide. Si la formation de ces bulles n’est pas trop excessive, elles seront éliminées par la respiration. Dans le cas contraire, leur présence en excès peut entraîner des accidents ischémiques aigus. A minima, ces bulles se comportent comme des corps étrangers qui réalise la maladie de décompression. Plongée en apnée • • • • • • • • • L’arrêt de l’apnée correspond au moment où l’on ne peut plus résister au réflexe inspiratoire Le stimulus du réflexe est le taux de CO2 dans le sang artériel Une hyperventilation avant l’apnée diminue le CO2 artériel et augmente la durée de l ’apnée Le risque de l ’hyperventilation : – Chute de la PO2 artérielle trop bas avant l’apparition du stimulus inspiratoire par l’élévation de la PCO2 – Trouble de conscience voir perte de connaissance sous l ’eau Une plongée en apnée à 1-2 m peut déjà provoquer une augmentation de pression sur les secteurs aériens de l’organisme (poumons, sinus, oreille moyenne…) Possibles douleurs des cavités (sinus, oreille moyenne) si les pressions ne sont pas équilibrées Douleurs abdominales liées à la compression des gaz abdominaux Douleurs dentaires Le masque peut entraîner une augmentation de la pression favorisant l‘apparition d ‘hémorragie sur le visage et les yeux Dr. Michel Hunkeler Av. Gare 1 2000 Neuchâtel cours d’anatomie/physiologie CEP Université de Neuchâtel 2004-2005 3 Plongée autonome à l ’air • Crée en 1943 • Pour permettre la respiration alors que le thorax est immergé, le gaz doit être pressurisé à un niveau équivalent à celui de la pression extérieure • Plus la plongée est profonde, plus le débit d’air exigé pour équilibrer les pressions augmentent • Un réservoir standard est vidé en quelques minutes à 70 m, en 30-40 minutes à 6-7 m • Lors de la plongée avec un appareil respiratoire, la pression des gaz dans les poumons est toujours égale à la pression extérieure • L’appareil respiratoire entraîne une augmentation du travail respiratoire de 10% Plongée: Accidents • Problèmes: augmentation des pressions partielles des gaz dans les différents compartiments de l’organisme • Accumulation de CO2, O2, azote • Diminution des gradients de pression partielle en CO2 entre les alvéoles et le sang, diminuant l’élimination du CO2 Oxygène • L’oxygène est toxique à des pressions partielles de plus de 300 mmHg • Avec une PO2 élevée, la saturation en O2 de l ’hémoglobine veineuse est augmentée, le CO2 ne peut plus être éliminé Dr. Michel Hunkeler Av. Gare 1 2000 Neuchâtel cours d’anatomie/physiologie CEP Université de Neuchâtel 2004-2005 4 • Lorsque la PO2 veineuse est doublée, les vaisseaux cérébraux présentent une vasoconstriction pouvant aboutir à des troubles visuels, une respiration rapide et superficielle, des convulsions, un œdème pulmonaire Accident de décompression • L ’augmentation des pressions partielles en Azote accroît la teneur du sang et des tissus en azote • Si le plongeur remonte trop rapidement, l’excès d ’azote ne peut pas être éliminé • L ’azote est alors piégé sous forme de bulles gazeuses dans le système circulatoire et les tissus • Les bulles d ’azote provoquent : – des douleurs articulaires – des emboles • Le traitement : – caisson de compression: permet la redissolution de l ’azote – puis décompression lente • Des tables permettent d ’éviter ces accidents (tables de décompression) pour permettre l ’élimination des gaz dissous La narcose à l ’azote • • • • • • • L’azote n’a pas d ’effet à l’air ambiant, il n’est pas échangé au niveau pulmonaire En plongée, il pénètre dans l’organisme et se comporte comme un anesthésique Effet d’autant plus important que la pression partielle d’azote est élevée Effet équivalent à la consommation d’alcool Une plongée à 15m correspond à l’absorption d ’un verre de Martini A partir de 30 m peuvent apparaître des erreurs de jugement (ivresse des profondeurs) On utilise des mélanges de gaz enrichis en hélium pour les plongées profondes Pneumothorax spontané • L ’inhalation de gaz pressurisés peut provoquer des lésions pleuro-pulmonaires si le gaz n’est pas expiré suffisamment à la remontée • Il y a un risque de dilatation des alvéoles pouvant aller jusqu’à la rupture • Les bulles de gaz peuvent également créer des emboles qui obstruent les vaisseaux sanguins • Prévention: – garder la bouche ouverte lors de la remontée et expirer régulièrement Dr. Michel Hunkeler Av. Gare 1 2000 Neuchâtel cours d’anatomie/physiologie CEP Université de Neuchâtel 2004-2005 5 Plongée: Divers • L ’eau est un bon conducteur de chaleur, contrairement à l ’air. • On se refroidit plus vite dans l ’eau que dans l ’air (25x plus rapidement) • Nécessité d’utiliser des combinaisons Plongée: vision • La vision est modifiée : réfraction, réflexion, absorption, diffusion. • L’indice de réfraction est modifié et l’image se forme derrière la rétine. Elle est floue • Avec le masque, les rayons lumineux en traversant successivement l ’eau, la vitre du masque et l ’air, les objets paraissent agrandis dans un rapport de 4/3 • Les rayons lumineux sont en partie réfléchis à la surface de l’eau, diminuant la visibilité et les contrastes • L’intensité de la lumière diminue avec la profondeur • L ’eau joue le rôle de filtre optique et les couleurs disparaissent avec la profondeur • Dispersion des rayons lumineux plus rapide dans l’eau que dans l’air Plongée: audition • Dans l ’eau, les sons produits sont très bien conduits, plus rapidement que dans l’air (1500 m/s conte 300m/s) • Sous l’eau, il est difficile de savoir si la source est proche ou éloignée • Sous l’eau, le bruit est non seulement transmis par l’oreille mais aussi par toute la boite crânienne • Un son produit hors de l ’eau perd sa puissance en pénétrant dans l’eau Accident de plongée : Dr. Michel Hunkeler Av. 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