Échanges gazeux et préven2on des accidents toxiques Prépara&on niveau 2 Arnaud Mélèse - plouf@melese.com h@p://plouf.melese.com Version de novembre 2012
Échanges gazeux et préven2on des accidents toxiques Le système cardio- respiratoire Les échanges gazeux dans l organisme Intoxica&on à l azote : narcose Intoxica&on au dioxyde de carbone : essoufflement Oxygène : apnée et syncope hypoxique Intoxica&on à l oxygène : hyperoxie 2
Le système cardio- respiratoire Le cœur est une pompe qui anime la circula2on sanguine Le sang qui circule dans tout l organisme, apporte oxygène et nutriments aux cellules, et permet l élimina&on du gaz carbonique par les poumons et d autres déchets cellulaires par les reins La circula&on sanguine intervient dans la thermorégula2on Le système circulatoire peut être le siège des accidents de désatura2on L organisme con&ent 4 à 6 litres de sang et le cœur pompe environ 5 l/min au repos (~70 ba@ements) Le rythme cardiaque augmente à l effort (tachycardie), mais ralen&t avec le froid et à l immersion (bradycardie) 3
Le cœur Le cœur est un muscle cons&tué de 4 cavités, les oreille@es et les ventricules : cœur droit : OD et VD cœur gauche : OG et VG OG La cloison qui sépare les deux oreille@es est le foramen ovale* OD VG VD *voir le cours sur les ADD 4
Le cœur Le sang arrive au cœur par les oreille@es et le qui@e par les ventricules Le sang est représenté en rouge lorsqu il est riche en oxygène, et bleu lorsqu il est pauvre en oxygène et riche en dioxyde de carbone OD VD OG VG 5
La circula2on sanguine Le sang se charge d oxygène au niveau des poumons et arrive au cœur par l oreille@e gauche. PETITE CIRCULATION Poumons Il est alors propulsé dans la circula2on générale depuis le ventricule gauche. Une par&e de l oxygène est consommée par les cellules. Du dioxyde de carbone est produit et réacheminé au cœur via l oreille@e droite. OD OG VD VG Le ventricule droit renvoie le sang vers les poumons où il se décharge du dioxyde de carbone et se charge en oxygène. CIRCULATION GÉNÉRALE Tissus Organes Cerveau 6
Les échange gazeux : les gaz respirés L air qu on respire est composé d environ 80 % d azote et 20 % d oxygène. L oxygène (O 2 ) est un comburant du métabolisme cellulaire. Il est transformé en CO 2, en eau, et en énergie (chaleur). Il circule dans le sang principalement fixé à l hémoglobine. L azote (N 2 ) est inerte : il est inspiré et expiré sans par&ciper à des réac&ons. Il circule totalement dissous dans le sang. L air expiré con&ent du dioxyde de carbone (CO 2 ) qui est un déchet du métabolisme cellulaire. Il circule principalement dissous mais aussi fixé sur l hémoglobine. 7
Échanges gazeux : les gaz dans l organisme POUMONS +O 2 +N 2 Inspira&on POUMONS - CO 2 - N 2 SANG O 2 N 2 Circula&on Expira&on Circula&on SANG CO 2 N 2 CELLULES - O 2 +CO 2 Métabolisme 8
Échanges gazeux : mélanges gazeux et pressions par2elles Le physicien John Dalton a établi que la pression totale d un mélange gazeux est égale à la somme des pressions par&elles des gaz qui le cons&tuent Loi de Dalton Pression par&elle d un gaz dans un mélange : Pp = Pabs x %gaz Pression absolue (totale) du mélange gazeux : Pabs = Pp1 + Pp2 + À la surface, la pression absolue est de 1 bar : Pabs = 1 bar Comme l air est composé de 80 % de N 2 et de 20 % d O 2, on a : PpN 2 = Pabs x 80 % = 1 x 0,8 = 0,8 bar PpO 2 = Pabs x 20 % = 1 x 0,2 = 0,2 bar On retrouve bien Pabs = PpN 2 + PpO 2 = 1 bar 9
Échanges gazeux : influence de la profondeur À la surface, Pabs = 1 bar À 40 m, Pabs = 5 bars Loi de Henry Comme les quan&tés de gaz ven&lé sont plus importantes, ceux- ci se dissolvent plus dans l organisme 10
Toxicité des gaz En plongée, l organisme est confronté à des varia2ons importantes de la pression ambiante Pabs = 1 bar à la surface Pabs = 5 bar à 40 m Par conséquent la pression par2elle des gaz respirés varie aussi beaucoup PpO 2 = 0,2 bar PpO 2 = 1 bar à la surface PpN 2 = 0,8 bar PpN 2 = 4 bar à 40 m Or il existe des limites de tolérance de l organisme pour chacun de ces gaz Au- delà de ces limites, des accidents dûs à la toxicité des gaz peuvent survenir 11
Intoxica2on à l azote : la narcose Une forte quan&té d azote peut perturber le fonc&onnement des cellules nerveuses Le mécanisme serait un ralen&ssement de l influx nerveux Les personnes les plus sensibles peuvent ressen&r les effets dès 30 m On considère que tout le monde est narcosé lorsque PpN 2 > 5,6 bar PpN 2 = Pabs x %N 2 Pabs = PpN 2 %N 2 = 5,6 0,8 = 7 bar, soit 60 m 12
La narcose Symptômes souvent euphorie, parfois angoisse intense dialogue intérieur, parfois obsessionnel altéra&on de la mémoire immédiate sensa&ons anormales (picotements, goût de l air ) lenteurs des réac&ons... en surface, oubli de certains détails de la plongée Conduite à tenir pour soi : prévenir si perte de maîtrise, remonter un peu, les symptômes disparaissent si la narcose se prolonge, assister 13
La narcose Facteurs favorisants manque d expérience ou d accoutumance à la profondeur manque d entraînement méforme : fa&gue, surpoids stress, pas envie de plonger froid, faible visibilité descente rapide Préven2on augmenter progressivement la profondeur des plongées descendre lentement, sans vriller, avec des points de repère se redresser et ralen&r à par&r de 30 m se connaître, se surveiller, savoir refuser une plongée 14
L essoufflement : intoxica2on au CO 2 L essoufflement apparaît lors d un effort important, par exemple lorsqu on court un sprint Le rythme respiratoire s accélère et le volume pulmonaire augmente On récupère progressivement en cessant l effort et en se reposant 15
Mécanisme de l essoufflement Lors d un effort (ou lorsqu il fait froid), l organisme consomme plus d O 2, donc fabrique une grande quan&té de CO 2 On a une sensa&on d étouffement ou de «manque d air», on va donc chercher à inspirer plus d air ; c est l essoufflement Or ce reflexe d inspira&on n est pas s&mulé par le manque d O 2, mais par l augmenta2on du CO 2 dans le sang La récupéra&on d un essoufflement passe donc par la diminu&on du CO 2 sanguin, c est à dire par : la diminu&on de sa produc&on, arrêter les efforts son élimina&on, donc l expira2on 16
Mécanisme de l essoufflement EFFORT OU FACTEUR FAVORISANT RÉCUPÉRATION EXPIRATION INSUFFISANTE AUGMENTATION DU CO 2 SANGUIN EXPIRATION FORCÉE RÉFLEXE INSPIRATOIRE 17
L essoufflement Signes observés ou ressen2s Gêne respiratoire, sensa&on d étouffement Stress Augmenta&on du rythme ven&latoire Hyperven&la&on (chapelet de bulles) Risques Consomma&on excessive, risque de panne d air Mauvaise désatura&on, risque d ADD Agita&on Panique Syncope Mauvaises réac&ons, perte du détendeur Remontée rapide et risque de surpression pulmonaire Risque de noyade Même sans essoufflement manifeste durant une plongée, une mauvaise venblabon peut causer nausée et maux de tête (acbon du CO 2 ) 18
L essoufflement : conduite à tenir Signaler dès les premières sensa&ons, les premiers signes Assister le plongeur en difficulté Arrêter tout effort, calmer le plongeur Remonter de quelques mètres Insister sur l expira2on Arrêter la plongée et remonter en palanquée Contrôler le stock d air et faire les paliers nécessaires En surface, prévenir le Directeur de Plongée 19
Facteurs favorisants Efforts importants avant ou pendant la plongée Surlestage* Mauvaise ven2la2on : faible expira&on, apnée Dureté du détendeur + profondeur d immersion Combinaison ou gilet trop serré Stress Froid Mauvaise forme physique PolluBon de l air respiré 20
Préven2on de l essoufflement Choisir une combinaison ajustée mais pas trop serrée Sur le bateau, an&ciper la mise à l eau pour avoir le temps de s équiper sans précipita&on Modérer son lestage Éviter les efforts en surface et récupérer avant de s immerger (capelage surface, capelé avant l immersion) Être a@en&f à sa consomma&on et à celle des autres Ven&ler correctement, en insistant sur l expira2on An&ciper les efforts (courant) et adapter sa ven2la2on (profondeur) Être en bonne forme physique et mentale Après un essoufflement, ne pas redescendre, même si on a récupéré 21
Manque d oxygène : hypoxie Le cerveau est très consommateur d oxygène Si l organisme dispose d une quan&té d O 2 trop faible, il y a risque de perte de connaissance (protec&on) : c est la syncope hypoxique Cela peut se produire lors de plongées au recycleur ou en apnée En apnée, le risque est accru par l hyperven&la&on 22
Apnée et hyperven2la2on On a vu que c est le CO 2 qui déclenche le réflexe inspiratoire. L hyperven&la&on (répé&&on d inspira&ons et d expira&ons forcées) diminue ce taux, ce qui retarde l appari&on du reflexe inspiratoire. L apnéiste sent qu il peut rester plus longtemps au fond. Si le taux d O 2 devient trop faible avant que l apnéiste soit remonté, il y a syncope et risque de noyade. Le taux d O 2 sanguin diminue durant l apnée au fond, mais aussi pendant la remontée et une fois revenu en surface 23
Apnée et hypoxie Préven2on jamais d hyperven&la&on pas d apnée seul surveiller même après le retour en surface connaître ses limites et ne pas jouer avec ménager des temps de repos La syncope peut survenir aussi en piscine 24
Intoxica2on à l O 2 : hyperoxie L O 2 devient toxique pour le système nerveux quand sa pression par&elle est supérieure à 1,6 bar Quand le mélange respiré est de l air (20 % d O 2 ), la toxicité apparaît à par&r de 70 m environ, soit bien au- delà de la limite de la plongée Par contre, lorsqu on plonge au Nitrox, la quan&té d O 2 respirée (la PpO 2 ) est augmentée, donc la profondeur d évolu&on devient limitée Nitrox 32 : 40 m Nitrox 40 : 30 m Nitrox 36 : 34 m Oxygène pur : 6 m On bénéficie des bienfaits de la plongée au Nitrox dans des limites de profondeur plus restreintes qu avec de l air 25
Conclusion En plongée, contrairement à la surface, l organisme est confronté à des varia&ons importantes de la pression par2elle des gaz respirés Il doit s adapter à ces varia2ons, mais comme il présente des limites de tolérance pour chacun de ces gaz, des accidents peuvent survenir Ce sont des limites physiologiques, qui peuvent varier selon les individus et les condi2ons On doit connaître, an&ciper et respecter ces limites Pour se soustraire à certaines de ces limites, on peut faire varier la nature et la propor&on des gaz respirés : plongée aux mélanges Nitrox* et Trimix** * dès le niveau 1 ** à parbr du niveau 3 + Nitrox avancé 26
C est fini, merci! J Illustra2ons Constructeurs, Associa&on Freediving Safety 27