La plongée sous-marine met le corps à rude épreuve et lui impose de fortes pressions lorsque la descente se fait à de grandes profondeurs. Il est donc indispensable de respecter des paliers de décompression pour que le corps s’habitue aux changements de pression. La décompression repose sur la gestion de l’azote dissous dans les tissus sous pression, principe central pour la santé en plongée sous-marine. Pour comprendre ces phénomènes, il faut d'abord analyser la physique des gaz en milieu hyperbare.
Les principes physiques de la pression et de la solubilité des gaz
Le gaz dans les cavités du corps comme les poumons, les sinus, l’oreille moyenne et l’intestin est comprimé pendant la descente et se dilate pendant la remontée. Par exemple : un volume de gaz intra-thoracique de 6 litres serait comprimé à 2 litres à 20 mètres de profondeur (3 bars) et 1,5 litres à 30 mètres de profondeur (4 bars). La pression partielle d’un gaz est proportionnelle à l’augmentation de la pression ambiante. En surface, la pression partielle de l’azote (PpN2) est de 0,78 bar et l’oxygène (PpO2) est de 0,209 bar avec de petites contributions d’autres gaz.
Le volume d’air présent dans les poumons est inversement proportionnel à la pression ambiante. Lors d’une descente, un plongeur est soumis à une certaine pression et plus il plongera en profondeur et plus cette pression sera élevée. Cette pression n’a pas de réelles incidences sur la majeure partie du corps qui est composée de liquides et de solides incompressibles. Cependant, l’air présent dans les différentes cavités est affecté par cette pression. Lors de la remontée, la pression diminue et l’air présent dans les poumons se dilate. Si le plongeur remonte trop rapidement, la pression pulmonaire peut entraîner de graves lésions.
Sachez également que la pression provoque la dissolution de l’azote présent dans le sang. Plus le plongeur descend et plus son sang se charge d’azote dissous. S’il remonte doucement vers la surface, la pression diminue progressivement, l’azote reste soluble et est rejeté par les poumons au moment de la respiration. Si la remontée est trop rapide, la pression diminue trop vite et l’azote s’échappe sous forme de bulles pathogènes. Le plongeur risque alors un accident de décompression.
Ventilation, circulation et échanges gazeux
Dans le corps humain, la plupart des tissus n'ont pas de surface d'échange avec l'air, l'échange gazeux avec l'atmosphère se fait essentiellement par l'intermédiaire du sang, le sang échangeant à son tour des gaz avec l'atmosphère par les alvéoles pulmonaires. Il y a plusieurs surfaces d'échange gaz/tissus possibles : les poumons bien sûr, mais aussi la peau et toutes les cavités sèches du corps humain (sinus, oreille moyenne…). Nous pouvons donc négliger le rôle des cavités sèches pour le plongeur sportif à l'air. Le rôle de la peau n'est lui pas totalement négligeable dans certains accidents particuliers. En effet dans le cas de plongée en vêtements secs ou de compression en caisson, la peau et particulièrement sa couche grasse dissout directement l'azote de l'air ambiant, ce qui favorise les accidents cutanés.
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Le gaz pénètre dans les poumons lors de l'inspiration. Le gaz "frais" diffuse dans les alvéoles des poumons. Le sang artériel chargé en gaz irrigue les tissus et cède du gaz dissous à ceux qui ne sont pas encore aussi chargés que lui. Les quantités de gaz dissoutes dans les différents tissus et la facilité avec laquelle ils vont désaturer dépend fortement de la circulation sanguine dans ces tissus. Tous les paramètres influant sur la circulation influeront sur les risques d'accident de décompression. On peut citer entre autre, le froid, l'effort, la fatigue, la qualité de la ventilation. Prenons par exemple, un plongeur qui commence sa plongée en ayant chaud et en palmant énergiquement : il sature vite et beaucoup. À l'inverse, aux paliers il se gèle et ne bouge pas : il désature beaucoup moins vite. Cette dissymétrie peut suffire à causer un accident de décompression.
La dynamique des bulles et la maladie de décompression
À partir du moment où il y a eu apparition de bulles il n'y a plus de possibilité de retour à une décompression normale : nous ne sommes pas dans une bouteille d'eau minérale, mais dans un organisme vivant, les bulles ne vont pas remonter à la surface mais se bloquer à divers endroits et provoquer divers troubles. La tension superficielle est une force de rétraction qui existe à la surface de tout liquide en contact avec un gaz. Dans une bulle, la pression due à la tension superficielle devient très grande quand le volume de la bulle est très petit.
On peut distinguer deux étages dans les troubles causés par les bulles : les troubles résultant de l'action mécanique directe des bulles et ceux dus aux réactions biologiques de l'organisme face à ces corps étrangers. Les bulles obstruent mécaniquement les vaisseaux sanguins ce qui prive les tissus d'oxygène, d'évacuation des déchets et d'élimination de l'azote (ischémie). Les bulles abiment les parois des vaisseaux sanguins, soit en se dilatant à l'intérieur de ceux-ci, soit en passant du tissu vers le vaisseau à travers la paroi. L'encombrement de la circulation pulmonaire ralentit l'élimination de l'azote par les poumons et favorise une hypoxie générale. Les tissus graisseux étant particulièrement aptes à se charger en azote, les lésions seront particulièrement importantes dans ceux-ci.
Avec l'ischémie et l'encombrement de la circulation pulmonaire on voit se dessiner un cercle vicieux de décompression anormale : les bulles gênent la désaturation, la mauvaise désaturation crée des bulles. Le corps et en particulier le sang va déclencher ses mécanismes de réparations : chaque bulle sera traitée un peu comme une blessure et entourée d'une coque de sang coagulé (agrégation plaquettaire). Cette agrégation plaquettaire dans le corps va accroître les obstructions dues aux bulles, freiner les échanges des bulles avec les tissus et gêner leur redissolution lors du traitement thérapeutique.
Gestion des paliers de décompression et sécurité
Le palier de décompression est le temps passé à une certaine profondeur afin de réduire le taux d’azote ou d’hélium restant dans les tissus humains. Il permet au corps de décompresser et évite ainsi les accidents de décompression. La profondeur et le temps de chaque palier de décompression varient en fonction du temps passé sous l’eau et de la profondeur atteinte. Si le plongeur a accumulé beaucoup d’azote pendant la plongée, il devra marquer une ou plusieurs pauses au moment de la remontée. Si vous plongez pendant 30 minutes à une profondeur de 20m il n'est pas nécessaire de faire de palier de décompression. Il est conseillé cependant d’effectuer en fin de plongée un palier de 3 minutes à 3m de profondeur. Le respect des paliers de décompression détermine la sécurité des plongées profondes et la protection neurologique des plongeurs.
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Un palier de sécurité est une procédure standard en plongée sous-marine pour toutes les plongées de plus de 10 mètres. Un palier profond est un arrêt de 30 à 60 secondes à 50 % de la profondeur maximale de votre plongée, tandis qu’un palier de sécurité est un arrêt à 5 mètres pendant au moins 3 minutes à la fin de chaque plongée. Les paliers de sécurité ralentissent considérablement la remontée d’un plongeur à la surface, ce qui laisse le temps à l’excès d’azote accumulé dans notre sang et nos tissus de se dissoudre hors de notre corps.
En ce qui concerne la position du corps d’un plongeur pendant un palier de sécurité, aucune étude concluante ne suggère qu’une position verticale ou horizontale est meilleure que l’autre. Indépendamment de ces légères variations, en fin de compte, tout se résume à la préférence personnelle du plongeur et aux conditions. Établir une flottabilité neutre en expirant rendra votre palier de sécurité plus facile. Les 5 derniers mètres sont en fait la partie la plus dangereuse de la colonne d’eau. C’est là que se produit le plus grand changement de pression et c’est notoire pour les blessures dues à la surpression pulmonaire ou à l’accident de décompression. Après avoir terminé votre palier de sécurité, remontez LENTEMENT à la surface en maintenant un taux d’ascension sûr de 9 mètres par minute.
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