Tout est dans le titre. Avant de commencer, je tiens à dire que cet article n'est ni une formation Nitrox, ni une recommandation sur la façon de plonger au Nitrox. Cet article ne traite pas de la plongée au Trimix ni des mélanges de décompression TriOx, surOxygénés, Nitrox ou Oxygène pur. Nous parlons ici de plongées avec une mono bouteille dans le dos et sans bloc de décompression. Mais qu'entendons-nous alors par plongées profondes au Nitrox ? Des plongées dans la zone 40 - 60 mètres avec des PpO2 supérieures à 1.6. Vous avez déjà essayé ? Le décor étant planté, il serait intéressant d'avoir un retour d'expériences de votre part et d'échanger sur ce sujet dont personne ne parle ou n'ose parler.
Le paradoxe de l'hyperoxie et les limites réglementaires
1.6 c'est la Loi ! Circulez, y'a rien à voir ! Et si en restant en deçà de cette limite, nous nous privions d'effets bénéfiques pour notre sécurité !? Cet article s'adresse avant tout aux plongeurs confirmés et moniteurs qui malgré eux sont devenus des "traumatisés du Nitrox" ou plutôt des traumatisés de l'hyperoxie ! Aussi, je vais vous épargner les éternels paragraphes "Qu'est ce que le Nitrox" ou "Avantages / inconvénients de la plongée au Nitrox", "bla bla bla, bla bla bla" … 1.6 ! Je me souviens encore de ce plongeur niveau 4 que j'ai vu remonter rapidement en surface "en grillant" tous ses paliers car il venait de s'apercevoir qu'il était à 45 mètres en respirant du Nitrox 32, sans doute effrayé par l'idée de faire une hyperoxie !
Pourquoi ? Sans doute parce que durant les formations Nitrox on passe beaucoup plus de temps à vous parler de toxicité de l'Oxygène et de la crise convulsive qu'à développer les bénéfices du Nitrox sur la saturation en Azote … Dans ce domaine, comme ailleurs, l'ignorance nous fait faire parfois n'importe quoi. N'importe quel plongeur ou moniteur de plongée formé au Nitrox a ce chiffre bien en tête. Tremblez mes amis ! Dépassez cette limite et c'est la mort assurée ! Hyperoxie, voilà le maître mot des formations Nitrox. Cette limite est même ramenée à 1.4 au sein de certaines fédérations ou organismes de plongée. Mais est-ce vraiment dangereux de dépasser cette limite de 1.6 bar de PpO2 ? Est-ce illégal ? Mieux, est-ce bénéfique pour la sécurité du plongeur ? Côté réglementation, en France la plongée étant régie par le Code du Sport, tout comme rouler à 140 km/h sur l'autoroute, c'est effectivement illégal de dépasser 1.6 de PpO2 en plongée.
Physiologie et mécanismes du stress oxydatif
Du point de vue de la santé, sur le plan strictement médical, respirer de grandes quantités d'Oxygène crée du stress oxydatif et provoque un vieillissement prématuré de nos cellules à cause des radicaux libres ainsi libérés qui vont modifier les protéines ainsi que les lipides. La formation des différents radicaux libres est un mécanisme complexe, d'origine cytoplasmique et mitochondrial. Cependant, nous produisons des radicaux libres en permanence même en étant confortablement installé dans notre fauteuil devant une bonne série Netflix ! En plongée, du fait de la respiration sous pression, même en plongeant à l'Air, il est probable que nous produisons déjà plus de radicaux libres qu'en surface. Mais tout est question de quantité et de temps d'exposition. En course à pied par exemple, il est admis que courir en endurance fondamentale pendant 40 minutes est bénéfique pour la santé alors que faire un marathon crée beaucoup de stress oxydatif. Aussi, en plongeant au Nitrox avec de fortes PpO2, nous allons produire plus de radicaux libres qu'en plongeant à l'Air. Mais lors des formations Nitrox lorsque l'on vous dit que dépasser 1.6 bar de PpO2 est dangereux, on ne parle pas de vieillissement cellulaire mais bien d'hyperoxie.
Lorsqu'on étudie en biologie les échanges entre le gaz contenu dans les poumons et le sang, on se focalise généralement sur le dioxygène et le CO2. Toutefois, une partie du gaz contenu dans les poumons se dissout automatiquement dans le sang. Cela est vrai pour le dioxygène, le CO2 et le diazote. Or, en plongée, la pression augmente d'un bar tous les 10 mètres environ. Lors d'une plongée, la quantité d'azote présente dans le sang et dans les tissus augmente. La quantité d'azote dissout à saturation dépend de la pression partielle via la loi de Henry.
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Analyse critique de la tolérance à l'oxygène
On peut se demander d'où vient cette limite d'une PpO2 de 1.6 bar ? Pour ceux d'entre nous qui sont coutumiers d'analyses et critiques médicales, il faut reconnaître que dans ce domaine, rien ne nous éclaire sur la toxicité de l'oxygène chez le plongeur loisir. En 1878, Paul Bert, médecin et Professeur de physiologie fut le 1er à décrire la crise convulsive de l'hyperoxie chez des pinsons qu'il exposa à 15 Atmosphères en leur faisant respirer de l'Air. Cette crise porte aujourd'hui le nom "d'effet Paul Bert". Mais quelle valeur scientifique peut-on octroyer à cette expérience ? Si ce n'est que des oiseaux convulsent à 3.15 de PpO2. Et qui aurait pour idée de plonger à 3.15 bar de PpO2 à l'Air (140 mètres) !? Aucun plongeur tek en tous cas … La limite de 1.6 nous ne la devons donc pas à Monsieur Bert.
En fait, les principales études sur le sujet datent des années 50 et ont été conduites principalement par la marine Anglaise et Américaine sur des plongeurs de combat en exercices intenses, respirant de l'Oxygène à 100% sur des durées longues et à des profondeurs allant jusqu'à 13.5 mètres, soit 2.35 de PpO2. Vers 1980, l'US Navy montra qu'en dessous de 1.76 de PpO2, la probabilité d'hyperoxie était faible et qu'en dessous de 1.3 le risque était quasi nul. Mais ces études ont été une nouvelle fois réalisées avec des plongeurs de combat en exercices intenses, avec 100% d'oxygène et durant plusieurs heures. Malheureusement personne n'a encore étudié la toxicité de l'oxygène sur des plongeurs loisirs respirant du Nitrox à des PpO2 élevées pendant quelques minutes.
Ce qu'il ressort des études de la Royal Navy et de l'US Navy :
- Le temps d'exposition à des PpO2 élevées est un facteur déterminant de la crise convulsive.
- Il y a une variation individuelle pour la tolérance à l'Oxygène.
- Le milieu humide diminue la tolérance à l'Oxygène et le milieu humide froid (moins de 9°) encore plus.
- L'exercice intense diminue la tolérance à l'Oxygène.
- La rétention de CO2 diminue la tolérance à l'Oxygène.
La gestion dynamique du CNS Clock
En analysant de façon objective toutes ces études, on se rend compte que le CNS Clock, donc la durée d'exposition à différentes PpO2 est bien plus déterminant que la PpO2 en elle-même. Aussi, un plongeur descendant à 60 mètres avec une mono bouteille 15 litres dans le dos et en respirant un Nitrox 32 ne va guère rester plus de 5 minutes à 2.24 de PpO2. Je connais pas mal de plongeurs étrangers qui réalisent ce type de plongées régulièrement sans problème. De plus, pour accroître leur sécurité, ils laissent leurs ordinateurs à l'Air tout en respirant du Nitrox 32. Cela permet de faire croire à l'ordinateur que vous inhalez plus d'Azote que ce vous en respirez réellement. Bien entendu cette technique nécessite d'avoir une bonne maîtrise technique car de fait, les informations de PpO2 et CNS Clock fournies par l'ordinateur seront erronées. Mais est-ce vraiment un problème ? En oxygénothérapie hyperbare on utilise aussi des fortes PpO2 sur des séances qui durent généralement 90 min. Ainsi, selon les indications, on vous fera respirer de l'oxygène à des PpO2 comprises entre 2.5 et 3 bar pendant 60 min. Certes c'est sous surveillance médicale et le milieu sec améliore la tolérance à l'oxygène.
Évaluation des risques : Narcose, Essoufflement et ADD
Pour répondre à la question des bénéfices, il convient de développer les principaux risques de la plongée profonde. La narcose : J'ai souvent entendu des moniteurs dire à leurs élèves qu'avec du Nitrox on était moins narcosé par rapport à la même plongée à l'Air. C'est tout à fait inexact. Dans un mélange Nitrox il y a moins d'Azote que dans l'Air mais cet Azote est remplacé par de l'Oxygène. Personne n'a jamais démontré que l'Oxygène était moins narcotique que l'Azote. Pour avoir un mélange moins narcotique que l'Air, il faudrait remplacer cette fraction d'Azote par de l'Hélium. Cela s'appelle du Trimix mais ce n'est pas le sujet de cet article.
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L'essoufflement : A 60 mètres de profondeur, l'Air est 7 fois plus dense qu'en surface. Cela fatigue énormément les muscles respiratoires. L'Oxygène ayant une densité légèrement supérieure à l'Azote, ce risque est même un peu accentué avec du Nitrox. Certes la différence de densité entre un Nitrox 32 et l'Air est quasi nulle mais sur le plan strict de l'essoufflement, la préférence sera donnée à l'Air.
L'Accident De Décompression (ADD) : Je pense que tout le monde sera d'accord sur ce point. Toutes choses égales par ailleurs, plus on va profond plus le risque d'accident de décompression est élevé. Prenons l'exemple de 2 plongées successives avec un intervalle de surface d'environ 3 heures. La 1ère à une profondeur de 60 mètres et la 2ème à 50 mètres. Tout en respectant les paliers édictés par votre ordinateur ou même ceux de vos tables de plongée françaises, oseriez-vous faire ces plongées à l'Air ? Personnellement je ne m'y risquerais pas ! Mais au Nitrox 32, avec des PpO2 élevées, vous imaginez les avantages sur votre Gradient d'Azote ? Si de plus vous laissez votre ordinateur à l'Air, vous améliorez encore plus votre sécurité sur le plan de l'ADD. Je connais pas mal de plongeurs qui réalisent régulièrement ce genre de plongée au Nitrox 32 sans aucun problème.
Le paradoxe de l'oxygène : ami et ennemi
Vous étudiez pour votre PADI Divemaster et quelqu'un mentionne la « toxicité de l'oxygène » et soudain vous êtes perdu. Attendez, l'oxygène n'est-il pas un bon élément ? La substance qui nous maintient en vie ? Comment quelque chose dont nous ne pouvons littéralement pas vivre peut-il devenir toxique sous l'eau ? Bienvenue dans l'un des paradoxes les plus importants de la plongée - où le gaz qui maintient la vie peut aussi causer des convulsions sous-marines si vous n'êtes pas prudent. Décortiquons pourquoi trop d'une bonne chose peut définitivement vous tuer, et pourquoi comprendre les pressions partielles n'est pas seulement de la théorie - c'est une connaissance qui peut vous sauver la vie !
À pression atmosphérique normale, respirer de l'oxygène pur est en fait bénéfique (pensez à l'oxygénothérapie médicale). Mais comprimez ce même oxygène sous l'eau, et il se transforme en potentiel tueur. Quand nous parlons de toxicité de l'oxygène, nous ne parlons pas du pourcentage d'oxygène dans votre mélange gazeux - nous parlons de la pression partielle de l'oxygène (PPO2). C'est là que la loi de Dalton revient hanter vos souvenirs. En surface, l'air contient environ 21% d'oxygène à 1 atmosphère de pression, nous donnant une PPO2 de 0,21 bar. Votre corps est parfaitement satisfait de cette quantité. Mais descendez ce même air à 30 mètres (4 atmosphères), et soudain vous respirez de l'oxygène à une pression partielle de 0,84 bar. Encore gérable, mais on entre dans la zone où votre corps commence à s'en apercevoir. La toxicité de l'oxygène du Système Nerveux Central est la plus sérieuse - le type qui peut causer des convulsions sous l'eau. Quand la pression partielle de l'oxygène devient trop élevée, elle commence à interférer avec l'activité électrique normale de votre cerveau. Imaginez vos neurones comme étant surstimulés au point où ils commencent à s'activer de manière aléatoire.
Symptômes et prévention de la toxicité
Avant que la toxicité CNS complète ne se déclenche, votre corps vous donne généralement quelques signes d'avertissement : problèmes de vision (vision tunnel, flou), problèmes d'oreilles (bourdonnements, changements d'audition), nausée, tremblements (surtout muscles faciaux), irritabilité, vertiges, convulsions. Si vous ressentez l'un des six premiers symptômes en profondeur, il est temps de réduire votre pression partielle d'oxygène immédiatement - soit en remontant, soit en passant à un mélange avec moins d'oxygène si vous faites de la plongée technique.
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Il existe également une toxicité pulmonaire de l'oxygène - des dommages aux tissus pulmonaires causés par une exposition prolongée à des pressions partielles d'oxygène élevées. C'est davantage une préoccupation pour les plongeurs techniques effectuant de longs paliers de décompression ou les personnes en traitement hyperbarique médical. Les symptômes incluent une sensation de compression thoracique, une toux et une capacité pulmonaire réduite.
Fondements mathématiques et planification opérationnelle
La profondeur maximale d'utilisation (PMU) est votre calcul de sécurité. Chaque mélange nitrox a une PMU basée sur le maintien en dessous de 1,4 bar PPO2. Voici la formule que tout professionnel de plongée devrait connaître : PMU = (limite PPO2 ÷ fraction d'oxygène) - 1 atmosphère × 10 mètres. Pour EANx32 (32% oxygène) : PMU = (1,4 ÷ 0,32) - 1 × 10 = 33,75 mètres (arrondir à 33 mètres). Pour EANx36 (36% oxygène) : PMU = (1,4 ÷ 0,36) - 1 × 10 = 28,9 mètres (arrondir à 28 mètres). Ce n'est pas juste de la théorie - ces calculs déterminent les profondeurs maximales sûres pour la plongée nitrox. Dépassez ces profondeurs, et vous jouez avec la toxicité de l'oxygène.
La toxicité de l'oxygène illustre parfaitement pourquoi la plongée ne consiste pas seulement à suivre aveuglément les règles - il s'agit de comprendre la physique derrière ces règles. La limite de 1,4 bar PPO2 n'est pas arbitraire ; elle est basée sur des décennies de recherche sur le moment où l'oxygène devient dangereux. Chaque fois que vous analysez une bouteille de nitrox, calculez une profondeur maximale d'utilisation, ou planifiez un profil de plongée, vous appliquez la théorie de toxicité de l'oxygène pour vous maintenir en sécurité ainsi que les autres.