La pratique de la plongée sous-marine expose l'organisme humain à des contraintes physiques extrêmes. La compréhension des échanges gazeux, de la saturation des tissus et des risques liés à la pression est fondamentale pour tout pratiquant, qu'il soit amateur ou professionnel. Cet article détaille les mécanismes physiologiques en jeu, les risques inhérents à l'environnement hyperbare et les protocoles de secours indispensables.
Les mécanismes des échanges gazeux en profondeur
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. En plongée, la pression augmente d'un bar tous les 10 mètres environ. La quantité d'azote dissout à saturation dépend de la pression partielle via la formule : x = p / H, où x est le nombre de moles d'azote par mole de liquide, et H la constante de Henri de l'azote dans le sang à 37°C.
L'air est composé principalement d’azote et d’oxygène. L’air sous forte pression est comprimé, c’est pourquoi l’air inspiré en profondeur contient beaucoup plus de molécules que celui inspiré en surface. L’oxygène étant continuellement utilisé par l’organisme, les molécules d’oxygène inspirées en excès sous haute pression ne s’accumulent généralement pas. Par contre, les molécules d’azote en excès sont stockées dans le sang et les tissus. L’azote contenu dans les tissus s’élimine plus lentement, donc la probabilité de formation de bulles de gaz à l’intérieur est encore plus élevée.
Dans les poumons, l'air s'enrichit en vapeur d'eau jusqu'à saturation et sa température atteint 37°C. Ainsi, l'air alvéolaire comporte une pression partielle en eau égale à 47 mm Hg. Le CO2, quantité négligeable dans l'air atmosphérique (0,03 %), devient non négligeable dans l'air alvéolaire puisqu'il correspond à 40 mm Hg. Le dioxygène qui passe dans le sang diminue d'autant la quantité de dioxygène contenu dans l'air alvéolaire, de sorte que l'équilibre s'établit pour une pression partielle inférieure à celle attendue. À pression atmosphérique, la quantité de dioxygène dissout dans l'eau est faible, mais sous trois atmosphères d'oxygène pur, on peut transporter assez d'oxygène pour vivre sans hémoglobine.
L’accident de décompression : causes et manifestations
L’accident de décompression est un trouble au cours duquel l’azote, qui s’est dissout dans le sang et les tissus lorsque la pression était élevée, forme des bulles gazeuses lorsque la pression diminue. Quand la pression externe diminue, lors de la remontée, l’azote accumulé qui ne peut pas être expiré immédiatement forme des bulles gazeuses dans le sang et les tissus. Ces bulles peuvent augmenter de volume et léser les tissus ou obstruer les vaisseaux dans de nombreux organes.
Lire aussi: Tout sur le sel et l'électrolyse
Les symptômes peuvent comprendre fatigue et douleurs dans les muscles et les articulations. Lorsqu’ils sont graves, les symptômes peuvent inclure un engourdissement, des picotements, une faiblesse des bras ou des jambes, une perte d’équilibre, des vertiges, des difficultés respiratoires et une douleur thoracique. La moitié seulement des personnes subissant un accident de décompression présentent des symptômes une heure après la plongée, mais 90 % présentent des symptômes dans les 6 heures.
L’accident de décompression de type I tend à être léger et affecte principalement les articulations, la peau et les vaisseaux lymphatiques. La forme la moins grave, souvent appelée « bends », provoque généralement une douleur profonde au niveau des articulations. L’accident de décompression de type II, qui peut menacer le pronostic vital, affecte souvent les systèmes d’organes vitaux, notamment le cerveau, la moelle épinière, l’appareil respiratoire et l’appareil circulatoire. Les symptômes neurologiques varient d’un léger engourdissement à la paralysie et à la mort.
Facteurs de risque et prévention
Le risque de développer un accident de décompression augmente avec plusieurs facteurs : certaines malformations cardiaques (foramen ovale perméable), l'eau froide, la déshydratation, le vol en avion après la plongée, l'effort, la fatigue, la profondeur de la plongée, le temps passé dans un environnement pressurisé, l'obésité, l'âge avancé, la remontée rapide et le non-respect des procédures de décompression.
Les plongeurs essaient d’empêcher les accidents de décompression en évitant la formation de bulles de gaz. Pour ce faire, ils limitent la profondeur et la durée de la plongée, de façon à ne pas avoir à effectuer de paliers de décompression, ou en effectuant les paliers spécifiés dans les guides officiels. De nombreux plongeurs portent un ordinateur de plongée qui leur indique en continu la profondeur et le temps de plongée. En plus, de nombreux plongeurs font un palier de sécurité de quelques minutes à environ 15 pieds (4,5 mètres) sous la surface.
Il est recommandé d’attendre 12 à 24 heures en surface avant de prendre l’avion. Les personnes complètement rétablies d’un accident de décompression doivent s’abstenir de plonger et être examinées par un médecin avant de plonger à nouveau. L'ostéonécrose dysbarique, ou nécrose avasculaire de l'os, peut être un effet tardif d'un accident de décompression, impliquant la destruction du tissu osseux au niveau de l'épaule et de la hanche.
Lire aussi: Tout savoir sur le sel en piscine
Toxicité des gaz et autres risques subaquatiques
Le diazote et le dioxygène peuvent causer des problèmes lorsque leur pression partielle est trop élevée. L’intoxication à l’oxygène survient lorsque la pression partielle de l’oxygène atteint 1,4 atmosphère ou plus. Les symptômes comprennent des picotements, des convulsions localisées, des vertiges, des nausées et des troubles de la vision.
La narcose à l’azote (ivresse des profondeurs) est provoquée par une pression partielle de l’azote élevée. Elle devient reconnaissable à environ 30 mètres de profondeur. Les personnes sont euphoriques, désorientées et leurs capacités de jugement sont altérées. Pour minimiser ce phénomène, les plongeurs qui descendent à des profondeurs importantes respirent habituellement un mélange particulier de gaz, comme l'hélium, qui n'induit pas de narcose. Cependant, la plongée avec de l’hélium à des profondeurs supérieures à 150-180 m peut précipiter la survenue d’un syndrome nerveux des hautes pressions.
L’intoxication au dioxyde de carbone survient souvent chez les plongeurs qui n’augmentent pas leur respiration de façon suffisante pendant l’effort ou qui pratiquent la « respiration sautée ». L’hyperventilation intentionnelle avant de plonger, bien qu'utilisée pour retenir sa respiration, est dangereuse car elle peut mener à une syncope hypoxique avant que le taux de CO2 ne déclenche le besoin de respirer. Enfin, le monoxyde de carbone peut contaminer l’air des plongeurs si la valve de prise d’air est placée trop près de l’échappement d’un moteur.
#
Lire aussi: Piscine au sel : quel taux viser ?