Incidence des variations de pressionLe facteur principal influant sur l'organisme humain en plongée est la pression exercée par l'eau. Celle-ci augmente avec la profondeur : alors que nous sommes soumis à une pression d'environ 1 bar à l'air libre au niveau de la mer (pression atmosphérique), le poids de l'eau au-dessus du plongeur immergé soumet celui-ci à une pression additionnelle d'environ 1 bar tous les 10 mètres. Par exemple, à 25 mètres de profondeur, un plongeur est soumis à 3,5 bars de pression totale (1 bar de pression atmosphérique et 2,5 bars de pression hydrostatique); cette pression inhabituelle pour un être humain adapté au milieu terrestre va provoquer différents phénomènes, que le plongeur doit connaître et gérer sous peine de mettre sa santé (voire sa vie) en danger. La majeure partie du corps humain, composée de liquides/solides incompressibles, n'est pas directement affectée par les variations de pression. En revanche, l'air contenu dans les différentes cavités du corps (oreille moyenne, sinus, appareil respiratoire...) voit son volume varier de manière inversement proportionnelle à la pression ambiante, suivant la loi de Boyle-Mariotte.
BarotraumatismesLes accidents dus aux variations anormales de pressions dans les organes creux sont appelés des barotraumatismes. Ceux-ci touchent les différents cavités en contact avec l'air inspiré : oreilles, sinus, dents, intestin, mais aussi l'espace situé entre le masque et le visage. Lors de la descente, l'air contenu dans l'oreille moyenne du plongeur est en dépression par rapport au milieu ambiant, ce qui crée une déformation du tympan. Le plongeur doit volontairement insuffler de l'air dans son oreille moyenne via les trompes d'Eustache, afin d'éviter toute déchirure ou douleur. Il existe plusieurs manœuvres d'équilibrage, la plus répandue consiste à se pincer le nez et à souffler légèrement bouche fermée (procédé dit de Valsalva). On peut également équilibrer son oreille en faisant une "béance tubaire volontaire" qui consiste à bailler bouche fermée en avançant la machoire inférieure. L'air inspiré pénètre sans traumatisme dans la trompe d'eustache béante pour repousser le tympan contre la pression de l'eau et ainsi l'équilibrer. Lors de la remontée le phénomène inverse se produit et l'oreille moyenne passe en surpression. Cependant aucune manœuvre d'équilibrage volontaire n'est nécessaire. Lors de la remontée, l'air contenu dans les poumons du plongeur se dilate. Si le plongeur n'est pas attentif et n'expire pas ou pas assez (en cas d'apnée involontaire, de panique, de remontée trop rapide...), la surpression pulmonaire ainsi créée peut entraîner des lésions graves.
Vertige alterno-bariqueLe vertige alterno-barique est du à une différence de pression entre les deux oreilles moyennes. L’appareil vestibulaire sert à donner au cerveau des informations concernant sa position dans l’espace. Lorsqu’il y a une pression gazeuse sur la paroi de l’appareil vestibulaire, celle-ci change les informations. Si il y a une différence de pression entre les deux oreilles moyennes, le cerveau reçoit des données contradictoires qu’il ne sait pas interpréter. Le plongeur a donc un vertige, souvent passager de 30 secondes à quelques minutes, qui peut être mortel en cas de panique. Il perd en effet tout repère spatial, et ne peut pas dans l’eau se réorienter sur des repères visuels. La différence de pression entre les deux oreilles moyennes est souvent due à une manœuvre de Valsalva (injection d’air à partir de la gorge vers la trompe d’Eustache) mal exécutée, ou alors à une trompe d’Eustache peu perméable à l’air. A la remontée, l'encombrement d'une des trompes d'Eustache peut entrainer d'importants vertiges et une sérieuse désorientation alors que la descente c'est passée sans encombre.
La toxicité des gazLe troisième effet de l'augmentation de la pression sur le plongeur concerne l'impact des gaz respirés sur l'organisme. Pour les pressions rencontrées en plongée sous-marine, les gaz respirés se comportent comme des gaz parfaits, et obéissent donc à la loi de Dalton. Il est ainsi possible d'utiliser la notion de pression partielle pour un gaz respiré. Par exemple, étant donné un plongeur respirant de l'air (environ 80% d'azote, 20% d'oxygène) à 20 mètres de profondeur (soit une pression totale de 3 bars), la pression partielle d'azote respiré est de 2,4 bars (80% de 3 bars), et celle d'oxygène est de 0,6 bars (20% de 3 bars). L'effet physiologique d'un gaz dépend de sa pression partielle, qui elle-même dépend donc de la pression (de la profondeur) d'une part, et de la proportion du gaz dans le mélange respiré par le plongeur d'autre part. L'augmentation de la pression partielle (pp) a des effets différents en fonction du gaz.
L'oxygèneL'oxygène (O2), indispensable à la survie du plongeur, devient toxique avec l'augmentation de sa pression partielle. Cet effet nommé hyperoxie est dû à la toxicité neurologique de l'oxygène à partir d'une pression partielle de 1,6 bar. Il soumet le plongeur à un risque de crise épileptique (effet Paul Bert) et donc de perte de connaissance conduisant à la noyade. D'autre part, une exposition prolongée (plusieurs heures) à une pression partielle d'O2 de plus de 0,6 bar peut provoquer des lésions pulmonaires de type inflammatoire (effet Lorrain Smith). Toutefois en mélange avec de l'azote, par exemple, c'est au-delà de 2 bars de pression partielle que la toxicité de l'oxygène se révèle.
Les gaz inertesLes gaz inertes (azote, mais aussi hélium, hydrogène, argon, etc.), outre leur rôle déjà évoqué dans l'accident de décompression, ont des propriétés narcotiques à partir d'une certaine pression partielle. Le pouvoir narcotique dépend du gaz : l'argon et l'azote sont très narcotiques, l'hélium et l'hydrogène beaucoup moins. La narcose à l'azote peut débuter dès 3,2 bars de pression partielle (soit 30 mètres de profondeur en respirant de l'air), et devient très dangereuse au-delà de 5,6 bars de pression partielle (60 mètres). Les réflexes s'amenuisent, l'esprit s'engourdit ; les facultés de jugement du plongeur sont altérées, au point de provoquer euphories, angoisses et comportements irraisonnés pouvant conduire à l'accident (on parle ainsi d'ivresse des profondeurs). À plus grande profondeur, la perte de connaissance survient inévitablement. La diminution de la pression partielle du gaz narcotique entraîne immédiatement la disparition de ces symptômes, sans autres séquelles (un plongeur narcosé peut ainsi se soustraire aux symptômes simplement en remontant de quelques mètres). La narcose est un phénomène mal connu, probablement lié à l'effet des gaz dissous dans les tissus nerveux et au poids moléculaire du gaz concerné, dont les conséquences peuvent être très variables d'une plongée à l'autre. En fonction de la profondeur à atteindre, l'utilisation d'un "mélange" qui comporte de l'hélium (trimix, heliox, heliair, ...) permet de diminuer les effets de la narcose ainsi que les durées de décompression. D'autre part, il permet également de plonger à des profondeurs plus importantes. Il est aussi possible d'utiliser des mélanges comportant moins de 80% d'azote en y ajoutant de l'oxygène, ces mélanges sont appelés nitrox (de la contraction en anglais de nitrogen, l'azote, et d'oxygen, l'oxygène). Les nitrox jusqu'à 40% d'oxygène permettent de limiter la saturation des tissus en azote lors de la plongée et sont utilisés de plus en plus couramment en plongée loisir en lieu et place de l'air. Les nitrox avec plus de 40% d'oxygène sont utilisés pour accélérer la désaturation des tissus en gaz inertes durant les paliers de décompression, ils sont plutôt utilisés par des plongeurs professionnels ou techniques. Pour information, l'hélium respiré à plus de 10 à 15 bars de pression partielle (au-delà de 120 mètres de profondeur environ selon le mélange utilisé) présente une autre forme de toxicité : le syndrome nerveux des hautes pressions (SNHP).
Le dioxyde de carboneIl existe également une intoxication au dioxyde de carbone (CO2) appelée « essoufflement ». Elle peut survenir si la ventilation n'est pas suffisante, c'est pourquoi, lors d'un effort particulier (palmage vigoureux, ...) il est nécessaire de réaliser des expirations longues afin de "chasser" le plus de CO2 possible. D'autre part ce phénomène d'essouflement est largement aggravé par la profondeur, aggravation notamment liée aux pressions partielles. Un essoufflement à grande profondeur déclenche souvent une narcose associée, avec parfois perte de conscience, car l'augmentation de la ventilation pulmonaire provoquée par l'essoufflement provoque une augmentation très importante de la quantité d'azote absorbée.
La décompressionL'augmentation de la pression ambiante cause la dissolution des gaz. Lorsqu'un gaz se trouve en contact avec un liquide, il va s'y dissoudre progressivement jusqu'à atteindre une limite proportionnelle à la pression et dépendant des caractéristiques du gaz et du liquide en matière de solubilité, suivant la loi de Henry. Si la pression augmente, de plus en plus de gaz se dissout dans le liquide. Si la pression diminue doucement, du gaz reflue vers la limite du liquide sous forme dissoute ou de micro-bulles. Si la pression diminue très rapidement, le gaz s'échappe de manière explosive et forme des bulles au sein du liquide (exemple de la bouteille de soda au moment de l'ouverture). Le corps humain est essentiellement constitué de liquide, et est donc soumis au même phénomène d'absorption et de restitution des gaz. Il est à noter que seuls les gaz inertes (azote, hélium, hydrogène, ...), non métabolisés par l'organisme, sont impliqués dans ce mécanisme pathologique. Le comportement de l'oxygène et du gaz carbonique obéit à des mécanismes physiologiques supplémentaires, qui font que ces gaz ne posent pas de problème du point de vue de la dissolution. Restent donc les gaz inertes. Lors de l'immersion, les gaz inertes diffusent dans le corps du plongeur (sang et tissus) et s'accumulent progressivement, et ce d'autant plus que la profondeur et la durée de la plongée augmentent. Lors de la remontée, si la pression baisse trop rapidement - comme pour la bouteille de soda - des bulles pathogènes vont se former dans l'organisme. Suivant la localisation de leur apparition, ces bulles peuvent entraîner notamment des accidents circulatoires, des paralysies, des douleurs articulaires, que l'on regroupe sous le terme d'accidents de décompression. Si les vaisseaux sanguins au bas de la moelle épinière sont encombrés, il peut y avoir mort par anoxie de celle-ci, donc paraplégie. Le cerveau est aussi très sensible. L'enjeu pour le plongeur est de remonter suffisamment doucement pour qu'il n'y ait pas de formation de bulles, ou que les bulles formées soient suffisamment petites pour être asymptomatiques. Ces phénomènes ont été modélisés empiriquement, afin de proposer au plongeur des procédures de décompression en fonction de sa plongée. Ces procédures limitent la vitesse de remontée (entre 6 et 18 mètres par minute en fonction des procédures), et imposent des paliers (des temps d'attente sans remonter). Les procédures de décompression sont soit décrites sous forme de tables, soit implantées dans un ordinateur de plongée, et ont fait l'objet de validations statistiques sur des populations de plongeurs. Ces procédures sont aujourd'hui fiables, et les accidents de décompression surviennent essentiellement suite à un non-respect des procédures. Toutefois, il faut bien comprendre que, à ce jour, personne ne peut proposer de modèle satisfaisant permettant d'expliquer la décompression d'un plongeur. La recherche s'oriente actuellement sur l'évolution des micro-bulles dans le corps du plongeur, avec des résultats intéressants et une évolution vers des procédures de décompression plus optimisées, en diminuant le temps de décompression sans en dégrader la sûreté.
Interdiction de prendre l'avionIl est interdit de prendre un avion dans les heures qui suivent une plongée pour éviter un accident de décompression potentiel. En effet, l'accident de décompression survient quand le taux de saturation, qui est le rapport entre la TENSION (pression d'un gaz dans un liquide) des gaz dissous dans le corps du plongeur sur la PRESSION du gaz à l'extérieur de son corps, dépasse un certain seuil appellé taux de sursaturation critique. Ce taux est approximativement de 2. Les tables de plongée sont conçues pour permettre au plongeur de sortir de l'eau avec un rapport de saturation inférieur ou presque égal à 2 au niveau de la mer. L'intérieur d'un avion de ligne n'étant pressurisé en altitude qu'à environ 0.8 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer (soit ~0.8 bars), le risque existe alors de voir le rappport de saturation du plongeur dépasser la valeur critique, ce qui risque d'entraîner un accident. Exemple : sortie de l'eau avec une saturation de 1.9. Rapport de saturation 1.9/1 = 1.9, pas d'accident. Montée dans un avion deux heures après, avec un taux qui est entretemps redescendu à 1.8. Lors de la montée en altitude, la pression cabine passe à 0.8. Le rapport de saturation du plongeur passe alors à 1.8/0.8 = 2.25, et l'accident peut survenir. Pour les mêmes raisons, il est déconseillé de monter rapidement en altitude après une plongée. |
