a) Les Barotraumatismes
On ne peut pas parler de plongée sans évoquer les barotraumatismes.
Le mot barotraumatisme vient du grec “baros” qui signifie pression et “trauma” qui signifie lésion.
Un barotraumatisme représente les dégâts faits aux tissus du corps impliquant des variations trop rapides de pression des gaz. Un barotraumatisme peut survenir quand il y a une incapacité ou une difficulté d'adaptation entre la pression dans une cavité du corps (ex: oreilles, sinus…) et la pression de l'extérieur. Ils surviennent en particulier lors d’activités sportives comme la plongée en bouteille ou en apnée ou alors parfois, plus simplement lors d’un voyage en avion. L'augmentation de la pression extérieure entraîne une diminution du volume du gaz qui attire vers le centre de la cavité, les tissus formant l'enveloppe, plus simplement elle fait rétrécir cette cavité. Au contraire, la diminution de la pression extérieure entraîne une augmentation du volume du gaz qui va avoir tendance à repousser les tissus (phénomène du ballon de baudruche). Un barotraumatisme se traduit globalement par une douleur plus ou moins forte qui peut dans certains cas, notamment lors d’une plongée en profondeur, amener au décès du sportif engagé, par les lésions occasionnées mais aussi par l'évanouissement que cette douleur peut produire amenant a une noyade.
Les organes concernés par les barotraumatismes sont les suivants: les oreilles, les sinus, les yeux uniquement lors du port d’un masque, les dents, l’appareil digestif et les poumons. Il faut souligner que le reste du corps est incompressible, en d’autres termes il ne subit pas les variations de pression. Les symptômes les plus graves qui suivent concernent uniquement les cas de la plongée en bouteille.
Le mot barotraumatisme vient du grec “baros” qui signifie pression et “trauma” qui signifie lésion.
Un barotraumatisme représente les dégâts faits aux tissus du corps impliquant des variations trop rapides de pression des gaz. Un barotraumatisme peut survenir quand il y a une incapacité ou une difficulté d'adaptation entre la pression dans une cavité du corps (ex: oreilles, sinus…) et la pression de l'extérieur. Ils surviennent en particulier lors d’activités sportives comme la plongée en bouteille ou en apnée ou alors parfois, plus simplement lors d’un voyage en avion. L'augmentation de la pression extérieure entraîne une diminution du volume du gaz qui attire vers le centre de la cavité, les tissus formant l'enveloppe, plus simplement elle fait rétrécir cette cavité. Au contraire, la diminution de la pression extérieure entraîne une augmentation du volume du gaz qui va avoir tendance à repousser les tissus (phénomène du ballon de baudruche). Un barotraumatisme se traduit globalement par une douleur plus ou moins forte qui peut dans certains cas, notamment lors d’une plongée en profondeur, amener au décès du sportif engagé, par les lésions occasionnées mais aussi par l'évanouissement que cette douleur peut produire amenant a une noyade.
Les organes concernés par les barotraumatismes sont les suivants: les oreilles, les sinus, les yeux uniquement lors du port d’un masque, les dents, l’appareil digestif et les poumons. Il faut souligner que le reste du corps est incompressible, en d’autres termes il ne subit pas les variations de pression. Les symptômes les plus graves qui suivent concernent uniquement les cas de la plongée en bouteille.
Pour les barotraumatismes de l’oreille, différents symptômes plus ou moins bénins existent. Il peut s’agir d’une simple sensations d’oreille bouchée mais peut prendre de l’ampleur en passant par des étapes comme une douleur lors de la descente qui s’accompagnerait d’une sorte de désorientation et de nombreux acouphènes. Cela peut alors entraîner une surdité avec des tensions au niveau des tympans qui peuvent les perforer et créer des hémorragies provoquant des nausées et des vomissements. Les barotraumatismes de l'oreille sont extrêmement dangereux et irréversibles car les cellules cillées de l'oreille sont les seules cellules du corps qui ne se régénèrent pas donc tout dégâts faits a celles ci sont définitifs.
Pour voir l'expérience liée aux barotraumatismes de l'oreille, cliquer ici. (voir Expérience 3)
Pour voir l'expérience liée aux barotraumatismes de l'oreille, cliquer ici. (voir Expérience 3)
Les barotraumatismes des sinus se caractérisent par des sensations d'écrasement au niveau du nez puis des douleurs lors de la plongée avec parfois des saignements de nez. Dans les cas les plus extrêmes, on assiste a une rupture des sinus et a une arrivée d’air dans le crâne.
Lors d’un barotraumatisme de la dent, le plongeur est victime d’un éclatement de celle-ci qui survient souvent lorsqu'elle est fissurée ou cariée provoquant une syncope du sportif et donc une potentielle noyade.
Cependant, un barotraumatisme de l'oeil par placage du masque peut provoquer des douleur au yeux souvent traduites par une hémorragie de la conjonctivite avec quelques hématomes apparents sur l’emplacement du masque.
Les barotraumatismes du système digestif sont quant à eux bénins dans car dans la plupart des cas il s'agit d’une légère distension faiblement douloureuse des intestins, douleur qui s’estompera dès les premières libérations de gaz par l’individu. Cependant un risque très important peut survenir dans les cas aussi rares que graves où la distension se situe au niveau de l’estomac provoquant une rupture de la paroi gastrique.
Enfin, les barotraumatismes pulmonaires sont a l’origine de douleurs thoraciques et de difficultés respiratoire appelées dyspnées. Dans les cas extrêmes, le plongeur peut alors être victime d’hémorragies pulmonaires et de pneumothorax (l’air s'échappe des poumons) amenant parfois a des pneumomédiastins (l’air échappé se repend dans tout le thorax). Dans les pires des cas l’air part dans les vaisseaux sanguins formant des bulles d'azote bloquant la circulation du sang. Il s’agit de la suppression pulmonaire et c’est dans la presque totalité des cas létal. Les barotraumatismes pulmonaires sont de loin les plus dangereux car ce sont aussi les plus fréquents.
Le seul moyen d'éviter les barotraumatismes en plongée repose sur les paliers de décompression essentiels à l’adaptation du corps lors de la remontée.
b) Loi de Henry et décompression
Selon la Loi de Henry, la quantité de gaz absorbée par un liquide varie sous l’influence de nombreux facteurs:
-La pression
-La température. La quantité de gaz dissouts diminue lorsque la température augmente. C'est pourquoi c’est un facteur à prendre en compte en plongée, car en cas de grande descente et de coup de froid il y a une augmentation de la quantité de gaz dissout ce qui pose donc problème.
-La durée d'exposition. La dissolution n'est pas immédiate mais est directement liée à la durée de la plongée, ce qui a permis de réaliser la courbe de sécurité (voir dans la partie sécurité)
-L'agitation du gaz augmente la dissolution des gaz. La dissolution est donc favorisée lors d’un effort important durant la plongée
-Le gaz. Pour la plongée en bouteille, ce gaz est l’azote. or ce gaz est un gaz très soluble ce qui explique que certaine bouteille utilisée en plongée contenant des mélanges qui tentent de remplacer une portion de l'azote par un autre gaz dont la solubilité est plus faible.
-Le liquide. La vitesse de dissolution de l'azote diffère selon les tissus : muscle, graisse... La quantité d'azote dissoute dans ceux-ci sera donc différente.
Lors de la descente, la pression augmente, la saturation des gaz dans les liquides de l’organisme augmente donc également.
Lors de la remontée, la pression diminue l'organisme est donc en sursaturation. A ce moment l'azote dissous dans les tissus va tendre à retourner à l'état gazeux. Il y a alors formation de bulles d'azote dans le sang , ces bulles étant ensuite acheminées par le sang vers les poumons et éliminées par la respiration. Ainsi quand le plongeur respecte la vitesse de remontée adéquate et les paliers de décompression, l'azote est évacué. lorsque le plongeur s'arrête lors de sa remontée, l’organisme retrouve un état de saturation. Lorsque cet état est retrouvé, le plongeur peut continuer sa remontée jusqu’au prochain palier de décompression.
A l'inverse, en cas de remontée trop rapide, qui ne respecte les paliers, la sur-saturation sera trop importante et les bulles ne pourront pas être éliminée par les poumons. Ces bulles, en obstruant les vaisseaux sanguins, sont l'origine d’accidents dit “de décompression”.
c) Narcose ou ivresse des profondeurs
Précédemment, nous avons pu confirmer que la variation de pression lors d’une descente en plongée était directement liée à la hauteur d’eau sous laquelle le plongeur se trouve. cette pression augmente de 1 bar tous les 10 m plus 1 bar du a la pression atmosphérique (c'est la pression absolue).
La pression que subit le plongeur à 20 m est donc de 3 bars.
Nous avons également vu que les pressions rencontrées en plongée ont un impact sur les gaz respirés par le plongeur. Les gaz utilisés pour les mélanges présents dans les bouteilles sont dit “parfait”. C'est-à-dire que les molécules composant le gaz n'interagissent pas avec les autres molécules de celui-ci. Il en résulte la loi de Dalton qui dit que dans un mélange gazeux, la somme des pressions partielles (= La pression partielle d'un gaz dans un mélange est égale à la pression qu'il aurait s'il occupait à lui seul le volume total) de chaque gaz est égale à la pression totale exercée sur le mélange.
pp = p abs x % avec : -pp : la pression partielle du gaz en bars
-p abs : la pression absolue du mélange
-et % le pourcentage du gaz dans le mélange
Par exemple, un plongeur qui respire de l’air (composé environ de 80% d’azote et de 20 % d’oxygène) à une profondeur de 20 m (soit 3 bars de pression) va respirer de l’azote avec une pression partielle de 2.4 bars (80 % de 3 bars) et de l’oxygène avec une pression de 0.6 bar (20 % de 3 bars). L’ivresse des profondeurs est due à la toxicité pour l’organisme de l’azote au-delà d’une certaine pression partielle. C’est pourquoi l’ivresse des profondeurs est aussi appelée narcose à l’azote. tous les individus n’ont pas la même sensibilité à la narcose mais l’on considère que, à partir d’une pression partielle de 3.2 bars, les risques de narcoses sont réels pour des sujets très sensibles.
Si la pression partielle de l’azote est de 3.2 bars et que cette valeur représente 80% de l’air respiré, la pression partielle de l’oxygène (qui représente 20 % du mélange) est égal à :
(3.2 x 20) : 80 = 0.8 (produit en croix)
donc la pression absolue est de 3.2 + 0.8 = 4 bars. On trouve donc que l’ivresse des profondeurs peut déjà se faire ressentir à 30 m.
La réglementation française fixe la profondeur maximum de plongée à l’air à 60 mètres (soit une pression partielle d’azote de 5.6). L’ivresse des profondeurs se manifeste par des troubles du comportement, et elle crée une sensation d’euphorie et de bien-être. Le jugement est également troublé, la coordination réduite et cause une perte de motricité. A encore plus grande profondeur c’est la perte de connaissance inévitable. Le froid, la fatigue et la drogue sont des facteurs augmentant les risques d’accidents.
C’est pourquoi au-delà de 60m, l’air comprimé est remplacé par d’autres mélanges. Le pouvoir narcotique de chaque gaz est différent pour une pression identique, on peut donc utiliser des gaz ayant un effet narcotique inférieur à l’azote pour une pression identique. Parmi ces mélanges les plus connus et les plus utilisés sont
-le nitrox : mélange enrichi en oxygène
-le trimix : constitué d’azote hélium et oxygène
-l’hydréliox : mélange oxygène hélium hydrogène qui permet de descendre à plus de 300 m
-et enfin l’hydrox : mélange hydrogène oxygène qui d’après les dernières expériences devrait permettre de descendre à 700 m.
Ces autres mélanges permettent donc d'augmenter les profondeurs atteignables, de limiter les risques d'accidents de décompression, de diminuer le niveau de narcose ou encore de raccourcir les temps des paliers de décompression
d) L’hyperoxie
Au-delà de 1,6 bar de Pp l'oxygène est toxique, c’est l’effet Paul Bert.
La question est donc de savoir est quelle profondeur l’oxygène devient toxique.
On sait que ce phénomène apparaît à 1.6 bars de pression partielle de l’oxygène or:
P.p. de l’O2 dans la bouteille = pabs x 20%
1.6=p abs x (20 : 100)
p abs= 1.6 x 5
p abs= 8bars
On peut alors rajouter que l’hypoxie apparaît à 8 bars de pression hydrostatique et donc à une profondeur de 70 mètres environ.
La toxicité de l’oxygène à cette profondeur est donc un facteur très important à prendre en compte lors d’une plongée. Si un plongeur l'oubli c'est le système nerveux qui est affecté, on parle de neurotoxicité. Les symptômes sont :.
- Troubles moteurs : convulsions, secousses musculaires
- Troubles auditifs : sifflements
- Troubles de l'équilibre : nausées, vertiges, problèmes d'orientation
- phase tonique : de 30 secondes à 2 min pendant laquelle surviennent des contractions musculaires généralisées, un arrêt ventilatoire éventuel et/ou une perte de connaissance - Il ne faut pas remonter la victime à ce moment sous peine de l'exposer à une surpression pulmonaire due au blocage de la glotte.
- phase clonique : de 2 à 3 minutes pendant laquelle ont lieu des convulsions ainsi qu'une ventilation irrégulière - on peut alors remonter la victime en ayant une attention particulière sur son expiration
- phase résolutive : de 5 à 30 minutes il y a un relâchement musculaire, une reprise progressive de la conscience, des signes de confusion, voire d'agitation