Ecophysiologie
Hervant
Physiologie de la plongée et milieu abyssal.
Préambule
I. Physiologie de la plongée chez l’homme
Apnée : limitations et records humains
Limitation naturelles.
Volume résiduel (1.5L à -40/-50m), quantité d’air qui ne peut pas être expulsé malgré expiration de toutes nos
forces.
Si poumon atteint volume résiduel mise en danger.
Blood shift (sécurité): rigidifie le thorax (à -30m, 1L de sang séquestré dans circulation pulmonaire), permet de
protéger les tissus et est un processus qui s’entraîne.
Apnée « statique » 11’35 » (homme et 9’02 » (femme)
Apnée « no limit » (descendre avec un poids et remonte avec un ballon) : -214m (homme) (-253m AVC) et -160M
(femme)
1. Trouble liés à la pression des gaz
Plongée avec gaz respiratoire.
A. Effets de l’augmentation de la pression en O2
pO2=0.6bar/1.7bar)
Dès que l’on descend de 10m la pression barométrique va augmenter le 1 bar
1bar au niveau de la mer, 2bar a -10m etc…
O2 dans l’air 20%, pression barométrique de l’oxygène dans l’air est de 0.2bar. 0.4 bar à -10m
Oxygène, gaz dangereux à haute pression (à partir de 0.6bar)
1.7bar (mortel)/0.2= 8.5bar d’air = 75M de profondeur oxygène très très dangereux
B. Effets de l’augmentation de la pression en N2
Ivresse des profondeurs (narcose à l’azote, pN2=4bar)
4/0.8=5 bar d’air =40M de profondeur
Les plongeurs rencontrent des symptômes d’ivresse des profondeurs (délire, toute puissance, vision déformée,
coma).
Pouvoir narcotique des gaz inertes (=non métabolisables/non réactifs) et de l’hydrogène.
, Hydrogène, très métabolisable, xénon très très narcotique.
C. Plongées profondes
- Mélanges gazeux (héliox et hydréliox, pO2=0.5bar) pas d’oxygène ni d’azote composé selon la profondeur à
atteindre. (Ne doit pas dépasser pO2=0.5bar)
Les gaz les moins narcotiques sont hydrogène, néon et hélium. H2 pas inerte (métabolisable, inflammable).
- Syndrome nerveux des hautes pression (SNHP) (dès -130m), provient uniquement de la pression et pas des
gaz. -> Augmentation de l’excitabilité des cellules nerveuses + trouble de la transmission synaptique.
2. Troubles liés aux changements rapides de pression
La pression partielle dans un gaz (peu importe le gaz) s’équilibre toujours entre interface liquide et gazeuse.
Quand on descend, il y a pressurisation dans les poumons. Pas de problème c’est relativement lent.
Quand on remonte, calmement il y a équilibration sinon il y a dépressurisation et dégazage avec formation de bulle
(dans la sang catastrophe dans le cerveau mortel)
Plongeur remonte calmement avec des paliers (safety stop)
3. Réponses physiologiques chez l’homme/Adaptation
Le Diving reflex, déclenchées pendant l’apnée.
Bradycardie -> baisse consommation d’oxygène, réduire les besoins énergétique.
Contraction de la rate -> globules rouges (=oxygène) dans la circulation, offre un petit surplus d’oxygène.
Contraction -> +2.8 à +9.6% d’hémoglobine dans le sang.
Bradycardie aussi déclenchée par immersion visage/eau, récepteur cutanée.
L’entrainement à l’apnée (vraie) augmente la bradycardie (hors « eau froide »)
Vasoconstriction périphérique -> Compensation bradycardie (maintien PA)
Redistribution du sang vers les organes sensibles à l’hypoxie.
Première preuve d’une adaptation, chez une communauté de pêcheurs indonésiens
(les Bajau).
-70m en apnée.
25 modifications du génome, dont gène PDE10A (régule l’hormone thyroïdienne
contrôlant la taille de la rate).
Rate : + 50%
II. Les mammifères plongeurs : ex du phoque de Weddell
Le cachalot : 90-110 min entre -300 et -1000m (record à -3000m) Le champion !
Quels sont les problèmes posés aux mammifères plongeurs ?
Problèmes :
- Effets des gaz toxiques à haute pression /profondeur (O2, N2): œdème pulmonaire et narcose à l’azote.
- SNHP, syndrome nerveux de haute pression.
- Pas d’apport d’O2. Mais activité physique donc besoin d’oxygène.
- Accumulation de CO2 (acidose métabolique), pas d’expiration.
- Impossible de faire des paliers de décompression, prédateurs.
Le phoque de Weddell, ni trop gros ni trop petit.
Pèse entre 350 et 450 kg, plonge à plus de 500m, peut rester jusqu’à 70min sous l’eau, à -2°c !
Grosse couche de graisse isolante sous cutanée qui entoure les organes sensibles.
L’eau est un très mauvais isolant thermique.
Hervant
Physiologie de la plongée et milieu abyssal.
Préambule
I. Physiologie de la plongée chez l’homme
Apnée : limitations et records humains
Limitation naturelles.
Volume résiduel (1.5L à -40/-50m), quantité d’air qui ne peut pas être expulsé malgré expiration de toutes nos
forces.
Si poumon atteint volume résiduel mise en danger.
Blood shift (sécurité): rigidifie le thorax (à -30m, 1L de sang séquestré dans circulation pulmonaire), permet de
protéger les tissus et est un processus qui s’entraîne.
Apnée « statique » 11’35 » (homme et 9’02 » (femme)
Apnée « no limit » (descendre avec un poids et remonte avec un ballon) : -214m (homme) (-253m AVC) et -160M
(femme)
1. Trouble liés à la pression des gaz
Plongée avec gaz respiratoire.
A. Effets de l’augmentation de la pression en O2
pO2=0.6bar/1.7bar)
Dès que l’on descend de 10m la pression barométrique va augmenter le 1 bar
1bar au niveau de la mer, 2bar a -10m etc…
O2 dans l’air 20%, pression barométrique de l’oxygène dans l’air est de 0.2bar. 0.4 bar à -10m
Oxygène, gaz dangereux à haute pression (à partir de 0.6bar)
1.7bar (mortel)/0.2= 8.5bar d’air = 75M de profondeur oxygène très très dangereux
B. Effets de l’augmentation de la pression en N2
Ivresse des profondeurs (narcose à l’azote, pN2=4bar)
4/0.8=5 bar d’air =40M de profondeur
Les plongeurs rencontrent des symptômes d’ivresse des profondeurs (délire, toute puissance, vision déformée,
coma).
Pouvoir narcotique des gaz inertes (=non métabolisables/non réactifs) et de l’hydrogène.
, Hydrogène, très métabolisable, xénon très très narcotique.
C. Plongées profondes
- Mélanges gazeux (héliox et hydréliox, pO2=0.5bar) pas d’oxygène ni d’azote composé selon la profondeur à
atteindre. (Ne doit pas dépasser pO2=0.5bar)
Les gaz les moins narcotiques sont hydrogène, néon et hélium. H2 pas inerte (métabolisable, inflammable).
- Syndrome nerveux des hautes pression (SNHP) (dès -130m), provient uniquement de la pression et pas des
gaz. -> Augmentation de l’excitabilité des cellules nerveuses + trouble de la transmission synaptique.
2. Troubles liés aux changements rapides de pression
La pression partielle dans un gaz (peu importe le gaz) s’équilibre toujours entre interface liquide et gazeuse.
Quand on descend, il y a pressurisation dans les poumons. Pas de problème c’est relativement lent.
Quand on remonte, calmement il y a équilibration sinon il y a dépressurisation et dégazage avec formation de bulle
(dans la sang catastrophe dans le cerveau mortel)
Plongeur remonte calmement avec des paliers (safety stop)
3. Réponses physiologiques chez l’homme/Adaptation
Le Diving reflex, déclenchées pendant l’apnée.
Bradycardie -> baisse consommation d’oxygène, réduire les besoins énergétique.
Contraction de la rate -> globules rouges (=oxygène) dans la circulation, offre un petit surplus d’oxygène.
Contraction -> +2.8 à +9.6% d’hémoglobine dans le sang.
Bradycardie aussi déclenchée par immersion visage/eau, récepteur cutanée.
L’entrainement à l’apnée (vraie) augmente la bradycardie (hors « eau froide »)
Vasoconstriction périphérique -> Compensation bradycardie (maintien PA)
Redistribution du sang vers les organes sensibles à l’hypoxie.
Première preuve d’une adaptation, chez une communauté de pêcheurs indonésiens
(les Bajau).
-70m en apnée.
25 modifications du génome, dont gène PDE10A (régule l’hormone thyroïdienne
contrôlant la taille de la rate).
Rate : + 50%
II. Les mammifères plongeurs : ex du phoque de Weddell
Le cachalot : 90-110 min entre -300 et -1000m (record à -3000m) Le champion !
Quels sont les problèmes posés aux mammifères plongeurs ?
Problèmes :
- Effets des gaz toxiques à haute pression /profondeur (O2, N2): œdème pulmonaire et narcose à l’azote.
- SNHP, syndrome nerveux de haute pression.
- Pas d’apport d’O2. Mais activité physique donc besoin d’oxygène.
- Accumulation de CO2 (acidose métabolique), pas d’expiration.
- Impossible de faire des paliers de décompression, prédateurs.
Le phoque de Weddell, ni trop gros ni trop petit.
Pèse entre 350 et 450 kg, plonge à plus de 500m, peut rester jusqu’à 70min sous l’eau, à -2°c !
Grosse couche de graisse isolante sous cutanée qui entoure les organes sensibles.
L’eau est un très mauvais isolant thermique.
