Physiologie et physiopathologie de la plongée

Pression atmosphérique et hydrostatique

Le marégraphe de Marseille, fièrement juché au 174 Corniche Kennedy, est le point de référence établi à l’altitude 0 en France, depuis maintenant 1883. La pression qui y règne, dite pression atmosphérique, est égale à 1013,25 hectopascal (hPa). En unités physique, la pression atmosphérique correspond à une atmosphère (1 atm), et par abus de langage, un bar (1,013 bar précisément). Cette pression varie avec l’altitude, qu’elle soit positive, comme négative.

Ainsi, si la pression à laquelle nous sommes soumis est divisée par deux à 5500 m et environ par trois au sommet de l’Everest (8843 m), sous l’eau, elle est multipliée par deux à 10 m de profondeur. On convient que la pression exercée par une colonne de dix mètres d’eau réalise une pression, dite pression hydrostatique, d’un bar. Ainsi, si la pression à l’altitude 0 est d’un bar, à -10 m, elle sera de deux bar, à -30 m, de quatre bar…

Plusieurs lois physiques régissent l’influence de la pression sur un gaz. Ces lois seront brièvement rappelées ici, car utiles à la compréhension des phénomènes physiologiques intervenant en plongée. Par souci de simplification, on considérera l’ensemble des mélanges respirés comme des gaz parfaits. 2

Loi de Boyle et Mariotte 

La loi de Boyle et Mariotte veut que P x V = Constante, où P est la pression absolue et V le volume occupé par le gaz. Image 3 : Variation des volumes en fonction de la pression selon Boyle-Mariotte. Cette loi permet notamment de mieux appréhender les accidents barotraumatiques en plongée. Par exemple, si l’on considère un volume intra-pulmonaire de deux litres à -20 m, théoriquement, en surface, en l’absence d’expiration, ce volume serait multiplié par 3.

Par ailleurs, elle nous apprend que les variations de pression les plus importantes se font dans la zone de 0 à 10 m de profondeur, donnée non négligeable quand on sait que c’est la zone d’évolution principale des plongeurs débutants. Enfin, la masse volumique ρ d’un gaz est calculée comme suit : ρ = m/V ou m est la masse et V le volume. Un gaz comprimé sera donc un gaz plus dense. Un gaz plus dense demande un travail ventilatoire plus important. 

Loi de Dalton

La loi de Dalton veut que pour un mélange donné, la pression du mélange est égale à la somme des pressions qu’auraient chaque gaz s’il occupait le volume du récipient. On appelle ces pressions les pressions partielles. Ainsi, pour l’air, à 1 bar, composé grossièrement de 79% de diazote, de 21% d’oxygène, la pression partielle, exprimée en millimètre de mercure (mmHg) sera de 0,79 mmHg pour l’azote, et de 0,21 mmHg pour l’oxygène. L’augmentation des pressions partielles avec la profondeur peut être source, en fonction du mélange, d’une toxicité d’organe.

Loi de Henry

La loi de Henry veut qu’à température constante et à saturation, la quantité de gaz dissoute dans un liquide est proportionnelle à la pression exercée par ce gaz sur le liquide. La pression exercée par les mélanges respirés sur le volume sanguin en plongée est plus importante qu’en surface du fait de l’augmentation des pressions liées à la profondeur. Ainsi, en immersion, on dissout donc plus d’oxygène mais aussi plus d’azote. Ce dernier s’accumule d’une part dans le sang circulant, mais aussi au sein des tissus, exposant à différents types d’accidents, notamment à la remontée avec l’expansion des volumes, si cette dernière est trop rapide.