ATPL FCL040 Performance humaine et limitations

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1 ATPL FCL040 Performance humaine et limitations
Partie 2 LES RISQUES DE L’ALTITUDE

2 Les bases physiologiques et médicales
Le système respiratoire Les effets de l’altitude

3 Le système respiratoire
Besoins en oxygène Physiologie Circulation

4 La respiration La respiration permet de fournir de l’énergie en brûlant le glucose avec de l’oxygène L’hémoglobine, présente dans le sang, transporte l’O2 vers les cellules Elle évacue le résidu qu’est le CO2

5 Le système respiratoire humain
Les poumons servent d’échangeur respiratoire Le processus d’échange O2/CO2 est appelé ventilation Le taux respiratoire s’adapte pour satisfaire les changements des besoins métaboliques

6 Les besoins en oxygène La fréquence respiratoire moyenne chez l’adulte est de 10 à 15 inspirations par minute A chaque inspiration, un volume de 0,5l est inhalé mais peut aller jusqu’à 5,5l Au repos le corps humain consomme 5 à 7l/min soit environ 250ml d’oxygène En cas de charge de travail maximale l’organisme peut avoir besoin de 120l/min

7 Le poumon Lieu de la respiration externe Composants: Trachée
Bronche droite Bronche gauche Veine pulmonaire Sang riche en O2 Sang pauvre en O2 Artère pulmonaire

8 Les alvéoles L’échange de gaz a lieu dans les sacs d’air terminaux situés dans les poumons Les alvéoles sont reliées aux tubes bronchiques qui sont à leur tour reliés à la trachée

9 Les capillaires Réseau de petits vaisseaux sanguins dont les parois ont une seule couche de cellules Ils interagissent avec les tissus dans tout le corps pour livrer l’oxygène et les aliments Ils évacuent le CO2 et d’autres déchets.

10 Le sang Suspension de cellules dans un liquide complexe : le plasma
Le plasma est constitué d’eau, de sels minéraux, de molécules organiques (glucides, protides, lipides), d’hormones, de fibrinogène et de gaz dissous (azote). Sérum = plasma - fibrinogène Assure la stabilité du milieu intérieur

11 L’hémoglobine Petite protéine contenant du fer qui absorbe l’oxygène gazeux dans les poumons et le transporte dans les tissus. Principal constituant des globules rouges (un tiers de leur poids). Sa petite taille (un millième du diamètre d’un globule rouge) lui donne un grand pouvoir de diffusion. Structure creuse à quatre unités (tetramère) qui retiennent quatre atomes de fer (Fe2+) en leur centre. Le fer fixe l’oxygène disponible dans les poumons pour le transporter et le libérer dans les tissus.

12 Circulation sanguine Distribution de l’O2
La quantité d’O2 transportable dépend de la pression que l’O2 de l’air exerce sur le sang pendant qu’il traverse les poumons

13 Système circulatoire Le sang riche en O2 est appelé artériel
Le sang pauvre en O2 est appelé veineux

14 Cœur Veine cave supérieure Aorte Artère pulmonaire Les vaisseaux qui vont vers le cœur s’appellent des veines, elles sont reliées aux oreillettes Les vaisseaux qui quittent le cœur s’appellent des artères elles sont reliées aux ventricules La partie gauche du cœur pompe le sang artériel vers le corps (en rouge) Le sang veineux retourne vers la partie droite du cœur qui le pompe vers les poumons (en gris) Veine pulmonaire Veine cave inférieure

15 Petite et grande circulation
Petite: du cœur depuis et vers les poumons Grande: du cœur depuis et vers le reste du corps Dans la petite circulation, l’artère pulmonaire transporte du sang pauvre en 02

16 Effets de l’altitude Hypoxie Barotraumatismes Dysbarisme
Hypothermie, hyperthermie Déshydratation Rayonnements

17 L’atmosphère Baisse de pression atmosphérique de 1hPa par 28ft
Baisse de la température de 2°C par 1000ft

18 Un effet physiologique de l’altitude : l’hypoxie
La pression partielle en oxygène PO2 régule la saturation de l’hémoglobine en oxygène c’est à dire la quantité d’oxygène utilisable par les tissus L’effet de la diminution de PO2 est appelé hypoxie

19 Circonstances d’apparition
L’hypoxie apparaît au dessus de 3500m Certaines personnes peuvent y être sujettes à des niveaux proches des altitudes cabine (4500ft) comme les cardiaques

20 Saturation du sang en oxygène
98% de l’hémoglobine suffit pour transporter l’O2 en conditions normales C’est un rendement A 10000ft, l’hémoglobine est saturée à 90%

21 Causes additionnelles de privation d’oxygène
Influence de la constitution personnelle Tabac: 1 paquet par jour équivaut à l’altitude de 7000ft Mauvaise circulation: age et corpulence Anémie: manque d’hémoglobine Gravité: facteur de charge La combinaison de ces symptômes aggrave les dangers premiers de l’hypoxie

22 Symptômes de l’hypoxie d’altitude
Signes cliniques 12000 ft Maux de tête, fatigue, somnolence, augmentation des battements cardiaques et de la fréquence respiratoire 18000 ft Aggravation des signes précédents, perturbation de la vision périphérique, troubles du comportement (indifférence), perte de coordination 22000 ft Palpitations et troubles du rythme cardiaque, hyper ventilation, perte de conscience, 25000 ft Convulsions, perte de conscience aggravée

23 Temps de conscience utile
Le minimum de saturation du sang en O2 est de 88% Le TCU est le temps disponible pour réagir Il faut agir vite: Mettre le masque: 100% Établir la communication

24 Décompression progressive Décompression explosive
TCU moyen Altitude Décompression progressive Décompression explosive Assis Activité modérée 25000 ft 5 min 3 min 2 min 30000 ft 1,5 min 45 sec 30 sec 35000 ft 20 sec 40000 ft 25 sec 18 sec 12 sec Au dessus de 38000ft, l’apport d’oxygène en surpression est nécessaire pour compenser la faible pression atmosphérique

25 Tolérance à l’hypoxie Facteur Tolérance Vie en altitude +
Altitude cabine - Faible vario Fort vario Durée du vol Faible température Toute baisse de la pression partielle en oxygène s’installant de manière progressive favorise la résistance à l’hypoxie

26 Stimulation du centre de la respiration
L’augmentation de la ventilation est la réponse de l’organisme à l’augmentation de l’activité physique car il y a plus de CO2 à évacuer En conséquence, en altitude, quand il y a moins d’O2 disponible, le taux de CO2 augmente, l’hyperventilation se produit

27 Hyperventilation Cause: Effets: Symptômes:
Respiration rapide et profonde quand une situation stressante est rencontrée en vol Effets: Décroissance rapide de la quantité de CO2 dans le sang Symptômes: Similaires à ceux de l’hypoxie Suffocation, somnolence, sensation de tête lourde, désorientation

28 Conséquences de l’hyperventilation
Elle peut mener à la perte de conscience Elle fait donc bon ménage avec l’hypoxie Attention à la respiration trop profonde en altitude

29 Prévention de l’hyper ventilation
Garder son rythme respiratoire sous contrôle Respirer dans un sac posé sur le nez et la bouche pour augmenter le volume de CO2 inspiré Se parler à soi même ou crier

30 Les barotraumatismes Conséquence d'une différence de pression entre les cavités du corps humain (sinus, intestin, …) et l'environnement. atteignent, lors des décompressions rapides, le tube digestif en provoquant des douleurs qui peuvent aller jusqu'à la syncope; les dents (caries), et les poumons. Les barotraumatismes peuvent atteindre en descente l'oreille moyenne (otite barométrique) ou les sinus en cas d'inflammation préexistante (douleur, larmes, saignements de nez).

31 Barotraumatisme de l’oreille
Avec l’altitude, la pression diminue dans le conduit auditif, l’oreille moyenne reste à la pression du sol. Le tympan se déforme vers l’extérieur L’oreille moyenne est sensible à cette pression et exige une légère surpression pour ouvrir la trompe d’Eustache En descente, les conditions sont inversées. La pression inférieure dans l’oreille moyenne tend à faire « s’effondrer » les parois de la trompe d’Eustache ce qui rend difficile le passage de l’air

32 Oreille moyenne Les différences de pression contraignent le tympan à un bombement vers l’extérieur ou l’intérieur qui crée la sensation d’oreille pleine L’équilibrage des pressions se fait grâce à la trompe d’Eustache Oreille externe trompe d’Eustache tympan

33 Symptômes de l'otite barotraumatique
Les symptômes de l'otite barométrique sont une sensation d'oreille pleine, une baisse de l'audition, des sifflements, des douleurs, des vertiges. Elle peut conduire à une rupture du tympan. Elle peut être prévenue en restant au sol dans les premières 24 heures suivant la déclaration d'un rhume.

34 Prévenir l’otite barotraumatique
Le meilleur remède est la manœuvre de Valsalva Si cette manœuvre est inefficace, attention au barotraumatisme Attention : en cas de rhume, les tissus autour de l’extrémité nasale de la trompe d’Eustache sont gonflés ce qui risque de gêner le passage de l’air et mener à un barotraumatisme

35 Sinus Le terme sinus définit n’importe quelle cavité située dans un os
Emprisonnés dans un tel endroit les gaz peuvent amener un mal de tête voire des limitations de la fonction visuelle

36 Prévenir le barotraumatisme des sinus
Si vous avez une infection des sinus, les tissus autour des cavités peuvent être gonflés ou remplis d’abcès. Les cavités pourraient être fermées Risque de barotraumatisme grave

37 Système digestif Le système digestif est exposé à la pression sur ses surfaces externes La majeure partie du gaz qu’il contient est de l’air inspiré, l’autre partie est le résultat de la digestion Ces gaz humides peuvent doubler de volume à 18000ft

38 Prévenir les problèmes du système digestif
La quantité de gaz change avec l’individu et avec le type de nourriture consommée. En conséquence: Ne pas manger trop vite avant le vol Ne pas manger trop Eviter les boissons gazeuses Eviter les nourritures créant des gaz Eviter le chewing gum en montée

39 Caries dentaires L’air emprisonné exerce une pression sur les nerfs de la dent Il s’en suit une intense rage de dent On ne peut agir que préventivement pour contrer les caries.

40 Prévenir les autres barotraumatismes
En gardant la bouche (glotte) ouverte, on peut favoriser la fuite de l'air dans les poumons. Les bâillements, la mastication ou la déglutition peuvent aider à minimiser les différence de pression. On peut utiliser des décongestionnants sans anti-histaminiques.

41 La maladie de décompression d’altitude
La maladie de décompression d'altitude résulte de la transformation en bulles de l'azote dissous dans les tissus de l'organisme. Environ 1,5l d’azote est dissous dans le corps… Elle peut survenir lors d’une montée rapide à 18000ft Monter à 8000ft, vaporisera 20% de l’azote contenu dans le corps

42 Facteurs de risques On ne l'observe pas chez des personnes saines en dessous de 5500m, les troubles sont supportables jusqu'à 9000 m. Les facteurs aggravants sont l'obésité, une régime alimentaire protéiné, une activité physique en altitude, la plongée préalable au vol. Il s'observe surtout chez des sujets de plus de 40 ans.

43 Symptômes neurologiques Défaillance circulatoire
Courbatures Douleur provoquée par la formation de bulles autour des articulations et des muscles Suffocation Douleur provoquée par la formation de bulles dans les poumons (sensation de brûlure ou de douleur poignardante dans la poitrine) Chair de poule Sensation de chatouillements dans la peau provoquée par des bulles dans la texture graisseuse Symptômes neurologiques Clignements des yeux, maux de tête, perte de champs visuel, tremblement des muscles. Formation de bulles dans le cerveau. Potentiellemen mortel Défaillance circulatoire Conséquence du déréglement neurologique. Les bulles d’azote peuvent constiper les vaisseaux sanguins et arrêter le cœur

44 Plongée sous marine La quantité de gaz dissous dans le sang augmente si on reste dans un environnement d’une pression plus élevée, telle que l’eau quand on plonge En plongeant à une profondeur de 30m, la pression de l’air inhalé doit être 3 fois supérieure à la normale Même en respectant ses pallier de décompression, la quantité d’azote est augmentée pendant plusieurs heures Pas de plongée 24h avant un vol

45 Hypothermie Premiers symptômes :
une difficulté à raisonner amplifiée par des frissons intenses qui épuisent l'organisme. l’organisme essaie d’augmenter la température corporelle par friction des tissus. Si on lutte contre l’hypothermie par le frisson qui consomme de l’énergie, on se fatigue et on consomme de l’oxygène ce qui va aggraver l’hypoxie.

46 Hyperthermie Adaptation à la chaleur par : Sudation
permet d'abaisser la température grâce à l’évaporation de l’eau en une réaction exothermique.

47 Symptômes de l’hyperthermie
altération des performances physiques et mentales avec des sueurs fréquentes quand la température du corps atteint 39°C. Les petites pathologies comme les rhinopharyngites, sinusites, bronchites, etc... créent les mêmes symptômes car elles occasionnent une fièvre. La sudation aggrave la déshydratation.

48 La température corporelle

49 Étude de cas : Dépressurisation lente
Extrait du bulletin de sécurité des vols de Northwest Airlines B Réseau domestique USA

50 Environnement de haute altitude
Hygrométrie Rayonnement cosmique Ultra violets Ozone

51 Température et hygrométrie
20% 90% 15°C 40°C

52 La déshydratation L’hygrométrie souhaitable à bord d’un avion est de 40 à 60% Lors de certains vols elle peut être aussi faible que 2% Signes d’alerte: irritation et inconfort du nez, de la gorge et des yeux assèchement de la peau soif (signe tardif)

53 Rayonnements généralités
2 types de rayonnements : Rayonnement galactique particules haute énergie (haute vitesse) et basse intensité Rayonnement solaire particules basse énergie (basse vitesse) et forte intensité Les radiations solaires sont d’une intensité triple de celle des radiations galactiques.

54 Rayonnement cosmique Principales caractéristiques :
Interaction rayonnement cosmique / vent solaire Cycle d’activité du soleil de 11 ans Éruptions solaires

55 Cycle d’activité du soleil
Module le spectre des rayonnements ionisants En phase de faible activité : les rayonnements cosmiques sont plus forts En phase de forte activité, ils sont limités mais il y a plus d’éruptions solaires

56 Importance des rayonnements pour le PN
Ces rayonnements ont des effets différés précoces sur la moelle osseuse, la peau, le cristallin, les testicules et les ovaires. Les effets tardifs sont 2 fois plus fréquents chez les PN que pour le reste de la population avec des anomalies chromosomiques, des tumeurs de la peau, du cerveau et des leucémies.

57 Effets biologiques des rayonnements ionisants
Les rayonnements ionisants provoquent des dégâts sur l’ADN provoquant des conséquences plus ou moins graves : On distingue 2 types d’effets : Effets déterministes Effets stochastiques

58 Effets déterministes Dus à des doses élevées voire mortelles
Effets à seuil : Seule une dose supérieure au seuil provoque l’effet La gravité de l’effet est proportionnelle à la dose reçue

59 Effets aléatoires Dus à tout type de doses
Le risque de leur survenue est proportionnel à la dose reçue La gravité de l’effet n’a aucune proportion avec la dose reçue

60 Évaluation de l’exposition
Route au départ de Paris 1991/92 Faible activé solaire 1996/98 Forte activité solaire Tokyo (700 hdv/an) 3,9 mSv 4,6 mSv San Fransisco (700 hdv/an) --- 4,4 mSv Washington (700 hdv/an) 4,3 mSv Buenos Aires (700 hdv/an) 2,1 mSv 3 mSv NYC Concorde (300 hdv/an) 2,6 mSv 2,8 mSv

61 Conclusion Les doses auxquelles sont soumis les PN sont à considérer
Ces doses varient dans des fourchettes connues Le risque peut être évalué par différents moyens Pour les éruptions solaires, seule une évaluation à posteriori est possible L’utilisation d’un outil de calcul est envisageable Cet outil doit être validé par des mesures ponctuelles car les incertitudes du modèle sont encore de +/- 20% La réglementation sur la tolérance aux radiations cosmiques en vigueur s’applique à partir du niveau 500.

62 Ultra violets Filtrés par la couche d’ozone
Entraînent des lésions de l’œil (oeil rouge, paupières enflées, larmoiement, douleur oculaire, baisse de l’acuité, cataracte) et de la peau (aggravent les risques de cancer de la peau) Le port de lunettes de classe 4 est la seule solution pour protéger ses yeux. Pour protéger la peau, les crèmes d’un indice supérieur à 12 sont suffisantes si on ne s’expose pas entre 10 et 14 heures.

63 Ozone Résulte de l’action des UV sur l’oxygène,
O2 se transforme en O3 instable. L’ozone se décompose à 400°C, les groupes de climatisation la détruisent donc mais à faible régime, la température des “packs” diminue, ce qui augmente la concentration en ozone de l’air.

64 Importance du problème
Principal polluant des cabines d’avion La FAA a fixé le seuil toxique de la concentration d’ozone à 0,1 ppm.

65 Effets toxiques de l’ozone
Respiratoires : mauvais échange de gaz entre le sang et les poumons, difficultés d’évacuation du gaz carbonique Visuels réduction de la vision nocturne Génétiques action identique à celle des rayons X L’intoxication à l’ozone provoque des douleurs oculaires, des maux de tête, une irritation du nez et de la gorge avec une toux.

66 Intoxication au monoxyde de carbone
Si une molécule de CO s’unit à une molécule d’hémoglobine, elles restent collées La réaction est due au fer contenu dans l’hémoglobine Un carbonate de fer très stable est créé

67 Cause de l’intoxication
L’intoxication peut être le résultat de gaz d’échappement (GPU) Le tabagisme est une intoxication au CO Un paquet par jour sature l’hémoglobine de 4 à 8% en CO La fumée de cigarette se compose de 3% de CO, celle de cigare de 5 à 8%