Physiologie et Plongée

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1 Physiologie et Plongée
Physio.Cardiaque Physio.Respiratoire La Vision ,l’audition

2 FINALITE DU SYSTEME CARDIOVASCULAIRE
1 Nutrition: - apporter des substrats ( Glucose, ATP)et de l'oxygène au cerveau, et à tous les organes assurer l’élimination des déchets ( CO2) provoqués par la consommation de ces substrats. 2 Relation: l'appareil circulatoire transporte des molécules chimiques informatives (médiateurs) mais aussi des cellules ( cellules immunitaires, plaquettes). 3 Thermorégulation : assure le maintien d’une température à 37° pour un fonctionnement enzymatique cellulaire optimal

3 COMPOSITION DU SYSTÈME CARDIOVASCULAIRE
Le système est composé de : 1. le cœur = 2 pompes disposées en série 2.alimentées par un système vasculaire veineux capacitif. 3. assurant leur éjection dans un système résistif, (artéres et artérioles pulmonaires et systémiques). le fonctionnement de ce système est automatique et autorégulé sous l'influence du système nerveux végétatif

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5 a. La pompe cardiaque Le coeur est un muscle creux composé de 3 tuniques capable de se raccourcir en systole et de se distendre en diastole grace aux protéines contractiles (actine et myosine ) qui pour assurer leur fonction consomment d'énormes quantités d'énergie sous forme d'ATP et d’oxygene Le coeur ne comporte aucune réserve d'énergie. Son fonctionnement est exclusivement assuré par les apports sanguins(arteres coronaires).

6 Coupe schematique du Coeur

7 Cycle cardiaque

8 b. le syteme arteriel Les artères sont composées de cellules musculaires lisses, d'éléments de structure (fibres élastiques et fibres collagènes) ainsi que del'endothélium. Il comporte deux composantes : 1 - Une composante élastique dans les grosses artères proches du coeur. Ces artères élastiques emmagasinent en systole l'énergie développée par le ventricule gauche et la restituent en diastole en assurant l'écoulement du sang. Elles ne sont pas influencées par le système nerveux végétatif 2 - Un système résistif vaso-actif constitué par les artérioles périphériques à composante musculaire principale. Il est sensible aussi bien à des conditions locales d'auto-régulation qu'à des influences externes : système nerveux végétatif

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10 c.le réseau capillaire le réseau capillaire, extrêmement ramifié, très résistif est peu adaptable, la paroi des capillaires étant quasiment limitée à l'endothélium vasculaire, son rôle essentiel est d'assurer les échanges entre le sang et le liquide interstitiel, véritable milieu intérieur où vivent les cellules. La vitesse d'écoulement du sang y est très faible (de l'ordre de quelques mm/s) et la pression minimale

11 d. Le systeme veineux Le système veineux est capacitif: la paroi veineuse n'est quasiment pas musclée Il est capable d'emmagasiner de grandes quantités de sang sous faible pression, en particulier dans les veines périphériques et les veines splanchniques. Le sang veineux représente la grande majorité du volume sanguin total estimé à environ 70%

12 2.REGULATION DU SYSTEME CARDIOVASCULAIRE
Le système cardiovasculaire est régulé de plusieurs façons. 1 - l'automatisme cardiaque a.sous l'influence du système nerveux végétatif - (ortho)sympathique : acceleration cardiaque , HTA -parasympathique : ralentissement frequence cardiaque , HOTA b.des influences hormonales ( hormone thyroidienne par ex) 2 - les systèmes artériolaires - autorégulés au niveau des artères coronaires - soumis au SNA sympathique( vasoconstriction ) ou parasympathique ( vasodilatation)

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14 L'innervation cardiaque

15 Effets principaux du systeme sympathique
l'activation du système sympathique provoque : une augmentation de secretion d’adrenaline( et de noradrenaline) par les glandes surrénales une mydriase (dilatation de la pupille) une tachycardie (augmentation de la fréquence cardiaque) une augmentation de la pression artérielle Une vasoconstriction périphérique une bronchodilatation (augmentation du diamètre des bronches) NB: effets inverse pour le systeme parasympathique

16 Effets de l’immersion pression hydrostatique Contention vasculaire
augmentation du retour veineux Hypervolemie par hemodilution Augmentation precharge et debit cardiaque Inhibition aldosterone, HAD+ Liberation Peptides cardiaques Meilleure perfusion tissulaire Augmentation de la diurese

17 A la sortie Levée de la « contention vasculaire » Hypovolémie relative
baisse de la perfusion tissulaire Risque accru de degazage du N2 tissulaire

18 Effets cardiovasculaires de l’immersion
1 Immersion: la pression hydrostatique realise une contention du reseau veineux responsable d’une augmentation du retour veineux (600 à 800 ml): -hausse du debit cardiaque d’environ 25% ( et de la TA) et meilleure perfusion tissulaire malgré le ralentissement reflexe de lafrequence cardiaque : eau sur le visage (role afferent du V puis effecteur du X ) + effet de l’hyperoxie (chemorecepteurs aortiques) - l’hypervolemie entraine une stimulation des barorecepteurs et inhibition de HAD et secretion de BNP qui favorise la diurese : x 6 soit 700 cc/ heure de plongée 2 Après l’immersion : la suppression de la contention +deficit hydrique entraine une hypovolemie avec baisse de la perfusion et risque de degazage tissulaire; Risque accru en l’absence de correction du deficit hydrique en cas de plongées successives NB - ces phenomenes sont augmentés en cas plongée en eau froide HAD : hormone antidiuretique BNP: peptide natriuretique B

19 ANNEXES

20 Annexe 2:Le plasma sanguin
Le plasma est la partie non cellulaire du sang. La composition du plasma sanguin est très complexe il contient environ 80 % d'eau, des plaquettes sanguines et le fibrinogène, des substances azotées (urée, créatine, albumines, globulines, acides aminés) des lipides (cholestérol, acides gras) des glucides (sucre, principalement du glucose) des minéraux (chlore, sodium, potassium, calcium, magnésium, phosphore, iode, fer) des enzymes (phosphates, lipase, etc.), des hormones et divers métabolites. Après que le plasma ait coagulé, impliquant principalement les plaquettes sanguines et le fibrinogène, le liquide restant est le sérum.

21 Annexe 3 :Elements figurés :Hematies leucocytes ,plaquettes

22 Annexe 4. Quelques chiffres :
Le cœur assure un débit de 8000 litres de sang / jour. Au repos, 5 litres de sang circulent chaque minute chez les individus; il y a donc ml d’O2 disponibles dans l’organisme (5 l. de sang x 200 ml d’O2). le debit augmente jusqu’à 40 l de sang / mn chez le sportif Il y a 325 capillaires par mm² en moyenne chez un individu non entraîné et 460 chez un individu entraîné. Le myocarde extrait en moyenne 60% à 70% de l'oxygène du sang artériel coronarien (pour 10 à 20% au niveau des autres organes). Cette capacité permet au myocarde de consommer 10% des besoins en O2 de l'organisme

23 Annexe 5 : Le cycle de Krebs
Il est le point final et commun du catabolisme des glucides, lipides et protides au sein des mitochondries Il se déroule en aerobiose ( presence d’ oxygene) Il est le processus ultime de dégradation des différents métabolites qui seront dégradés en CO2 et H2O En resumé : 1Glucose + 10NAD + + 2FAD + 2ADP + 2GDP + 4Pi + 2H2O Donnent 6CO2 + 10NADH,H + + 2FADH2 + 2ATP + 2GTP

24 Physiologie Respiratoire

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26 Mécanique ventilatoire
La mobilisation de la cage thoracique et des poumons s’effectue grâce à la contraction des muscles respiratoires : -le diaphragme : Il est innervé par le nerf phrénique. Sa contraction augmente le diamètre vertical de la cage thoracique (par abaissement des coupoles) et le diamètre horizontal (par refoulement des côtes inférieures en haut et en dehors). donc, lors de l’inspiration, le volume de la cage thoracique augmentant, la pression alvéolaire diminue , créant un afflux d’air vers les poumons -les muscles intercostaux,les muscles respiratoires accessoires, les muscles abdominaux

27 Les voies respiratoires
Les voies aériennes supérieures nez,, la bouche, naso et oro-pharynx, larynx Voies de conduction : trachée, bronches, bronchioles Voies assurant l’hematose: alveoles :cavités de 0,1 à 0,3 mm de diamètre

28 Acinus pulmonaire

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30 Volumes pulmonaires Fréquence respiratoire moyenne au repos (FC) : 15/mn. Volume courant (VC) : Volume d’air inspiré et expiré à chaque respiration normale.   VC moyen = 500 ml VC/minute = VC x FC = 7,5 l / min. Volume de réserve inspiratoire (VRI) : Volume d’air supplémentaire inspiré après une inspiration normale. VRI = 2500 à 3000 ml Volume de réserve expiratoire (VRE) : Volume d’air supplémentaire expiré après une expiration normale.   VRE = 1000 à 1200 ml Capacité vitale (CV) : Volume maximum d’air mobilisable. CV = 4000 à 4500 ml Volume résiduel (VR) : Volume d’air restant après une expiration forcée.   VR = 1000 à 1500 ml Capacité pulmonaire totale (CPT) : CPT = CV + VR = 5000 à 6000 ml Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) : Volume d’air demeurant dans les poumons après une expiration normale. CRF = 2000 à 2500 ml

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35 Pressions partielles d’O2 et de CO2 dans les différents milieux
air sec voies aériennes gaz alvéolaire sang artériel sang veineux PpO2 (mm Hg) 160 150 100 40 PpCO2(mmHg) 0.3 46

36 TRANSPORT DES GAZ PAR LE SANG :
1 - l'oxygène : L’O2 est transporté dans le sang sous deux formes : Fraction dissoute : selon la loi de Henry, elle est proportionnelle à la pression partielle d’O2. Elle représente 2 à 5 % de l’O2 sanguin. Fraction combinée : la plus grande partie de l’O2 sanguin (95 à 98 %) forme une combinaison aisément réversible avec l’hémoglobine pour donner l’oxyhémoglobine : O2 + Hb = HbO2 2. le dioxyde de carbone : Fraction dissoute : le CO2 obéit, comme l’O2 à la loi de Henry, mais il est 20 fois plus soluble que l’O2. Ainsi, la fraction dissoute représente 5% de la quantité totale de CO2. Fraction combinée : Sous forme de tampons (92 % du CO2 total) : [acide carbonique – bicarbonates] selon la réaction suivante : CO2 + H2O / [H+] + [HCO3‾] Sous forme de carbaminohémoglobine (3% du Co2 total) : Plus la saturation de l’hémoglobine en O2 est basse, plus la fixation du CO2 par l’hémoglobine est importante 

37 L’hemoglobine pouvoir oxyphorique de l'hémoglobine :
1,34 mL d'O2/g d'Hb soit 200 ml d’O2 par litre de sang (SaO %) L'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène décroît - en présence de Co2 - à pH faible (acide) - lorsque la température augmente Il y a alors relargage d’ Oxygene ( dans les tissus) A l’inverse quand le niveau de CO2 dans le sang diminue (au niveau capillaire pulmonaire où le CO2 est relâché), l'affinité de l’hemoglobine pour l'oxygène augmente En revanche, avec le monoxyde de carbone( CO), l'hémoglobine forme un composé stable, la carboxyhemoglobine  l'affinité de l'hémoglobine pour le CO est supérieure à celle de l'oxygène : risque mortel potentiel

38 Concernant l’azote Gaz neutre ( n’intervenant pas dans l’hematose) sa pression partielle sanguine s’equilibre avec la pression alveolaire suivant les lois de Dalton et de Henry Pendant la remontée l’azote dissous dans le sang reprendra sa forme gazeuse en traversant la paroi du capillaire pour rejoindre l’alveole

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40 Les sens dans l’eau Les sons Vision
Vitesse du son 1500 m/s , transmission osseuse La voix est modifiée : detendeur ,pression , gaz Vision Hypermétropie 42 dioptries( images formées en arriere de la retine) Les couleurs se rarefient  de l’intensité lumineuse La diffraction  le contraste

41 Fin

42 Vision de loin Si sous l'action de la cornée et du cristallin, l'image d'un objet se projette spontanément sur la rétine, l'objet est vu net. On dit qu'il s'agit d'un oeil emmétrope

43 Vision de pres Objet et image se déplacent dans le même sens. L'objet est plus proche de l'oeil, l'image se forme alors en arrière de la rétine= hypermetropie La perception est floue. Pour que l'image soit ramenée sur la rétine, il faut que l'oeil dévie davantage les rayons lumineux: c’est l’accommodation (modification de courbure du cristallin)

44 La vision sous-marine Les distances sont faussées
Les couleurs sont faussées Le champ visuel est faussé La vision des contrastes est faussée

45 Les distances sont faussées
La puissance réfractive est déterminée par la formule (N2-N1/r) N1 est l'indice de réfraction de l'eau ou de l'air N2 l'indice de réfraction de la cornée r le rayon de courbure de la cornée, en mètres. Dans l'air (N2=1.37, N1=1.00, r=0.0008) le résultat donne 46 dioptries et dans l'eau (N1=1.33) 5 dioptries. Cette perte de pouvoir réfractif donne une hypermétropie importante expliquant la mauvaise vision sous-marine. L'image sera formée très en arrière de la rétine Quand on met un masque, on recrée l'interface air-cornée et on évite ainsi l'hypermétropie induite , Mais à cause de l'existence de cette zone d'air, les objets paraissent plus près qu'ils ne sont en réalité

46 Csq du port du masque : Le diamètre apparent des objets augmente d' 1/3 La distance apparente des objets diminue d' 1/4 Exemple :. un requin paraissant faire 2 m de long n’en fait que 1.5 m paraissant à 3 metres est en fait à 4 m

47 Les couleurs sont faussées
L'eau va arrêter rapidement la lumière solaire. à 5 mètres de profondeur on n'a plus que 25% de la lumière de la surface à 15 mètres on ne peut compter que sur 12%. à 40 mètres c'est presque l'obscurité avec 3% de la lumière incidente Cette diminution de l'intensité lumineuse va entraîner une vision principalement scotopique (obscurité) qui est le fait des cellules visuellles appelées batonnets (peripherie de la retine ,avec un temps d’adaptation necessaire. Ces cellules ne permettent pas la vision des couleurs dévolue aux cônes (zone centrale de la retine)qui ne fonctionnent qu'en grande intensité lumineuse D’autre part l’'eau absorbe les radiations de grande longueur d'onde (le rouge) vers 10 mètres et au delà de 30 mètres il ne persiste que des radiations de courte longueur d'onde, bleu et vert. La transparence maximale concerne les couleurs situées à 480 nanomètres

48 Le champ visuel est faussé
Le champ visuel normal est d'environ 180° et il n'est que de 85° environ avec un masque classique il faut apprendre à tourner la tête pour ne pas négliger ce qui se passe à côté de soi (binome).

49 La vision des contrastes est faussée
La diffusion de la lumière sur les particules en suspension va donner une nébulosité qui va diminuer la vision des contrastes. Les particules en suspension absorbent plus les faibles longueurs d’onde ( la couleur d’une eau trouble devie vers le vert)

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