Mieux connaître pour mieux apprécier Mieux connaître pour mieux gérer Mieux connaître pour mieux sauvegarder 1951 Pierre de Latil L’homme chez les poissons

NIVEAU A3 APNEE

ANATOMIE - RESPIRATOIRE - CIRCULATOIRE - L’OREILLE

L’APNEE Quels effets physiologiques ?

RESPIRATOIRE - Les voies aériennes supérieures - Les voies aériennes inférieures - Les volumes respiratoires - Notion d’espace mort - Régulation du rythme respiratoire - Mécanique ventilatoire - Echanges gazeux - La ventilation de l’apnéiste

Les voies aériennes supérieures LES SINUS Réduisent le poids et consolident le crâne LE NEZ Réchauffe, filtre et humidifie l’air inspiré LA TROMPE D’EUSTACHE Permet l’équipression entre l’oreille moyenne et le milieu L’EPIGLOTTE C’est un clapet qui permet l’entrée d’air dans la trachée, ou des aliments dans l’oesophage

Les voies aériennes inférieures comprenant : les poumons, les bronches, les bronchioles et les alvéoles. Elles assurent les échanges d'O2 et de CO2 entre l'air et le sang sur une surface développée de 100 à 150 m2:

Les voies aériennes récapitulatif

LES VOLUMES RESPIRATOIRES

VC + VRI + VRE = CV (Capacité Vitale) LES VOLUMES RESPIRATOIRES - Volume courant (VC) : volume d’air inspiré et expiré au cours d’une ventilation normale. - Volume de réserve inspiratoire(VRI) : volume maximal d’air que l’on peut inspirer après la fin de l’inspiration normale. (variable selon volume pulmonaire) - Volume de réserve expiratoire (VRE) : volume maximal d’air pouvant être expiré à partir de la fin de l’expiration normale. - Volume résiduel (VR) : volume d’air restant dans les poumons à la fin d’une expiration maximale. VC + VRI + VRE = CV (Capacité Vitale)

150 ml L’ESPACE MORT ANATOMIQUE L'espace mort représente le volume total de toutes les voies anatomiques conduisant l'air inspiré jusqu'aux alvéoles. Il ne participe pas aux échanges gazeux.  La cavité buccale, les fosses nasales, le pharynx, la trachée et les bronches forment l'espace mort anatomique.

Mécanique ventilatoire L’Inspiration L’Expiration

Mécanique ventilatoire

Mécanique ventilatoire Les mécanismes intervenant au cours de l'inspiration sont : la contraction (aplatissement) du diaphragme : le soulèvement (augmentation) de la cage thoracique par contraction des muscles scalènes et des muscles intercostaux externes et le soulèvement de la cage thoracique par d'autres muscles accessoires. 

Mécanique ventilatoire Les mécanismes intervenant au cours de l'expiration sont : les mouvements des muscles de la paroi abdominale qui poussent le diaphragme vers le haut ; l'abaissement (diminution) de la cage thoracique, mouvement passif dû à la pesanteur et à l'élasticité la contraction des muscles intercostaux internes.

Régulation du rythme respiratoire Les fréquences, volumes, pressions varient constamment en fonction des besoins.   La nuit lorsqu'on dort, on bouge peu, l'activité est ralentie et on consomme peu d'oxygène donc automatiquement la fréquence respiratoire et cardiaque baissent ainsi que la pression artérielle. Au contraire, lors d'un effort les besoins sont importants. Le cerveau et son système nerveux autonome dit végétatif jouent un grand rôle dans cette régulation. Tout se fait sans notre intervention mais automatiquement. On ne s'aperçoit de rien.  

Régulation du rythme respiratoire Les mouvements respiratoires sont automatiques.   Les muscles respiratoires se contractent grâce à une décharge électrique envoyée par des nerfs. La commande centrale est située dans le crâne (tronc cérébral ou bulbe). Chaque muscle intercostal reçoit un nerf qui vient de la moelle épinière. Le diaphragme est commandé par 2 gros nerfs, sortant très haut de la moelle épinière au niveau du rachis cervical.    Contrairement au cœur, on peut volontairement (mais pour un bref instant) arrêter la respiration (apnée).

Les échanges gazeux CHAQUE GAZ POSSEDE UNE PRESSION PARTIELLE (Pp)   Air inspiré Air expiré azote 79% Di oxygène 21% 16% Di oxyde de carbone 0.03% 4% Vapeur d’eau variable importante   -          L’azote qui est le gaz le plus abondant dans l’air ne varie pas donc ce gaz n’est pas échangé entre les poumons et l’organisme -          Le di oxygène est moins abondant dans l’air expiré. Une partie de ce gaz est donc pris par les poumons. -          Le di oxyde de carbone est plus important dans l’air expiré. Le poumon a donc produit du co2.

Les échanges gazeux

Les échanges gazeux Les tissus consomment de l’oxygène et produisent du dioxyde de carbone. SURFACTANT ALVEOLAIRE Les alvéoles permettent la recharge en O2 et l’élimination du CO2. Le taux de CO2 est prédominant dans le déclenchement du reflexe ventilatoire. La ventilation est une fonction vitale ‘inconsciente’. L’apnée consiste en l’interruption volontaire de la ventilation

La ventilation de l’apnéiste Amélioration par l’entrainement de l’élasticité de la cage thoracique. Amélioration de la Capacité Vitale par le travail de la ventilation diaphragmatique à la fois à l’inspiration et à l’expiration Récupération sans tuba (espace mort)

CIRCULATOIRE - La circulation sanguine - La petite circulation - La grande circulation

La circulation sanguine LE MOTEUR. Le cœur FLUIDE Le sang

- La circulation sanguine Est un muscle Le cœur Consommateur d’oxygène Individu lambda : Fonctionnement et réglage en fonction de l’effort sont entièrement sous contrôle reflexe Peut influer sur le rythme cardiaque …….. Apnéiste : Contrôle nerveux Par l’entrainement Contrôle du diaphragme

La circulation sanguine ANATOMIE CIRCULATOIRE Le sang La circulation sanguine Les globules rouges : appelés aussi ‘hématies’; grâce à leur noyau d’hémoglobine ils fixent et transportent l’O2. La fixation se fait à ‘saturation’, c’est-à-dire au maximum de la capacité de stockage. Cette capacité de ‘charge’ n’est pas extensible. L’entrainement n’y change pas grand-chose. Les globules blancs : assurent essentiellement la défense immunitaire de l’organisme. Le plasma : constitué d’eau (70%), transporte les nutriments et les gaz Les plaquettes : ont un rôle essentiel dans le phénomène de la coagulation.

La petite et la grande circulation

L’OREILLE - EXTERNE - MOYENNE - INTERNE

L’OREILLE De part sa conformation anatomique, c’est l’organe le plus exposé et le plus sensible aux effets de la variation de pression en immersion. Directement exposée à des variations de pressions et thermiques pendant l’activité sous-marine, l’oreille peut subir des lésions qui, outre le fait d’être douloureuse, peuvent détruire définitivement la fonction auditive.

L’OREILLE

L’OREILLE EXTERNE La membrane du tympan Le pavillon auriculaire Amplifie les vibrations acoustiques – liaison avec l’oreille moyenne. Le pavillon auriculaire Recueillir les sons et les diriger vers le conduit auditif. Le conduit auditif externe Conduit les sons vers le tympan.

L’OREILLE MOYENNE La fenêtre ovale La trompe d’Eustache Chaine de trois petits osselets. CAISSE DU TYMPAN…. Toujours libre et propre pour laisser la liberté aux osselets … rôle de la Trompe d’Eustache Le marteau L’enclume L’étrier La fenêtre ovale Liaison avec l’oreille interne La trompe d’Eustache Canal ostéocartilagineux. Muscle péristaphilyn

L’OREILLE INTERNE Canaux semi-circulaires Fenêtre ovale Complexe vestibulaire L’équilibre Fenêtre ronde Cochlée L’ouïe Conduit cochléaire Transforme le stimulus mécanique en impulsions bioélectriques nerveuses (cellule ciliées)

EN RESUME Les ondes sonores arrivent sur le tympan qu'elles font vibrer. Ces vibrations sont transmises via les osselets à la fenêtre ovale. Après la fenêtre ovale, les ondes sont transmises à l'endolymphe et à la membrane basillaire sur laquelle se trouvent des cellules ciliées. Ce sont des cellules sensorielles (il y a des cellules externes et des cellules internes correspondant au total à environ 35000 fibres nerveuses) qui ont des courbes de sensibilité différentes aux différentes fréquences : les cellules les plus proches de la base de la cochlée ont un pic de sensibilité pour les sons les plus aigus, tandis que les cellules les plus proches de son extrémité ont un pic de sensibilité pour les sons les plus graves.

BONUS Les oreilles permettent donc de localiser un son sur la surface telle que la différence de trajet entre un point de cette surface et chacune des deux oreilles soit constant. En fait, le cerveau possède une information additionnelle : l'oreille à laquelle le son est arrivé en premier, la source du son est donc restreinte à un demi-hyperboloïde. Lorsque la source du son est suffisamment loin des oreilles, ce demi-hyperboloïde peut être assimilé à un cône de sommet la tête et dont l'axe est la droite joignant les deux oreilles. Ainsi, la différence de temps interaural permet de déterminer l'angle que fait la source sonore avec l'axe des oreilles

L’apnée et la profondeur Quels effets ?

Rappels des termes utilisés NORMOXIE : Etat du sang contenant une quantité normale d’O2 (Po2 = entre 0,17 et 0,21 Bar) HYPOXIE : Diminution de la quantité d’O2 contenue dans le sang ne permettant plus une activité normale ¨(Po2 entre 0,12 et 0,17 Bar) ANOXIE Diminution de la quantité d’O2 NE PERMETTANT PLUS LA SURVIE DES TISSUS ¨(Po2 inf. à 0,12 Bar) NORMOCAPNIE : Taux normal de la PpCO2 dans le sang (Pco2 = 40 mmHg ou 0,05 Bar) HYPOCAPNIE : Diminution de la PpCO2 sans le sang (Pco2 < 40 mmHg ou 0,05 Bar) HYPERCAPNIE : Augmentation de la PpCO2 dans le sang (Pco2 > 40 mmHg ou 0,05 Bar)

engendre des modifications cardio-vasculaires Les effets cardiovasculaires L’apnée arrêt des échanges gazeux entre les poumons et l’atmosphère Immersion Vasoconstriction périphérique – Redistribution sanguine engendre des modifications cardio-vasculaires

Objectif : privilégier l’apport en oxygène vers les organes nobles Effet cardiovasculaires REFLEXE D’IMMERSION ou DIVING REFLEX Objectif : privilégier l’apport en oxygène vers les organes nobles

BRADYCARDIE - Diminution du rythme cardiaque - d’environ 30% du rythme initial - Dès le début de l’apnée - Apnée à sec - Immersion du corps - Immersion de la face

A l’Immersion - Dès le début de l’apnée – intensité maximale à 20sd BRADYCARDIE A l’Immersion - Dès le début de l’apnée – intensité maximale à 20sd - Persiste pendant tout le séjour au froid et n’est pas ou peu modifiée par l’exercice musculaire -* Intensité plus importante en profondeur ( froid – augmentation des Ppo2 et contraintes hémodynamiques) - Se termine à l’émersion dès la reprise de la ventilation * Contradiction entre étude du Dr VIGOUROUX et l’ouvrage de Frédéric LEMAITRE Maître de Conférence en physiologie de l’apnée.

Facteurs de la bradycardie d’immersion AGE : - *La bradycardie augmente avec sujet + âgé L’ENTRAINEMENT : - Le sujet entrainé à une bradycardie supérieure L’EXERCICE : - La bradycardie n’est pas modifiée par l’exercice musculaire sous l’eau. Les impératifs de l’apnée l’emportent sur les nécessités du travail musculaire * Contradiction entre étude du Dr VIGOUROUX et l’ouvrage de Frédéric LEMAITRE Maître de Conférence en physiologie de l’apnée.

Mécanisme des réactions cardio-vasculaires BRADYCARDIE Mécanisme des réactions cardio-vasculaires - Mécanisme nerveux : réflexe « vagal » par stimulation du système freinateur du cœur - 2 stimulis principaux : l’apnée – l’immersion - Autres stimulis : Variation de la composition des gaz respiratoires ; intervention des barorécepteurs artériels

Facteurs de la bradycardie d’immersion - Immersion de la face - LA TEMPERATURE DE L’EAU (eau froide) - LE CONTACT DE L’EAU AVEC LA PEAU (thermorécepteurs cutanés)

VASOCONSTRICTION PERIPHERIQUE Rétrécissement du diamètre des vaisseaux sanguins périphériques CAUSES - Due à la pression - Due au froid

VASOCONSTRICTION PERIPHERIQUE Redistribution sanguine au profit des organes vitaux EFFET - Maintien de la pression artérielle - Limite les déperditions de chaleur en réduisant le flux sanguin dans les membres - Augmentation du volume sanguin central

VASOCONSTRICTION PERIPHERIQUE 1) provoqué par la bradycardie : c'est un mécanisme de régulation naturelle du corps. De ce fait si le cœur se relaxe, le débit cardiaque diminue et par conséquent la pression artérielle diminue. Pour la maintenir, une seule solution : diminuer le diamètre des vaisseaux en assurant la contraction des muscles lisses. 2) provoqué par le froid : diminuer le transfert de la chaleur corporelle vers l’extérieur du corps. La vasoconstriction périphérique a cependant des effets secondaires puisqu’elle provoque une augmentation du volume sanguin central et de la pression artérielle centrale. Ceci a pour effet d’inhiber la sécrétion de l’hormone anti- diurétique (ADH). C’est ce qui explique le besoin d’uriner lorsque les extrémités sont froides. En effet, l’ADH contrôle la production d’urine

LES TRANSFERTS SANGUINS BLOODSHIFT

Lors de l’immersion : La poussée d’Archimède La pression hydrostatique La poussée d’Archimède supprime les effets de la pesanteur et facilite le retour veineux La pression hydrostatique Au cours de la descente, la pression hydrostatique augmente et le volume pulmonaire diminue (loi de Boyle- Mariotte ) jusqu’à ce que la rigidité relative du thorax ne permette plus de réduire son volume

La cage thoracique reste peu déformable A partir d’une certaine profondeur : La cage thoracique reste peu déformable A – Le corps est immergé jusqu’au cou, la pression intra thoracique est négative. B – Immergé jusqu’au cou, le sujet réalise une apnée. La pression thoracique devient positive. C – Au cours d’une apnée en profondeur, la pression intra thoracique va devenir identique à la pression ambiante lorsque la Capacité Pulmonaire Totale égalera le Volume Résiduel. D – Au-delà du volume VR, la pression intra thoracique est inférieure à la pression ambiante, il se crée un transfert de sang vers le thorax (blood shift) VOLUME DE SANG : 0,5 à 1 litre