L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE ET LA PLONGEE Formation N 4 – CODEP 31 / 2005-2006 Talel ZAIR talel.zair@airbus.com Anca MEFFRE meffre@iemm.univ-montp2.fr

APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE Trajet de l’air et ses composants : Air inspiré Bloc ; Détendeur Voies aériennes supérieures Échanges gazeux - Voies aériennes inférieures - poumons Système circulatoire Échanges gazeux Tissus N2: 80% O2: 20% APPAREIL VENTILATOIRE APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE -Air expiré: 80% N2; 16% O2 4% CO2 APPAREIL VENTILATOIRE

Introduction Objectif général N4 - Rôle du N4 => Responsable en immersion => Adapter les paramètres de plongée en fonction des circonstances et des compétences des membres de la palanquée Objectif séance => Connaître les mécanismes de la circulation afin de comprendre les échanges gazeux et de prévenir certaines accidents de la plongée

L’APPAREIL CARDIO-VASCULAIRE & LA PLONGEE - PLAN * Rappels * Appareil circulatoire - Rôle - Grande & petite circulation - Le sang - Les vaisseaux sanguins - Transport sanguin * Les échanges gazeux * Le coeur - Anatomie - Physiologie et fonctionnement - Régulation * Système cardio-vasculaire et plongée - Aéro-embolie - Choc thermo différentiel - FOP - Déshydratation - Froid

* Air : composition, pression partielle, volume (Dalton, Mariotte) Rappels 1/3 * Air : composition, pression partielle, volume (Dalton, Mariotte)

Rappels 2/3 Dissolution des gaz ( loi d’Henry ) - Mécanisme d’échange (de diffusion) : schéma de principe P = pression qu’exerce le gaz sur le liquide Gaz T = pression qu’exerce le gaz dissout au sein d’un liquide Liquide P = T équilibre P > T sous-saturation P = T saturation P < T sur-saturation En plongée : compression décompression Descente ppN2 on sature en N2 on dé sature en N2 Remontée ppN2 A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissoute dans un liquide est directement proportionnelle à la pression que ce gaz exerce sur le liquide. »

Rappels 3/3 Le système nerveux : Système organique de traitement et de transmission des informations Deux fonctions essentielles : Relation avec l’environnement (central et périphérique) Fonctionnement des organes internes (neuro végétatif) * système parasympathique :rôle modérateur * système orthosympathique : rôle accélérateur

Appareil circulatoire Rôle: essentiel à la vie => Distribution de l’oxygène et des nutriments => Élimine le gaz carbonique et des déchets Composition : => Sang => Vaisseaux sanguins => Cœur

La circulation 1/3 Grande circulation (oxygénation du cerveau) Petite circulation (oxygénation du sang) Capillaires pulmonaires Grande circulation (oxygénation des tissus)

La petite circulation – La circulation pulmonaire Oxygénation du sang Hématose : L’ensemble des échanges alvéo-capillaires permettant l’apport d’oxygène au sang et l’élimination du gaz carbonique produit par les cellules. Sang hématosé : riche en oxygène Artère pulmonaire Veine pulmonaire Veines caves En plongée : Intervention de l’azote

La grande circulation – La circulation générale (systémique) * véhicule du sang riche en O2 vers les tissus; * débarrasse les déchets de l’organisme; En plongée : Intervention de l’azote

Le sang 1/2 * Définition : => liquide visqueux, opaque et salé de couleur rouge => composé de cellules ou globules (45%) et plasma => la masse sanguine ≈ 8% du poids du corps (6 litres chez une personne de 80Kg) * Rôle : => Transporteur : nutriments, hydratation, anticorps, gaz => Évacue les déchets vers les poumons, les reins, la peau

* Gaz (O2, N2, CO2), hormones, sels minéraux Le sang 2/2 Composition : * Plasma * 50%H2O * Globules rouges : transport d’O2 et CO2 (l’hémoglobine Fe) 4 à 5 millions/mm3 agrégation en présence d’N2 * Globules blancs : défense (virus, bactéries, corps étrangers,..) 7000 à 8000/mm3 * Plaquettes : essentielles à la coagulation 200 à 400000/mm3 * Gaz (O2, N2, CO2), hormones, sels minéraux

Vaisseaux sanguins 1/1 Les artères (aorte : 2,5 cm) canalisation souples (régulation : vaso constriction et dilatation) transportent le sang du cœur vers l’extérieur et les veines de l’extérieur vers le cœur pression plus élevée artérioles Les capillaires : extrêmement fines échange entre le sang et les cellules Les veines veinules canalisations semi-rigides transportent le sans vers le cœur valvules anti retour et contractions musculaires

Transport sanguin 1/2 O2 MODES DE TRANSPORT DES GAZ : - L’oxygène O2 : * Composé instable de couleur rouge vif * Principalement combiné à l’hémoglobine - 98% sous forme d’oxyhémoglobine : Hb + O2 => HbO2 * 2% dissout (En plongée la forme dissoute augmente) Chaque globule rouge contient 280 millions de molécules d’hémoglobines O2 GLOBINE Hème (fer) fixent l’O2

Transport sanguin 2/2 - Le dioxyde de carbone CO2 : * composé instable de couleur rouge sombre * 87% sous forme de bicarbonates CO2 + H2O = H2CO3 = H+ (ion acide) et HCO3- (ion bicarbonate) * 8% combiné à l’hémoglobine Hb + CO2 => HbCO2 ( carbohémoglobine ) * 5% dissous dans le plasma - Le monoxyde de carbone CO : * composé stable qui se fixe sur l’hémoglobine Affinité 200 fois plus importante pour le CO que pour l’O2 Hb + CO => HbCO ( carboxyhémoglobine ) En cas d’intoxication au CO : Traitement O2 hyperbare - L’azote N2 : * entièrement dissout dans le plasma * gaz neutre : PpN2 (alvéolaire) = PpN2 (tissulaire)

=> Phase alvéolaire : Se charge en O2 et de décharge en CO2 Les échanges gazeux 1/3 Deux phases : => Phase alvéolaire : Se charge en O2 et de décharge en CO2 => Phase tissulaire : Se charge en CO2 et de décharge en O2 C’est le sang qui joue le rôle de transporteur entre les deux phases via le mécanisme de diffusion (transfert par différence de pression partielle) POUMON 16% O2 4%CO2 80% N2 20% O2 0%CO2 TISSU CO2 N2 O2 PHASE TISSULAIRE Sang chargé en O2 en CO2 ALVEOLAIRE Sang chargé en CO2

Les échanges gazeux 2/3

Les échanges gazeux 3/3  Sang  CO2  O2  Tissu En plongée : T O2 < 40mm Hg T CO2 > 46 mm Hg Tissu  Sang  T CO2 = 40 mm Hg T O2 = 95 mm Hg T O2 = 40 mm Hg T CO2 = 46 mm Hg En plongée : Descente ppN2 on sature en N2 on dé sature en N2 Remontée ppN2 compression décompression

Plan * Le coeur - Anatomie - Physiologie et fonctionnement - Régulation * Système cardio-vasculaire et plongée - Aéro-embolie - Choc thermo différentiel - FOP - Déshydratation - Froid

Le cœur – Anatomie 1/3 La paroi du cœur est composé de 3 tuniques: * l’endocarde : mince membrane qui tapisse la face interne des 4 cavités cardiaques * Le myocarde : tissu musculaire du cœur, mince au niveau des oreillettes épais au niveau ventriculaire. * Le péricarde : enveloppe externe du cœur constituée de deux feuillets L’un viscéral adhérant au myocarde L’autre pariétal (l’épicarde)

Le cœur – Anatomie 2/3

Le cœur – Anatomie 3/3 * Innervation: 2 circuits de commande - commande réflexe: Noyau sinusal: Keith et Flack Noyau septal: Aschoff et Tawara Faisceau de His - commande automatique: Adaptation du rythme cardiaque en fonction des stimulus externes * Vascularisation - les coronaires (veines et artères)

Le cœur – Physiologie et fonctionnement 1/3 La révolution cardiaque mouvement cyclique en 3 temps: - Systole auriculaire: contraction des 2 oreillettes - Systole ventriculaire: contraction des 2 ventricules - Diastole: temps de repos 60% 1 - remplissage des oreillettes : veines caves & pulmonaire (diastole) 2 - contraction des oreillettes (systole auriculaire) ouverture des valvules auriculo-ventriculaires remplissage des ventricules 3 - contraction des ventricules (systole ventriculaire) ouverture des valvules semi-lunaires éjection dans les artères (aorte) (diastole)

Le cœur – Physiologie et fonctionnement 2/3 1 Systole auriculaire Systole ventriculaire Diastole

Le cœur – Physiologie et fonctionnement 3/3 Les manifestations de l’activité cardiaque Mécanique * le pouls – onde de choque provoquée par chaque systole 40-80 battements/minute au repos Phonique * TOUM * TA Électrique * l’électrocardiogramme

Le cœur – Régulation 1/3 Régulation intrinsèque: fonctionnement normal permanent cellules nerveuses spécialisées générant des impulsions excitatrices du myocarde : * le noyau sinusal: fréquence 120/130 par minute * le noyau septal: fréquence 40 à 60 par minute * le faisceau HIS: fréquence 25 à 35 par minute Fréquence résultante: équilibre entre ces trois centres excitateurs 40-80 battements /minute

Le cœur – Régulation 2/3 Régulation automatique :adaptation du débit sanguin aux besoins du moment. intensité à l’effort, émotion, stress, âge, sexe, entraînement … * capteurs - osmo récepteurs (concentration sanguine mesurée dans l’hypothalamus) - baro récepteurs (crosse aortique – sinus carotidien) - volo récepteurs (paroi de l’oreillette droite) - chémo récepteurs (tension en O2, CO2, acidité, ions….) * transmission aux centres d’analyse et de décision * effets : modification de - la fréquence - la pression artérielle - la résistance du réseau sanguin (dilatation ou constriction) Comment? - voie orthosympathique (accélération - noradrénaline) - voie parasympathique (ralentissement - acétylcholine)

Le cœur – Régulation 3/3 La pression artérielle (PA) pression exercée par le sang sur les parois artérielles = directement issue de la contraction systolique du myocarde On mesure : * la pression totale au moment de la systole ventriculaire (PA max) * la pression en phase de diastole (repos) liée au volume sanguin et au volume des vaisseaux (PA min) * la différence entre les deux exprime la pression dynamique fournie par la pompe cardiaque; écart normal = 4-5 Ex. : 12-8 12 = pression max, qualité de la systole ventriculaire 8 = pression min, qualité de la diastole

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 1/8 L’AERO-EMBOLIE Mécanisme : * passage de bulles d’air dans le circuit sanguin * bouchon dans les coronaires * perturbation ou lésion du myocarde Symptôme : * douleur cardiaque * arrêt cardiaque Conséquences d’une SP ou ADD (…à suivre cours suivants)

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 2/8 LE CHOC THERMO-DIFFERENTIEL CARDIAQUE Causes : * plongeur ayant un rythme cardiaque lent * mise à l’eau Mécanisme : * contact de l’eau fraîche sur le visage * diminution du rythme cardiaque (réflexe de bradycardie) compensée normalement après quelques minutes * défaut d’irrigation cérébrale Symptôme: * perte de connaissance Guide de palanquée

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 3/8 FORAMEN OVALE PERMEABLE (FOP) 1/2 Définition : * trou entre les 2 oreillettes communication inter auriculaire ou shunt entre les 2 oreillettes * poumons inactifs chez l’embryon Trou ouvert pour court-circuiter les échanges gazeux pulmonaires assurés par la mère * à la naissance acquisition de la respiration, modification des gradients de pression cœur gauche/cœur droit, fermeture du clapet

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 4/8 FORAMEN OVALE PERMEABLE 2/2 Causes : * perméabilité du foramen ovale dû à une hyperpression sanguine * attention aux bulles silencieuses Mécanisme : * le sang veineux passe directement dans le sang artériel en évitant les échanges pulmonaires * l’azote n’est pas évacué Facteur aggravant d’ADD (à suivre…..cours suivants)

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 5/8 DESHYDRATATION Facteur aggravant des ADD Causes : * Sudation due a la chaleur * Perte de liquides gastriques * Diurèse d’immersion En plongée: * Sécheresse de l’air inspirer * Régulation immersion * Gestion du froid Guide de palanquée: * Boire beaucoup d’eau * Minimum 1,5 L par jour

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 6/8 DIURESE Facteur aggravant des ADD Causes : * Froid * Pression de l’eau Mécanisme : * Augmentation du volume sanguin central * Adaptation du rythme cardiaque * Diminution de la masse sanguine par diurèse * Retour en surface: mauvaise élimination de l’azote => ADD Guide de palanquée: * Boire beaucoup d’eau * Minimum 1,5 L par jour

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 7/8 FROID 1/2 : Causes : * nécessité de maintenir la température interne à 37°C => refroidissement 25 fois plus rapide dans l’eau * changement du milieu, eau froide, combi inadapté, … * refroidissement par Convection: circulation d’eau près de la peau Conduction: réchauffement de cette eau Préventions : * Bonne alimentation, bien se couvrir sur le bateau * Ne pas plongée fatigué, limiter le temps de plongée * Remonter des l’apparition du froid Conduite A Tenir : * Déséquiper le plongeur, sécher sans frotter * Vêtements secs et chauds, boire chaude et sucré

Système cardio-vasculaire et la plongée – Accidents 8/8 FROID 2/2 : Mécanisme et effets: * capteurs et transmission au centres nerveux * régulation de l’organisme Phase 1 : Vasoconstriction périphérique des vaisseaux Phase 2 :Production de la chaleur : - contractions des muscles horripilateurs diminution de la surface de contacte avec le froid, cher de poule - augmentation involontaire de l’activité musculaire (claquement des dents, frissons, ..) pour augmenter également la production de calories Guide de palanquée: * Observation des comportement (position recroquevillée, frissons …) * Attention aux enfants, aux femmes * Ne pas attendre le signe « j’ai froid »

Conclusion SYSTEME ESSENTIEL A LA VIE PREVENTION TRES IMPORTANTE * Attention à l’effort physique * Attention à la déshydratation * Attention au froid RISQUE FAVORISANT OU AGGRAVANT LES ADD