Niveau 4 Apnée Mandelieu décembre 2011 Anatomie, Physiologie et Physique appliquées à la plongée libre Fabrice DUPRAT

Niveau 4 Apnée Mandelieu décembre 2011 PHYSIOLOGIE ET ANATOMIE

L’oreille.

L’oreille L’oreille externe : pavillon et conduit auditif. L’oreille moyenne : comprise entre le tympan et la fenêtre ovale (ou l’on trouve les osselets Marteau-Enclume-Etrier). Les sons sont transmis par leur intermédiaire à l’oreille interne. L’oreille interne : cavité creusée dans la boîte crânienne, 2 fonctions. Équilibration (par les trois canaux semi-circulaires) et audition (par la cochlée ou limaçon).

Les sinus.

Les sinus. Les os de la face sont creusés de cavités : les sinus. Ils sont naturellement ouverts et perméables. Dans les cas de rhume, sinusite, angine, allergie, il existe un gonflement de la muqueuse nasale qui peut obstruer ces canaux et l’équilibre de pression ne se fait plus.

Les voies aériennes.

Les Voies Aériennes Supérieures. Fosses nasales : Filtrent l’air (poils et muqueuse). Réchauffent l’air. Humidifient l’air. Pharynx : Rôle de défense de l’organisme (amygdales et végétations). Tri entre l’air et les aliments (luette et de l’épiglotte). Larynx : les cordes vocales.

Les voies aériennes inférieures. Trachée : Conduit rigide. Muqueuse avec des cils et du mucus. Bronches et bronchioles : Deux bronches souches. Division de deux en deux pour donner des ramifications de plus en plus étroites : bronchioles. L’ensemble constitue la partie non fonctionnelle de l’appareil respiratoire soit l’espace mort.

Les voies aériennes inférieures. Les alvéoles : Lieu des échanges gazeux entre l’air alvéolaire et le sang. Les poumons : Entourés d’une double enveloppe : la plèvre.

Mécanique ventilatoire. Les muscles ventilatoires : trois groupes définis par la direction de leur fibres. Muscles transverses : perpendiculaires à l’axe du rachis, il s’agit du diaphragme, principal muscle inspirateur. Muscles obliques : les fibres croissent en haut et en bas le rachis. Ce sont les intercostaux inspirateurs et expirateurs. Muscles verticaux : les muscles paravertébraux et les grands droits de l’abdomen.

Mécanique ventilatoire.

Mécanique ventilatoire. Temps inspiratoire : Le diaphragme s’abaisse. Les côtes se soulèvent. Augmentation du volume pulmonaire. Soit 16 à 20 inspirations par minute avec ½ litre. Temps expiratoire : Réaction consécutive à l’inspiration. Relèvement du diaphragme et abaissement des côtes Mouvement passif. Il est rejeté 79% d’azote saturé en vapeur d’eau, 17% d’O2 et 4% de CO2.

Les volumes pulmonaires. Le volume courant : est celui de l’inspiration ou de l’expiration courante soit VC=0,5 litre. Le volume de réserve expiratoire : est le volume d’une expiration forcée pratiquée à la fin d’une expiration courante soit VRE=1,2 litre. Le volume de réserve inspiratoire : est le volume d’une inspiration forcée pratiquée à la fin d’une inspiration courante soit VRI=2,5 à 3,5 litres. Le volume résiduel : est le volume que l’on ne peut rejeter des poumons soit VR=1,3 litres.

Les volumes pulmonaires. Capacité pulmonaire totale : VC+VRE+VRI+VR. Capacité vitale: VC+VRE+VRI. Capacité inspiratoire : VC+VRI. Capacité résiduelle fonctionnelle : VRE + VR.

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Régulation de la ventilation. Le circuit d’exécution : il entretient et assure la périodicité des cycles ventilatoires en fonction des ordres reçus. Le centre nerveux : le bulbe rachidien (centre réflexe). Les nerfs moteurs : partant du bulbe vers le diaphragme et les muscles élévateurs des côtes. Les nerfs sensitifs : nerfs sensitifs de la paroi des alvéoles pulmonaires, par la voie des nerfs pneumogastriques. Il est ainsi constitué un circuit nerveux dont le fonctionnement rythmique provoque l’alternance inspiration-expiration.

Application: Importance de la position de la tête

Régulation de la ventilation 2. Le deuxième circuit de commande : Supra-bulbaire, c’est le cerveau. Stimuli nerveux réflexes : récepteurs cutanés et les capteurs des muqueuses. Stimuli humoraux : par la circulation sanguine qui véhicule des éléments chimiques tels que le CO2, des hormones… la variation de PH.

La circulation Les vaisseaux sanguins. Le sang. La circulation sanguine Le cœur.

Les vaisseaux sanguins. Artères : vaisseaux élastiques, contractiles. Le sang circule du cœur aux organes. Capillaires : artères et veines, lieux des échanges entre les tissus et le sang. Les veines : vaisseaux peu élastiques, avec des valvules anti-retour. Progression du sang des organes vers le cœur.

Composition. Globules rouges (ou hématies) : fixent de manière réversible l’O2 et le CO2. Globules blancs (ou leucocytes) : défense de l’organisme. Plaquettes (ou thrombocytes) : rôle dans la coagulation. Plasma : élément liquide (92% d’eau). Le volume sanguin total est égal à 7 à 8% du poids corporel (soit 1/13).

Fonction du coeur. Pompe aspirante et refoulante. Les contractions rythmiques chassent le sang dans les artères. Au repos, le rythme est de 60 à 75/ minute, ce qui met en circulation 6 l de sang /minute.

NOTIONS DE PHYSIQUE ET APNEE

Notion de pression La Pression = Force / Surface La pression atmosphérique (P.atm) varie avec l’altitude. Au niveau de l’eau 760 mmHg ou 1 bar.

Les variations de pression en plongée. À la surface, une colonne d’eau de 10 m exerce une pression égale à 1 bar. C’est la pression atmosphérique. La conséquence : un plongeur supporte tous les 10 mètres une pression supplémentaire de 1 bar qui s’ajoutera à la pression atmosphérique. Les variations de pression en milieu aérien sont très faibles. Le milieu liquide est incompressible, une augmentation de pression enregistrée sera directement proportionnelle.

La flottabilité Le principe d’ARCHIMEDE: tout corps plongé dans un liquide reçoit une poussée de bas en haut égale au poids du liquide déplacé. La notion de poids est remplacée dans et sous l’eau par celle de poids apparent ce qui donne : Poids apparent = Poids réel – Poussée d’Archimède

Toujours ARCHIMEDE Poids réel > poussée archimède : poids apparent Positif = flottabilité négative. On coule…. Poids réel = poussée archimède : poids apparent Nul = flottabilité neutre. On se maintient à la surface… Poids réel < poussée archimède : poids apparent Négatif = Flottabilité Positive. On a du mal à faire le canard…

Application: le lestage Le poids apparent dans l’eau dépend du volume de l’apnéiste La combinaison augmente le volume donc la flottabilité Le lest compense ou non la flottabilité de la combinaison Les variations de pression (de profondeur) modifient le volume de l’apnéiste donc son poids apparent

La compressibilité des gaz La loi de BOYLE MARIOTTE : A température constante, le volume d’un gaz est inversement proportionnel à la pression qu’il reçoit. Le produit de la pression par le volume est constant : P*V = Constante.

Conséquences de Boyle et Mariotte Quand la pression augmente, le volume de gaz diminue. Lestage. Les accidents barotraumatiques.

Composition de l’air 20,90 % d’oxygène (O2). 79,00 % d’azote (N2). 0,03 % de dioxyde de carbone (CO2). 0,07 % de gaz rares On retiendra 21% d’O2 et 79 % de N2.

L’oxygène est le gaz vital :c’est un carburant. L’azote est l’agent de transport, il est neutre : c’est un diluant. Le dioxyde de carbone (toxique à grande dose) : c’est l’excitant des centres respiratoires.

La dissolution des gaz dans les liquides. La loi de HENRY : la quantité d’un gaz dissout dans un liquide est directement proportionnelle à la pression que le gaz exerce sur le liquide et ce à température donnée. La conséquence est le risque de TARAVANA qui est l’accident de décompression. Pour éviter cela, il est important de limiter le nombre de descentes soit en réduisant la fréquence soit en limitant la profondeur.

Application: pression artérielle partielle en O2 et CO2 paCO2 paO2 0,21 Seuil d'hypoxie (syncôpe) Seuil de rupture d'apnée Temps

Les pressions partielles et la loi de Henry Dissolution d'un gaz = fonction (Ppartielle, t°)

L’optique et le son La vision : En dehors du masque (qui engendre des déformations) Champ visuel rétréci. Les objets semblent rapprochés (3/4 d.réelle). Les objets sont grossis (*4/3). L’audition : Le sons se propagent plus vite dans l’eau que dans l’air

Son et lumière dans l’eau La vision : Champ visuel rétréci par le masque Les objets semblent rapprochés (3/4 distance réelle) Les objets sont grossis (4/3 de la taille réelle). L’audition : Le sons se propagent plus vite (1500 m/s) (dans l’air 330m/s)