Ni trop, ni pas assez… L’oxygène et ses dangers, 2e partie : l’hyperoxie

Par Jean-François André

Après avoir présenté les dangers de l’oxygène, plus précisément du manque d’oxygène (Hypoxie), nous devons aussi évoquer les problèmes dûs à l’excès d’oxygène : l’Hyperoxie. Car dans la nature, qui tend toujours à l’équilibre, l’excès est aussi néfeste que le manque…

Que nous donne comme définition le Larousse ? Taux excessif d’oxygène dans le sang…

C’est à la fin des années 50, début 60, que les recherches sur ces molécules ont bien progressé, l’arrivée sur le marché de microscopes électroniques très performants, a permis d’observer le comportement de ces molécules et ce, de façon très précise. Ce sont des personnes bien connues dans le domaine de la plongée qui ont fait quelques recherches sur le sujet, comme Mr Paul BERT et Mr Lorrain SMITH.

Rappels 

Normoxie : de 0,16 Bar à 0,5 Bar de Pression Partielle d’Oxygène.

En dessous de cette borne (0,16 b), nous passons en hypoxie puis anoxie, et dés que nous dépassons 0,5 b de pression partielle d’oxygène, nous sommes en situation potentielle d’hyperoxie.

Dans cette tranche de valeur (0,16 / 0,5 Bar), nous pouvons rester indéfiniment sans séquelle, même si se sentir en forme pour certaines personnes sera difficile à 0,16 Bar de Pression Partielle d’oxygène…

Les bornes de l’hyperoxie

Dés que nous sommes exposé à une pression partielle d’oxygène supérieure à 0,5 Bar, nous sommes donc en hyperoxie potentielle.

En résumant la situation, au delà de 0,5 Bar de PPO2, nous sommes en situation de surdose d’oxygène. Par contre la crise hyperoxique ne se déclenchera qu’à partir de valeurs bien supérieures à 1 Bar, plus généralement au delà de 1,6 Bars de PPO2 pour la crise hyperoxique aigüe. Toutefois, lors d’une exposition prolongée à un taux d’oxygène supérieur à 0,5 bar, mais inférieur au seuil de la crise aigüe, l’hyperoxie chronique peut s’installer dans des délais plus ou moins longs.

En cas de crise hyperoxique, en surface cela peut se traduire par une peau rosée, des pupilles dilatées, crampes, troubles de la vision, tachycardie, sensations d’étouffement.

Sous l’eau, vous comprendrez aisément que ces symptômes ne sont pas faciles à détecter par le binôme. Les zones de sensibilité de chacun sont très différentes et même pour chaque personne, varient d’un jour à l’autre. Un léger picotement autour des lèvres, se propageant tout autour de la bouche, comme si cette zone s’endormait, serait le symptôme le plus probant.

L’hyperoxie, la surdose d’oxygène peut elle être utile à notre organisme ?

En surface

Lors d’opérations chirurgicales, une mise sous hyperoxie au préalable, peut permettre au patient d’avoir une marge de sécurité supplémentaire, dans le sens ou le risque énoncé d’hypoxie (hypoxémie) existe. Le fait de partir avec une dose « interne » d’oxygène supérieure permet de sécuriser certaines manœuvres pendant l’intervention.

De nombreuses personnes ayant besoin de cicatriser rapidement, ou pour accélérer ce processus, font du caisson hyperbare. On les met sous hyperoxie, afin de détruire plus rapidement les cellules mortes et ré-oxygéner plus rapidement les nouvelles, qui vont aider les tissus à se reconstituer plus vite, donc une récupération plus rapide.

En Plongée

Eliminer l’azote au palier, ou augmenter la durée de la plongée dans la courbe de sécurité, c’est le principe de la plongée au Nitrox et de la désaturation à l’oxygène. En plongée recycleur, plonger à pression partielle constante, augmente très largement l’optimisation de la dose d’oxygène.

A chaque niveau de profondeur, la fraction d’oxygène est optimisée. La dose d’azote accumulée dans l’organisme est donc moindre, réduisant considérablement la saturation. Par contre, si la dose d’oxygène n’est pas gérée correctement, l’organisme stressé réagit et déclenche une crise hyperoxique, que ce soit en circuit ouvert, ou en recycleur.

Principe du déclenchement de la crise hyperoxique

C’est une réaction de notre organisme suite à une agression. Tant que nous sommes soumis à une pression partielle entre 0,16 Bars et 0,50 bars (160 et 500 hPa) , cela ne pose pas de soucis. Néanmoins il se peut que nous soyons soumis à des valeurs plus importantes, Si ce même organisme peut accepter sur une petite durée des valeurs bien plus importantes, à un moment il réagit en déclenchant une crise hyperoxique. C’est une réaction en chaine.

Cet effet nocif et dû aux propriétés chimiques de l’anion superoxyde d’oxygène. C’est anion est porteur d’un électron libre et de ce fait constitue un radical libre. Cette accumulation de radicaux libres va mettre à mal les membranes cellulaires. Le fonctionnement des mitochondries en est altéré. Ces mitochondries sont très importantes dans l’alimentation de nos tissus, ce sont elles qui transforment l’énergie en ATP (Adénosine triphosphate), pour entre autre, la bonne alimentation de nos muscles.

L’oxygène, comme son nom l’indique est un oxydant, ces oxydants sont nocifs pour l’organisme à haute dose. Une alimentation saine, quelques vitamines peuvent contrôler ces radicaux libres. La vitamine C, E, le bêta carotène, le minéral sélénium essayent de contrôler en s’oxydant eux même à la place des cellules saines.

Une bonne nouvelle pour certains plongeurs, le vin rouge est un antioxydant… Attention, ne déformez pas mes propos, je ne dis pas qu’avant une plongée Nitrox ou Trimix, il faut boire quelques litres de vin rouge !

Dans le même esprit, toutes ces vitamines et autres aliments ne suffiront pas pour vous protéger d’une crise hyperoxyque en plongée. Ne vous goinfrez pas de vitamine C, cela ne sera pas suffisant.

Le mieux pour éviter cette crise, restera le respect de règles simples de plongée que nous verrons plus tard.

La multiplication de ces radicaux libres fait qu’à un moment l’organisme ne gère plus cet excès, et un stress se déclenche pouvant aller jusqu’à la destruction de cellules. La crise hyperoxique se met en route.

Deux crises sont possible, la crise neurologique et la crise pulmonaire.

1°) La crise neurologique

Généralement due à une dose massive d’oxygène. Vous vous retrouvez subitement exposé à une forte pression partielle d’oxygène, ou alors votre « compteur » d’oxygène est largement dépassé.

Le nombre de radicaux libres et trop important et votre organisme trop stressé, réagit. Et ce, selon trois phases. C’est l’effet Paul Bert, aussi dénommé, crise hyperoxique aigüe.

Les phases : tonique, clonique, résolutive.

Cette crise ressemble à s’y méprendre à une crise d’épilepsie en surface. Souvenez vous, lorsqu’une personne fait ce type de malaise, on écarte tous meubles risquant de la blesser. On essaye de calmer la crise en la faisant respirer dans un sac en papier fermé, de façon à baisser la pression partielle d’oxygène. Une fois cette crise passée, dans la mesure ou il n’y a pas eu de choc, la personne reprend une attitude quasi normale, juste très fatiguée et sans réelle mémoire à propos de ce qui vient de se passer. Si cette opération préventive n’as pas eu d’effet, trois phases se mettent en route.

1. a) La phase tonique.

Phase de crispation, le corps est complètement contracté, les muscles sont tétanisés. D’une durée de quelques secondes à 1 minute environ.

1. b) La phase clonique

Phase ou le plongeur ne contrôle plus son corps. La personne convulse complètement pendant 1 à 2 minutes.

Durant cette phase, une perte d’embout serait tragique, car la personne se noierait. La position d’assistance en se plaçant derrière le plongeur est impérative pour se protéger. Il faut aussi veiller à ne pas redescendre, car cela augmenterait la pression absolue et de ce fait la pression partielle d’oxygène.

Les plongeurs militaires ont un dispositif qui leur interdit de lâcher l’embout, une sangle passant derrière leur cou maintient en toutes circonstances le détendeur ou la boucle du recyleur.

Ils sont aussi longés, ce qui permet de maintenir le nageur en crise sans mettre en danger son binôme. Ce procédé nécessite une formation à l’utilisation et ne pourrait pas forcement être transposé tel quel dans le “mode plongée loisir”.

Durant ces deux phases, le plongeur à la glotte fermée, de ce fait le remonter, n’est pas forcement une bonne idée. Si la crise se passe dans la zone des 10 mètres le remonter directement en surface lui fera doubler son volume pulmonaire, sans qu’il puisse expirer, le risque de surpression pulmonaire est très important.

Pour une crise dans la zone des 40 mètres, commencer une remontée lente est possible et bénéfique, car cela a pour effet de faire baisser la pression partielle d’oxygène.

Dans tous les cas le binôme ne doit pas se mettre en danger, car s’il est facile d’imaginer ce qu’il se passe, le vivre c’est une autre histoire. Peu de crises hyperoxiques finissent bien. Heureusement, en tout cas en circuit ouvert, elles sont très rares, et la tendance en recycleur est largement à la baisse.

Tous les ordinateurs Nitrox actuels gèrent cette dose de toxicité d’oxygène. La variable associée à cette gestion de toxicité neurologique est le CNS (Central Nervous System). Les tables NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) ont été mises sur le marché et servent à toutes les écoles de plongée. Cette toxicité n’étant pas prouvée sur l’être humain, il y a beaucoup de discussions sur la validité de ces données.

Par contre cette crise existe bien, même si les valeurs de référence sont discutées et discutables lors de réunions de scientifiques hyperbares.

1. c) La phase résolutive.

Si le plongeur a la chance d’arriver jusque là, sans avoir lâché l’embout, tout peut porter à croire que tout va bien se terminer.

Lors de cette phase, la glotte se ré-ouvre, le plongeur reprend connaissance et peut être assisté pour remonter. Attention, il n’est pas question de le laisser gérer la remontée seul. Une fatigue intense, pas de mémoire sur ce qu’il vient de se passer, il faut l’aider à terminer sa plongée dans les meilleures conditions possibles, faire les paliers si nécessaire, et si les conditions le permettent.

Pour revenir à un état « normal », il faut bien compter une dizaine de minutes après un retour surface et exposé à l’air. Peu ou pas de séquelles une fois le retour en surface.

2°) Autre cas d’hyperoxie, la Crise pulmonaire, l’effet Lorrain Smith. Dénommée aussi Crise hyperoxie chronique

Cette crise ne concerne pas vraiment le plongeur de loisir, il faut rester au moins deux heures en plongée, en étant soumis à une pression partielle d’oxygène comprise entre 0,5 et 1 Bar.

Cette toxicité s’attaque à nos poumons, détruit les cellules de nos alvéoles ainsi que le surfactant.

Rassurez vous, les conditions de plongée loisir ne vont pas vous permettre d’atteindre les valeurs critiques. La crise se traduit par des sensations de brûlures, la gorge racle, de la toux, et des difficultés à respirer.

Cette toxicité est gérée par un compteur d’OTU (Oxygen Toxic Units) ou même UPTD (Unit Pulmonary Toxicity Dose). Les ordinateurs de plongée actuels gèrent aussi cette toxicité. Soit sous forme de compteur ou de barre graphe.

Il est intéressant de savoir que ces problèmes pulmonaires peuvent exister. Souvenez vous que le plongeur loisir a franchement peu de risques de se trouver dans cette situation.

La prévention ?

Que faire pour éviter de se trouver dans ces cas peu agréables ?

Les organismes de plongée ont mis en place des règles pour l’utilisation de mélanges suroxygénés en plongée.

• La CMAS Suisse (Confédération Mondiale des activités subaquatiques Suisse), a fixé cette valeur maximale à 1,4 Bars de PpO2 que ce soit en circuit ouvert ou en recycleur à circuit fermé.
• PADI (Professionnal Association of Diving Instructors) , est dans cette même situation, avec des valeurs supérieures tolérées jusqu’à 1,6 Bar, mais en cas d’urgence uniquement.
• FFESSM (Fédération Française d’étude des sports sous-marins) et la CMAS Internationale ont fixé cette valeur maximale à 1,6 Bars.
• TDI (Technical Diving International) a une préférence pour 1,5 Bar, tout en tolérant sans souci 1,6 Bars, le plongeur devant descendre sa PpO2 par tranche de 0,05 bar en cas de situation de plongée particulière (Plongée longue = -0,05 Bar, plongée en eau froide = -0,05 Bar…  etc.)

Un peu de bon sens, associé à un minimum de rigueur

a) Suivez une formation de qualité, “n’achetez” pas votre niveau sous prétexte que vous avez soit disant déjà largement les qualifications.

Cette façon de faire existe, et lors des vérifications des prérequis lorsque ces plongeurs veulent progresser vers le Trimix ou le recycleur, c’est la catastrophe, il faut tout refaire, car là, ça ne passe plus.

b) Ne faites jamais confiance à qui que ce soit, pour l’analyse de vos mélanges, faites-le vous-même uniquement. Etiquetez correctement vos blocs, calculez vos profondeurs maximales en vous donnant une marge de manœuvre, ne faites pas tout à 1,6 Bar systématiquement, tenez compte de votre état de forme. Soyez rigoureux et sérieux.

c) Si vous ne vous sentez pas capable de faire cela à chaque plongée au mélange, restez à la plongée à l’air.

Les facteurs favorisants

La fatigue, le stress, l’effort au fond, une pression partielle trop importante par rapport aux conditions de plongée… Le risque est plus important avec un pourcentage d’oxygène maximal à pression partielle égale.

Exemple : à 40 Mètres avec un Nitrox 32, vous avez 1,6 Bars de Pression Partielle d’oxygène. A 6 Mètres avec de l’oxygène pur, vous avez la même pression partielle.

Le risque est pourtant plus important à 6 m qu’à 40 m, le pourcentage d’oxygène étant beaucoup plus important à 6m.

De la théorie à la pratique

Le détail présenté ci-dessus des 3 phases de déroulement de la crise hyperoxique aigüe est très théorique.

Cela se passe effectivement ainsi lorsqu’il s’agit d’une petite crise. Dans la « vraie vie » de plongeur, cela peut être beaucoup plus violent. En quelques secondes, le déroulement des trois phases peut être terminé, pour finir par un vomissement et une noyade immédiate associées à des convulsions. C’est l’histoire de quelques secondes et le binôme ne peut rien faire.

Dans ce cas de dose massive d’oxygène, il n’y a rien à faire. Hormis faire les choses le plus sérieusement possible avant, rien d’autre n’est possible.

C’est en amont que les planifications et autres analyses devront être faites correctement. Lorsque vous changez de gaz sous l’eau, c’est trop tard.

Cas concrets, dans la vraie vie de plongeur

Premier Cas : Un bateau de croisière en mer chaude, des plongeurs au recycleur avec un bloc de 15 litres en tampon de Nitrox 50 à bord pour refaire des compléments de blocs après leur plongée.

Le bloc est étiqueté, mais pas suffisamment visible. Les plongeurs recycleur voulant profiter au maximum de leur plongée partent en premier, alors que les plongeurs en circuit ouvert discutent encore sur le pont.

Un plongeur prend le 15 litres / tampon de 50% et installe son équipement.

La plongée est à 40 Mètres, la durée est de 10 Minutes, descente comprise.

Ce plongeur est descendu dans cette mer chaude et claire, avec un Nitrox 50%, ce qui lui a donné pendant environ 8 minutes une pression partielle d’oxygène de 2,5 Bars. Il a fait sa plongée tout à fait normalement et rien ne lui est arrivé. Tout le monde était très inquiet sur le pont lorsqu’il est remonté. Lui ne comprenait franchement pas pourquoi…

Deuxième Cas : Un chantier dans un coin d’Afrique. Des scaphandriers travaillant sur la zone des vingt mètres se font livrer des B50 de Nitrox 50%.

Depuis le temps qu’ils sont livrés par le même prestataire, il n’y a jamais d’analyse. Après 40 minutes de travail à une profondeur moyenne de 16 mètres, deux des cinq plongeurs respirant ce mélange vont déclencher une crise hyperoxique neurologique. Pas de bobo, les deux arrivent en surface sains et saufs.

Tout le monde remonte, et une analyse des B50 livrées est faite. Il s’agissait d’oxygène pur, erreur de livraison. La catastrophe n’était pas loin, aucune séquelle.

Troisième Cas : Une plongée en recycleur sur une trentaine de mètres, suite à une erreur de manipulation du plongeur, Il se retrouve à l’oxygène pur. Les trois phases de la crise hyperoxique se déroulent en quelques secondes, et termine par un vomissement. Le plongeur décède sur le coup.

Quatrieme cas : Suite à une erreur d’analyse, un plongeur NItrox en circuit ouvert, déclenche une crise hyperoxique neurologique en plongée. Son binôme, pensant bien faire lui enlève son embout, et lui passe son octopus, étant à l’air, son intention est de faire baisser la pression partielle d’oxygène, et effectivement faire passer à l’air son binôme est une riche idée.

Malheureusement, le binôme est dans la phase tonique et après avoir réussi à enlever le second étage, il n’a jamais réussi à lui remettre son octopus. La mâchoire était beaucoup trop contractée. Le plongeur est décédé noyé.

Analysons chaque cas

1°) Le cas numéro Un : le plongeur a pris un bloc qui n’était pas correctement identifié, et posé dans un endroit où tous les plongeurs pouvaient avoir accès. Les plongeurs recycleurs ont manqué de communication et de marquage. Le plongeur n’a pas regardé s’il y avait une étiquette ou pas sur ce bloc.

Ce plongeur est descendu avec du NItrox 50% sur 40 m, sur une durée importante, bien qu’il ait une pression partielle énorme.

Il ne le savait pas, la mer était chaude, les conditions idéales, le plongeur en pleine forme. Tous ces ingrédients ont sans doute fait que la situation s’est déroulée sans incident. Nous sommes dans des cas physiologiques, et l’état de chacun d’entre nous joue pour beaucoup dans les réactions de notre corps.

2°) Le cas numéro deux : une simple analyse du bloc étiqueté aurait suffi à éviter ce souci, qui s’est bien terminé, bien que la PPO2 soit très importante. Notons toutefois que seuls deux sur cinq plongeurs ont déclenché une crise. Ces scaphandriers étaient habitués à plonger au Nitrox et au palier à l’oxygène pur. Gageons que cette accoutumance aux mélanges ait sans doute joué sur l’issue favorable de cette plongée.

3°) Le cas numéro trois : en fait après enquête, le plongeur avait tout de même voulu plonger, alors que sa machine ne l’autorisait pas à le faire. Le système d’injection d’oxygène était défectueux, il pensait pouvoir piloter en mode manuel. Un excès de confiance lui a couté la vie.

4°) Le cas numéro quatre : ce cas est similaire au cas des scaphandriers, sauf que là, nous sommes en présence d’un plongeur non habitué à plonger régulièrement aux mélanges et qui en était à ses premières plongées Nitrox en autonomie. Une simple analyse, lui aurait sauvé la vie. Son binôme a pourtant eu une bonne analyse de la situation, n’ayant pas été briefé au préalable, il ne savait pas comment fonctionnaient les crises hyperoxique. Il a fait de son mieux. Lorsque les palanquées sont mélangées au niveau des gaz, un peu de communication est bienvenue.

En conclusion

Un peu de rigueur, pas d’excès de confiance aurait pu éviter la totalité des soucis rencontrés dans les exemples cités ci-dessus.

L’utilisation des mélanges est simple, une loi de Dalton bien maîtrisée, et surtout des plongées, permettent au commun des plongeurs d’être opérationnels.

Une formation qui permet à tout plongeur utilisant les mélanges de comprendre ce qu’il fait, ce qu’il doit faire et surtout ce qu’il ne faut pas faire.

Autant l’hypoxie est sournoise, l’hyperoxie quant à elle, est une crise qui peut sans aucun doute être dans la majeure partie des cas évitée. Une profondeur maximale respectée, une analyse correcte, des doses raisonnables, une compréhension de ce que l’on fait, peuvent sans aucun doute limiter les risques.

Les mélanges Trimix, Nitrox, Oxygène, les Recycleurs, sont des outils fabuleux et nous permettront de plonger sans doute plus « vieux », pour autant que nous respections certaines règles. Bonnes plongées à tous et à toutes.