Expéditions de physiologie en altitude de l’APEX
Les altitudes élevées produisent des défis uniques pour le plongeur. La pression atmosphérique réduite à la surface de tout lac de montagne affecte les profondimètres des plongeurs, tout comme l’eau douce qui est moins dense que dans la mer (Wienke, 1993). Ensuite, lorsque le plongeur remonte de la profondeur, le taux de changement au fur et à mesure que la pression ambiante diminue est beaucoup plus important que lors de la remontée d’une plongée en mer (Smith, 1976). Ces facteurs doivent être compensés, sinon les plongées considérées comme relativement sûres en mer peuvent générer d’abondantes bulles de gaz inerte dans les tissus corporels du plongeur, provoquant une maladie appelée mal de décompression (DCS), communément appelée « bends ». Le mal de décompression peut aller d’une légère éruption cutanée à la paralysie et à la mort, en passant par une sévérité croissante. Selon Gribble (1960), la première mention d’un éventuel mal d’altitude a été faite par von Schrotter en 1906, bien que la citation attribuée à Boycott et Haldane à ce sujet n’ait pas été trouvée par cet auteur (Boycott, Damant, & Haldane, 1908 ; Gribble, 1960 ; Schrotter, 1906). Quoi qu’il en soit, il semble que les « altitude bends » soient une maladie moderne, ce qui signifie que nous avons probablement encore beaucoup à apprendre avant de comprendre pleinement les mécanismes impliqués.
Fizzyology
Lorsqu’un plongeur descend, la pression qui l’entoure augmente. Cette augmentation n’affecte pas les plongeurs portant des combinaisons « atmosphériques » rigides mais, pour la majorité d’entre nous qui portons des tenues de plongée souples, nous compensons l’augmentation de la pression en augmentant la pression du gaz que nous respirons. En ignorant les variations mineures dues aux conditions météorologiques, au niveau de la mer, la pression de l’air ambiant est d’environ une atmosphère, à une profondeur de dix mètres dans la mer, la pression devrait être de deux atmosphères, et une autre atmosphère de pression est ajoutée pour chaque dix mètres supplémentaires de profondeur. Grâce au développement du détendeur SCUBA par Emile Gagnan et Jacques Cousteau, lorsqu’un plongeur respire du gaz comprimé en profondeur, le gaz est délivré à une pression équivalente à la pression ambiante. De cette façon, le plongeur n’a pas à « aspirer » son gaz d’une pression beaucoup plus faible vers une pression plus élevée (et c’est pourquoi nous ne pouvons pas simplement utiliser un long tuba). La pression est « régulée » par l’unité SCUBA, qui détecte quelle est la pression ambiante.
Inhaler du gaz à une pression plus élevée résout un problème (celui d’acheminer le gaz vers les poumons), mais comme le sang transporte ce gaz dans le corps, les tissus du plongeur se rapprochent naturellement de l’équilibre avec la nouvelle pression ambiante en absorbant le gaz. Lorsque le plongeur remonte ensuite à une pression beaucoup plus basse, comme à la surface, ces tissus ont maintenant une plus grande pression de gaz dissous en eux que la pression de l’air ambiant, et ce gaz se rapproche à nouveau de l’équilibre, cette fois en quittant les tissus (Lenihan & Morgan, 1975). Il est généralement admis que la vitesse de ce mouvement vers l’équilibre, c’est-à-dire l’importance de la différence entre la pression des tissus et la pression ambiante, est en grande partie responsable de la génération de bulles dans les tissus d’un plongeur. Le principe est semblable à celui de l’ouverture d’une canette de soda : si vous ouvrez la canette brusquement, le soda pétillera, en raison de la différence soudaine entre la pression dissoute et la pression ambiante. Si vous ouvrez la canette lentement, le soda ne pétillera pas autant, car le changement est plus progressif. Si vous avez pris l’avion dans un jet commercial, où la pression de l’air ambiant est généralement beaucoup plus faible dans la cabine qu’au sol, avez-vous remarqué que votre soda était exceptionnellement pétillant ? Cela aurait probablement été dû à la différence encore plus grande entre la pression des gaz dissous dans le soda (généralement autour de 1,5 atmosphères) et la pression ambiante dans la cabine. Cela équivaut à l’une des principales préoccupations d’un plongeur en haute altitude : la différence accrue entre la pression du gaz dissous dans ses tissus après une plongée et la pression ambiante (beaucoup plus faible) à la surface du lac de montagne. Ces différences accrues deviennent d’abord une cause d’inquiétude à des altitudes de seulement 300m ou plus (NOAA, 2001).
Popularité de la plongée en altitude.
Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles les gens plongent en haute altitude : la recherche d’objets particuliers tels que les avions de la Seconde Guerre mondiale, l’entraînement lorsque la mer est inhospitalière ou trop éloignée pour être pratique, pour la recherche scientifique, voire tout simplement pour le plaisir. Aux dernières nouvelles, en 2008, il y avait 30 entreprises de plongée à plus de 1 500 mètres d’altitude dans les annuaires téléphoniques de Johannesburg, et 53 à plus de 1 500 mètres d’altitude dans les annuaires téléphoniques du Colorado (Buzzacott & Ruehle, 2009). L’Université de Californie effectue une formation de plongeur scientifique au lac Tahoe, à une altitude de 6 200ft (1 890m)(Bell & Borgwardt, 1976), et la marine bolivienne maintient une école de plongée sur les rives de Tiquina, à 12 500ft (3 810m).
Pour certains, le défi de la plongée en altitude est le but. En 1968, une équipe dirigée par Jacques Cousteau a établi le record de plongée en altitude dans le lac Titicaca, à une altitude de 12 500ft (3 810m). Dans les années 1980, une équipe américaine a effectué une série de plongées dans les Andes sud-américaines, à 5 928 m (19 450ft) (Leach, 1986). En 1988, une équipe de l’école de plongée de la marine indienne à Cochin, dans le sud de l’Inde, a effectué de nombreuses plongées d’entraînement au barrage de Pykara, dans les collines de Nilgiri, à 2134 m, avant d’effectuer 22 plongées au lac Manasbal (7,000ft, 2134m), 16 plongées à Leh (11,000ft, 3,353m) et enfin une plongée à 14,200ft (4,328m), dans le lac Pangong Tso au nord de l’état de Ladakh dans l’Himalaya (Sahni, John, Dhall, & Chatterjee, 1991). Dans la plus pure tradition des expéditions, certains membres de la troupe ont souffert d’hypothermie, de maux de tête ou de perte de conscience. Pas de tels problèmes pour l’expédition britannique au glacier Khumbu dans la région de l’Everest de l’Himalaya en 1989, quand ils ont fait 18 plongées dans la glace à Gokyo Tsho à 15 700ft (4 785m) et huit plongées dans la glace à Donag Tscho à 16 000ft (4 877m), coupant à travers 1,2m d’épaisseur de glace pour atteindre presque 30m de profondeur (Leach, McLean, & Mee, 1994). Le record du Lago Lincancabur a été égalé un certain nombre de fois depuis les années 1980 (Morris, Berthold, & Cabrol, 2007) mais se maintient actuellement, et de nos jours la marine bolivienne y plonge tous les quelques années (H. Crespo, communication personnelle, 2010). L’école de Tequina a récemment pris livraison d’une nouvelle chambre hyperbare, a pour objectif d’augmenter considérablement ses capacités de plongée en gaz mixte et, selon l’opinion de cet auteur, elle est prête à atteindre de nouvelles profondeurs dans le lac Titicaca, à cartographier des grottes inexplorées, à récupérer des artefacts de civilisations pré-incas qui réviseront notre compréhension de l’histoire précolombienne, à surveiller la physiologie humaine dans des environnements non endurés auparavant et à enregistrer une faune actuellement inconnue de la science.
Méthodes de compensation
Les tables de plongée sont une matrice tabulaire de profondeurs et de durées qui se rapportent à des estimations après plongée des pressions résultantes dans une gamme de tissus théoriques. Si un plongeur reste trop longtemps à une profondeur trop importante, ses tissus seront soumis à une pression telle qu’il ne pourra pas remonter à la surface en toute sécurité. Il devra « décompresser » en remontant, sinon trop de bulles se formeront. Bien sûr, si l’on se souvient de l’analogie avec la canette de soda, ce n’est pas seulement la quantité de gaz dans les tissus qui doit être limitée, c’est la vitesse de changement lorsque la pression ambiante baisse qui est le deuxième facteur clé à prendre en compte. Plus le taux de changement est rapide, plus les limites sont basses (temps plus courts et/ou profondeurs plus faibles). Par conséquent, chaque table est conçue en tenant compte d’une vitesse de remontée maximale et cette vitesse de remontée dépend de l’altitude. Les plongeurs modernes utilisent des ordinateurs de plongée personnels pour générer des limites en temps réel et ces ordinateurs utilisent un algorithme directeur pour estimer le nombre de minutes qu’il est possible de laisser à la profondeur à laquelle se trouve le plongeur. Ces algorithmes, tout comme les algorithmes utilisés pour générer les tables de plongée, varient selon les fabricants d’ordinateurs de plongée. Non seulement les algorithmes diffèrent (et il s’agit souvent d’informations exclusives qui empêchent toute comparaison), mais les ordinateurs de plongée diffèrent également à d’autres égards, notamment en ce qui concerne la fréquence de calcul des limites de temps d’un plongeur. Un modèle peut estimer le temps restant autorisé une fois par seconde alors qu’un autre modèle peut estimer le temps restant autorisé toutes les dix secondes. D’autres mécanismes de sécurité diffèrent également d’un modèle à l’autre, comme les alarmes de vitesse de remontée, qui émettent un signal sonore régulier si la vitesse de remontée maximale (autorisée par l’algorithme de l’ordinateur de plongée) est dépassée. De nombreux ordinateurs de plongée utilisent également une vitesse de remontée variable, permettant des remontées plus rapides à des profondeurs plus importantes, puis obligeant le plongeur à ralentir sa remontée plus près de la surface, car le taux de variation augmente de manière exponentielle. Le débat entre les partisans de la vitesse de remontée constante, recommandée à l’origine par un scientifique appelé Hill, et la vitesse de remontée variable, recommandée à l’origine par Haldane, est connu sous le nom de « controverse Hill vs Haldane » (Marroni, 2002).
Bien sûr, rappelez-vous que les causes sous-jacentes de la maladie de décompression ne sont toujours pas prouvées. Les preuves sont convaincantes, mais le lien scientifiquement prouvé reste insaisissable. Nous pensons comprendre les mécanismes de génération de bulles et les causes de la maladie des caissons, mais bon nombre des hypothèses utilisées pour prédire nos limites sont basées sur des essais empiriques et des erreurs, où les limites ont été prédites puis revues à la baisse après une utilisation dans l’eau. En conséquence, il existe une variété d’algorithmes utilisés aujourd’hui qui reposent sur différentes hypothèses physiologiques et physiques concernant les tissus humains, les bulles et la théorie cinétique des gaz. Pour les plongées récréatives en mer, ces divers algorithmes aboutissent généralement à des prédictions similaires des limites de temps pour chaque profondeur, à une petite proportion près du temps total autorisé. Par exemple, la plupart des ordinateurs et des tables de plongée autorisent un plongeur à effectuer sa première plongée de la journée à 30 m pendant 16 à 25 minutes (la plupart autorisent environ 20 minutes). Certains supposent alors que le gaz inerte est éliminé plus rapidement lors d’un intervalle de surface entre les plongées, et d’autres imposent des pénalités de temps plus élevées pour les plongées effectuées lorsque les plongeurs ont déjà du gaz résiduel provenant de plongées précédentes. Le résultat de tout cela est que les algorithmes varient de nombreuses façons, et les façons dont ils compensent les plongées en haute altitude varient également (Egi & Brubank, 1995).
Mécanismes de compensation
La méthode la plus courante d’adaptation des tables pour une utilisation en haute altitude consiste probablement à convertir la profondeur maximale qu’un plongeur prévoit d’atteindre en une profondeur » équivalente à une plongée en mer » (Paulev & Zubieta-Calleja Jr, 2007), ce qui est une façon de réduire le temps autorisé en utilisant le temps limite d’une plus grande profondeur. Cette méthode est connue sous le nom de « méthode Haldane » (Hennessy, 1977), désignée plus tard par la marine américaine sous le nom de « correction Cross », après que E.R. Cross ait promu la méthode en 1967 et à nouveau en 1970 (Egi & Brubank, 1995). Plus l’altitude est élevée, plus le plongeur ajoute à sa profondeur réelle planifiée lors de la recherche de sa limite. Par exemple, un plongeur peut prévoir d’aller à 18 m de profondeur. Pour trouver sa limite, il regardera la limite de 18m au niveau de la mer, la limite de 21m à 5000ft et la limite de 27m à 10 000ft d’altitude (Bell & Borgwardt, 1976). Mais, il existe un certain nombre d’autres moyens théoriques d’adapter les tables de plongée au niveau de la mer pour une utilisation en altitude, et encore plus de moyens utilisés par les ordinateurs de plongée personnels. Dans une étude récente (Buzzacott & Ruehle, 2009), l’ordre d’une série d’ordinateurs de plongée lorsqu’ils sont classés selon leur degré de conservatisme au niveau de la mer a été inversé à 10 000 pieds, de sorte que le plus conservateur au niveau de la mer est devenu le plus généreux en altitude, et le plus généreux au niveau de la mer est devenu le plus conservateur en altitude.
Conclusion
La plongée récréative en altitude comporte des risques supplémentaires par rapport à la plongée au niveau de la mer et une formation supplémentaire est requise par les plongeurs récréatifs. Pour la plongée à décompression, le jury n’est pas encore fixé sur la meilleure méthode pour adapter les programmes de décompression existants à une utilisation en altitude. Par conséquent, toute équipe prévoyant une exposition significative au stress de décompression en altitude a tout intérêt à consulter un physiologiste de la plongée ayant une expérience de la plongée en altitude. En outre, tous les plongeurs doivent accepter que, quel que soit le programme de plongée adopté, les hypothèses qui sous-tendent ce modèle peuvent être non testées ou non prouvées et que de nombreuses plongées avec décompression en altitude pourraient même être considérées comme expérimentales par nature. Certaines tables, par exemple, ont été testées dans l’eau jusqu’à une certaine altitude et restent non éprouvées au-delà de cette hauteur (Boni, Schibli, Nussberger, & Buhlmann, 1976). Pour minimiser le risque de virage, des mesures prophylactiques supplémentaires doivent être prises lorsque cela est possible, telles que l’engagement dans un régime d’exercice approprié avant la plongée, l’introduction d’oxygène supplémentaire dans le mélange respiratoire, le retrait de gaz inerte du mélange respiratoire, la chaleur pendant la décompression pour favoriser la circulation périphérique, une référence de vitesse de remontée telle qu’une ligne lestée ou un trapèze suspendu, une pose horizontale pour que la flottabilité naturelle des poumons favorise une surface maximale pour l’échange gazeux, et une assistance immédiate après la plongée pour réduire la charge de travail du plongeur.
La plongée en altitude peut être très amusante, un défi, et il existe de nombreuses raisons valables de plonger dans les lacs de montagne. Faites attention cependant – la plongée en altitude pardonne beaucoup moins si vous vous trompez. Un simple problème, comme un bouton de gonflage de gilet de sauvetage coincé, peut vous faire remonter rapidement et vous aurez plus de chances de vous en sortir en mer qu’en montagne. Ajoutez des complications comme le fait de devoir traverser un col de montagne pour se rendre à l’hôpital et un virage relativement mineur pourrait devenir vraiment désagréable très rapidement, et personne ne veut se retrouver paralysé à partir du cou.
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par Peter Buzzacott
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