[Société] Les effets physiologiques du vol
/ Actualité

L'intensité des effets physiologiques est fonction des prédispositions individuelles: condition physique, état de santé et de stress, activité et alimentation qui précèdent de vol, âge tabac, alcool, ...

Les effets de l'alcool sont amplifiés par l'altitude: augmentation du temps de réflexion, altération des capacités de jugement, perturbation de l'appréciation des risques, aggravation des illusions sensorielles.

Il faut prendre une alimentation équilibrée avant de voler, incluant des sucres lents, des protides et des lipides en petite quantité. Il faut éviter de ne consommer que des sucres rapides afin de ne pas se retrouver en hypoglycémie et ne pas sauter de repas, principalement le petit déjeuner. Ce dernier sera nourrissant mais limité en corps gras. Le déjeuner sera avancé vers 11h et sera suffisamment léger pour que la digestion n'engourdisse pas trop le pilote durant le vol. Le soir, le menu sera libre et copieux dans la mesure où il ne perturbera pas le sommeil.


Plan:

I - Les effets de l'altitude

A - L'hypoxie d'altitude
1- Définition - Principe
2 - Les organes touchés
3 - Les conséquences
B - Les barotraumatismes
1 - Définition - Principe
2 - Les organes touchés
3 - Les solutions
C - Les maladies de décompression
1 - Définition - Principe
2 - Les organes touchés
3 - Les solutions
D - L'hyperventilation

II - Les effets de l'accélération

A - La force d'accélération positive et négative
B - Qu'est ce que la force d'accélération?
C - Les effets de la force d'accélération
D - Les manoeuvres de résistance à la force d'accélération
E - L'adaptation à la force d'accélération




I - Les effets de l'altitude

Plus on monte en altitude, plus l'adaptation des pilotes devient difficile car :
- La pression barométrique diminue et loxygène aussi avec des risques d'hypoxie;
- Les volumes gazeux augmentent d'où des problèmes de barotraumatismes et de maladies de décompression;
- La température diminue avec des risques de gelures et d'hypothermie;
- La teneur en eau diminue (pour être presque nulle à 10 000m) et peut provoquer une déshydratation, des coliques néphrétiques, des problèmes pour le port de lentilles cornéennes.


A - L'hypoxie d'altitude

1- Définition - Principe

L'hypoxie d'altitude ou anoxémie est un défaut d'oxygénation du sang due à une pression partielle d'oxygène dans l'air insuffisante. Les premiers troubles ont lieu à 11 500 ft (4500m).

2 - Les organes touchés

L'hypoxie d'altitude a des effets sur plusieurs organes:
- Le coeur: augmentation du rythme cardiaque et du débit cardiaque et modifications des l'éléctrocardiogramme;
- Le système nerveux central: euphorie, sensation de puissance, actes désordonnés ou absurdes, troubles du jugement, perte d'attention, perte de mémoire, dépression, atteinte du contrôle neuro-musculaire, troubles sensoriels et au maximum perte de connaissance;
- Les yeux: troubles de l'accomodation, rétrécissement du champ visuel, altération de la vision des couleurs et du relief, risque d'hémorragies tétiniennes;
- L'audition: baisse de l'acuité auditive à partir de 5000m.

Tous ces effets secondaires surviennent à des altitudes diverses, mais on peut considérer qu'à partir de 3000m, le corps humain ne peut plus compenser et que les premiers troubles peuvent apparaître. Mais, en général, les permiers troubles apparaissent vraiment à 4500m.

Pour fixer les esprits, à 5500m la pression en oxygène est moitié moindre que celle du niveau de la mer et au sommet de l'Everest, elle est d'a peine 20%.

L'hypoxie dépend de trois facteurs:
- l'amplitude de la diminution de pression;
- la vitesse de cette diminution: éviter de monter trop rapidemment afin de permettre aux systèmes compensateurs de bien jouer leur rôle;
- l'état de santé des individus: la sensibilité de l'homme à l'hypoxie est augmentée par le manque de sommeil, la fatigue, les abus de tabac et d'alcool, et une alimentation trop riches en graisses.

Il faut également savoir que:
- l'organisme humain comporte des systèmes compensateurs capables de retarder l'apparition des premiers troubles;
- tous les pilotes ne réagissent pas de la même manière à l'hypoxie;
- c'est le système nerveux qui est le plus touché de fait de sa faible résistance au manque d'oxygène.

En fonction de l'altitude, les signes cliniques suivants apparaissent:
- à 4 500 ft, début des manifestations pour les individus atteints d'insuffisance respiratoire ou de pathologies cardiaques;
- à 12 000 ft, maux de tête et fatigue;
- à 18 000 ft, maux de tête, somnolence, perturbations visuelles, troubles du comportement, perte de coordination;
- à 22 000 ft, palpitations, hyperventilation, collapsus, perte de connaissance;
- à 25 000 ft, convulsions et collapsus.
Au-delà de 12 000 ft, il est nécéssaire de préssuriser l'avion ou d'utiliser un masque à oxygène.

3 - Les conséquences

Pour les pilotes privés de petits avions non pressurisés, le port du masque à oxygène devrait se généraliser à partir de 3500m (pressuriser = mettre sous une pression atmosphérique normale, une enceinte fermée).

Tout avion de transport public volant à plus de 6000m doit être préssurisé.

B - Les barotraumatismes

1 - Définition - Principe

En altitude, la pression barométrique baissant, les gaz se dilatent. En conséquent, toutes les structures du corps humain remplies d'air se dilatent aussi et cela pose des problèmes au niveau de certains organes.

2 - Les organes touchés

On peut citer:
- les oreilles: apparition d'otites (inflammations de l'oreille) barotraumatiques. La différence de pression entre oreille interne et oreille externe est proportionnelle à la vitesse verticale. Il en résulte une tension du tympan pouvant donner lieu à une sensation d'oreille bouchée, de bourdonnements et sifflements et cela peut même aller jusqu'à une douleur plus ou moins aigue et au maximum une perforation tympanique;
- les sinus: déclenchement de sinusites (inflammations des sinus osseus de la face. Sinus = cavité creusée dans certains os de la tête, remplie d'air et communiquant avec les fosses nasales) barométriques. Elles se caractérisent par une douleur au niveau du front et des yeux avec éventuellement une irradiation vers les dents et le reste du crâne;
- les dents: on parle d'aérodontalgie (douleur provoquée par les changements de la pression atmosphérique, se manifestant pendant les vols à altitudes variées). Avec une faible pression atmosphérique, la pression résiduelle de la cavité d'une dent peut suffire à éjecter le plombage;
- le tube digestif: distension des parois gastriques et intestinales responsables soit de ballonnements soit de violentes douleurs abdominales. Elle est due à la dilatation des gaz emmagasinés dans le système digestif (éviter l'absorption de boissons gazeuses, d'aliments fermentés et de gommes à mâcher avant le vol).

3 - Les solutions

Elles sont diverses :
- ne pas voler lorsqu'on présente une pathologie ORL en cours (c'est d'ailleirs une cause d'arrêt de travail immédiate pour les pilotes et les hôtesses de l'air);
- bien se soigner les dents (bien boucher le trou lors d'une carie);
- éviter les repas trop importants avant de voler;
- pressuriser les avions à partir d'une certaine altitude.

C - Les maladies de décompression

1 - Définition - Principe

Le sang contient de l'azote transporté par les globules rouges. Le danger de ce gaz est que sa solubilité diminue selon les tissus considérés: il existe donc plusieurs compartiments dans l'organisme avec des vitesses d'élimination (lors de la montée) différentes.

Il faut donc que la circulation sanguine ait le temps d'éliminer l'azote en excès dans les tissus et de le transporter aux poumons pour l'éliminer. Si la vitesse de montée est trop rapide, on aboutit à un phénomène de sursaturation et des bules d'azote peuvent se former.

On parle d'aéroembolisme. Il s'agit de la présence de bulles de gaz (azote) libres dans les capillaires et les tissus, qui s'observe chez ceux qui sont soumis à des fortes différences de pression.

De plus, l'oxygène dissous dans le sang tend à revenir à l'état gazeux. Les premiers problèmes ont lieu à 19 500 ft (6000m).

2 - Les organes touchés

La plupart du temps, ce sont des douleurs articulaires, des fourmillements ou des picotements cutanés. L'ostéonécrose peut survenir de façon retardée. On peut également avoir des douleurs thoraciques, une toux sèche et des difficultés respiratoires. Enfin, il existe des manifestations nerveuses (névralgies: douleurs vive ressentie sur le trajet d'un nerf sensitif ou dans son territoire; troubles visuels) et des collapsus (aplatissement d'un organes creux).

3 - Les solutions

Il existe des solutions pour diminuer les facteurs de risques:
- vitesse de montée inférieure à 1m par seconde;
- ne pas rester trop longtemps à des altitudes très élevées (supérieures à 6000m);
- ne pas répéter les ascensions de façon trop rapporchée;
- l'âge augmente les risques;
- l'obésité et un régime riche en glucose augmentent les risques;
- pas de plongée sous-marine préalable (intervalle 24h minimu);
- pressuriser les cabines ou respirer de l'oxygène aux altitudes élevées.

D - L'hyperventilation

Au début, sous l'effet de la peur, la respiration s'accélère (faisant baisser anormalement le taux de gaz carbonique du sang) et le pilote est couvert de sueur. Il peut également sentir des fourmillements au niveau des doigts et des orteils, des étourdissements passagers et des nausées. Le rythme cardiaque s'accélère et des troubles de la vue peuvent apparaître. L'hyperventilation
peut même aboutir à une perte de conscience.

Il faut essayer de diminuer volontairement l'amplitude et la fréquence des mouvements respiratoires et garder à l'esprit que la pratique du vol et la confiance en soi rendent de plus en plus improbables les accidents par hyperventilation.


II - Les effets de l'accélération

A - La force d'accélération positive et négative

De nombreux pilotes croient qu'il ne leur est pas nécéssaire d'avoir des connaissances sur l'accélération (G) s'ils n'effectuent pas de voltige aérienne. Toutefois, cette force a une influence sur les pilotes dans tout type d'aéronef, et peut provoquer la désorientation pendant un décollage à faible vitesse ou la perte de conscience pendant un virage à grande vitesse.

B - Qu'est ce que la force d'accélération?

G est le symbole du taux de variation de vitesse et représente donc à la fois une force et une direction. Par convention internationale, la force G est décrite selon trois plans relativement au corps. Il s'agit d'un plan transversal (Gx), latéral (Gy) et longitudinal ou radial (Gz). Les accélérations les plus fréquentes et les plus importantes en vol sont les accélérations exercées suivant l'axe radial.


La convention exige également que l'on indique si la force est positive ou (+G) ou négative (-G). Par exemple, la force d'accélération s'exerçant des pieds vers la tête est la force Gz positive, et celle qui s'exerce de la tête vers les pieds est la force Gz négative. L'effet de l'accélération sur l'organisme résulte du déplacement du sang et des tissus. Il est important de comprendre que ce déplacement est causé par l'inertie (résistance que les corps, en raison de leur masse, opposent au mouvement) des tissus et qu'il s'exerce en direction opposée à celle de la force d'accélération.

C - Les effets de la force d'accélération

La tolérance à la force G varie énormément d'une personne à l'autre. Comme les symptômes sont provoqués par le déplacement du sang et des tissus, on s'attend à ce qu'un pilote ayant un bon tonus musculaire (contraction partielle et permanente des muscles) tolère mieux la force G, ce qui est bien le cas. L'obésité, la mauvaise santé, une basse pression artérielle, la grossesse et de nombreux médicaments diminuent cette tolérance. Celle-ci peut également varier d'une journéeà l'autre selon que le pilote soit fatigué, qu'il fume ou qu'il souffre d'hypoxie.

En chiffres absolus, la tolérance à la force G est influencée par sa valeur la période durant laquelle s'exerce la force G et la vitesse initiale. Si cette vitesse est très élevée, la force d'accélération positive peut causer la perte de conscience sans aucun autre symptôme.

Le poids accru des membres et des organes nuit au mouvement et une force supérieure à +3G rend pratiquement impossible l'évacuation d'un aéronef dont on a perdu la maîtrise.

L'effet le plus néfaste de la force d'accélération est le déplacement du sang du cerveau vers les pieds, causant l'hypoxie cérébrale (d'origine circulatoire). Le premier symptôme est la détérioration de la vision. La vision d'abord périphérique, commence à devenir floue, et les couleurs s'estompent: on parle alors du phénomène de "voile gris". Si la force G s'accroît davantage, le courant sanguin à l'arrière de l'oeil est complètement interrompu et le "voile noir" (cécité temporaire) se produit, même si le pilote demeure conscient. Il y a un délai de 5 à 7 secondes entre le début de l'effet de la force et l'apparition des troubles visuels en raison de l'oxygène dissous dans le liquide du globe oculaire. Si la force G se stabilise, il peut y avoir une amélioration de la vision après 10 à 12 secondes, car l'organisme réagit automatiquement en augmentant la pression sanguine.

A mesure que le force G s'accroît, l'hypoxie cérébrale se manifeste et le pilote perd habituellement conscience. Lorsque la force G diminue, le pilote reprend rapidement conscience mais il y a toujours une brève période de confusion au réveil.

La force d'accélération négative est mal tolérée. Dans ce cas, comme la force d'accélération s'exerce des pieds vers la tête, il y a une augmentation de la pression sanguine dans les yeux et le cerveau, ce qui provoque le phénomène de "voile rouge" (le pilote voit à travers un brouillard rouge). Une force d'accélération négative supérieur à -5G peut entraîner la rupture de petits vaisseaux sanguins dans les yeux et, si elle se prolonge, peut causer des lésions au cerveau. Les effets de la force d'accélération négative sont ressentis durant une amorce de descente.

La force d'accélération transversale est bien tolérée. c'est pourquoi les astronautes sont en position allongée au moment du lancement. Des forces allant jusqu'à +50Gx peuvent être tolérées pendant de brèves périodes sans qu'il y ait de dommages au tissus même si l'accélération entrave la respiration. Dans les aéronefs, le force Gy ne pose pas réellement de problème.

D - Les manoeuvres de résistance à la force d'accélération

La manoeuvre de Valsalva consiste à se pencher vers l'avant de manière à refermer la glotte (le volet séparant la gorge de la poitrine) tout en pinçant les narines. La même manoeuvre, éxécutée cette fois sans pincer les narines mais en gardant la bouche fermée, permet d'accroître la pression sanguine et d'augmenter temporairement la tolérance à la force G. Cette manoeuvre est effectuée couramment par les pilotes de voltige et peut permettre d'accroître la tolérance à la force G d'environ +2G. La manoeuvre de Valsalva a été le premier moyen pour contrer les effets de la force G mais, comme il est difficile de la maintenir, d'autres procédés ont été élaborés.

Les chasseurs modernes sont dotés de dispositifs complexes permettant d'accroître la tolérance à la force G. Les dossiers des sièges sont inclinés vers l'arrière, ce qui a pour effet de transformer l'accélération longitudinale en accélération transversale. Dans l'avenir, les pilotes d'aéronefs à hautes performances pourront être installés en position complètement allongée. Les vêtements anti-G, qui comportent des sections gonflables exerçant une pression sur l'organisme et qui préviennent ainsi l'accumulation de sang dans les jambes et l'abdomen, peuvent accroître encore davantage la tolérance à la force d'accélération positive de +3G.

E - L'adaptation à la force d'accélération

Le pilote tolérera mieux le force G s'il s'alimente bien et s'il est en bonne forme physique. Une hydratation adéquate de l'organisme et une glycémie normale sont des conditions essentielles à une bonne tolérance à la force G. L'hypoglycémie (faible taux de glucose dans le sang) diminue de façon marquée cette tolérance. La contraction des muscles des mollets et des cuisses, qui réduit l'accumulation de sang dans les jambes, ou le fait de se pencher légèrement vers l'avant en contractant les muscles abdominaux permet de lutter contre la force d'accélération.