En 1943, une chambre hyperbare à Londres a atteint une pression atmosphérique de 91 mètres (300 pieds), et la narcose à l'azote a frappé les trois plongeurs à l'intérieur. Ils ont attrapé les embouts en caoutchouc de leur équipement de plongée, qui fournissaient de l'oxygène pur. L'un des plongeurs n'a pas trouvé que l'oxygène avait un goût particulier. Un autre a dit qu'il avait le goût de l'oignon. Après cinq minutes d'oxygène pur à cette profondeur, ils ont craché leurs embouts buccaux et ont décompressé.
Nous ne sommes pas censés respirer de l'oxygène à plus de 1,3 atmosphère (atm) de pression partielle ( pO2), ou peut-être 1,4, voire 1,6, mais 1,6 seulement pour une courte durée et en cas d’urgence. Comment ces trois plongeurs de la Seconde Guerre mondiale ont-ils échappé à la catastrophe en respirant de l'oxygène à 10,1 atm pendant cinq minutes? Comment leur expérience intentionnelle à ces extrêmes s'est-elle transformée en directives de sécurité modernes avec des niveaux 10 fois inférieurs ? La réponse à la première question est simplement qu'ils ont eu de la chance. La réponse à la seconde fait partie d'une histoire plus longue des limites d'oxygène.
Les limites modernes de plongée liées à la toxicité de l’oxygène remontent à la Seconde Guerre mondiale, lorsque les plongeurs de combat utilisaient des pressions partielles d’oxygène plus élevées. Les sous-marins allemands U-Boote faisaient des ravages dans les océans, et les Alliés tentaient de développer une technologie sous-marine dans un monde qu’ils comprenaient encore mal. Ils l'ont tout de même fait, afin de maintenir l’équilibre des forces dans l’Atlantique. Les concepteurs de sous-marins avaient besoin d’un moyen d’apporter de l’espoir à leurs équipages en cas de naufrage.
Voyant une opportunité de se développer sur un nouveau marché, les entreprises qui fabriquaient des systèmes respiratoires pour les mineurs ont commencé à modifier leurs appareils respiratoires à circuit fermé et à épuration du dioxyde de carbone. Ils ont changé les joints, imperméabilisé les matériaux et fabriqué de nouveaux embouts buccaux pour que les appareils puissent fonctionner sous l'eau. Cet équipement a été intégré aux plans des Alliés pour l'évasion des sous-marins.
Les appareils respiratoires destinés aux mineurs utilisaient des bouteilles d'oxygène pur sous pression comme source de gaz, et les fabricants ont fait de même pour ces nouvelles versions sous-marines. Les marines utilisant ces systèmes n'ont pas fixé de limites de sécurité en fonction de la profondeur, car peu d'entre elles savaient ce qui pouvait arriver.
La première crise de toxicité à l’oxygène documentée chez l’humain remonte à 1933. Des chercheurs universitaires se sont pressurisés à 4 atm et ont décrit l’épisode étrange, mais cela resta limité au monde des physiologistes. À l’époque, personne n’avait eu besoin d’un recycleur d’oxygène pour s’échapper, donc le danger est passé inaperçu.
Puis, en 1939, le USS Squalus coula le 23 mai, le HMS Thetis le 1er juin, et le Phénix français le 15 juin. Les Britanniques réussirent à sauver quatre membres d’équipage dans les eaux froides de l’Atlantique Nord à l’épave du Thetis , mais les survivants étaient si affaiblis qu’ils mirent plusieurs jours à raconter ce qui s’était passé. La Royal Navy suspecta que l’oxygène avait joué un rôle dans leur état et comprit qu’il fallait faire davantage de tests sur ces nouveaux recycleurs. Ce fut le début des expérimentations à l’origine de nos directives modernes.
Le 31 mai 1940, le scientifique John « J.B.S. » Haldane a été victime de la deuxième crise connue d'intoxication à l'oxygène chez l'homme. Avec son collègue Edwin Martin Case et l’équipe du fabricant Siebe Gorman, il menait des essais sur les recycleurs. À 91 mètres de profondeur, Haldane a commencé à avoir des spasmes au visage, puis les spasmes se sont propagés à ses membres. Il perdit connaissance alors qu'il convulsait, et Case arracha l'embout buccal de Haldane. Soupçonnant l'oxygène, Case retira également son embout buccal.
Cette expérience, dans laquelle Haldane a convulsé et Case non, révéla une information clé sur les raisons pour lesquelles les risques de toxicité de l'oxygène sont si difficiles à décrire avec précision : le groupe de test a réalisé que le risque de convulsion due à la toxicité de l'oxygène était probabiliste pour les humains.
La variabilité de la physiologie humaine signifie que nous avons du mal à prédire ce qui arrivera à une personne spécifique lors d'une action particulière. Les meilleures informations que les chercheurs peuvent fournir sont la probabilité qu'une personne se blesse, une compréhension claire du risque et des recommandations groupées. Pour calculer la probabilité de toxicité de l'oxygène, les scientifiques auraient besoin de suffisamment de données provenant de plongeurs humains pour faire le calcul.
L’équipe Siebe Gorman a effectué plus de 611 essais sur elle-même, dans l’air et dans l’eau, en exercice ou au repos, avec différents équipements. Les chercheurs ont eu des crises lors de 14 essais, parfois plusieurs fois. Des plongeurs de la Royal Navy ont fourni 600 autres points de données, dont 77 nouvelles crises.
Helen Spurway, PhD, a transformé ces nouvelles données en courbes mathématiques indiquant le pourcentage de chances qu’un plongeur ressente les effets de la toxicité selon sa pO2 et la durée. Ses modèles montraient qu’un plongeur respirant un pO2 supérieur à 1,8 entrait dans une zone où les symptômes devenaient inévitables avec le temps. Un plongeur à 2,5 atm n’avait que 10 minutes avant d’atteindre une probabilité de 5 % de toxicité. Ce chiffre peut sembler faible, mais il s’accumule à chaque plongée.
The limit inside a hyperbaric chamber is different from in water. The usual pO2 La limite dans une chambre hyperbare est différente de celle sous l’eau. Le pO₂ y est généralement de 2,8 atm ; bien que des crises puissent survenir, les sujets ne peuvent pas se noyer. Sous l’eau, en revanche, un embout sans sangle de retenue peut se détacher, augmentant le risque de noyade.
Depuis la Seconde Guerre mondiale, les chercheurs ont accumulé encore plus de données et nous savons maintenant que la toxicité de l'oxygène n'apparaît généralement qu'à environ 1,3 à 1,4 atm, mais il n'existe aucun moyen précis de déterminer une limite supérieure. Les plongeurs qui dépassent les limites et utilisent une pO2 plus élevée peuvent développer un faux sentiment de sécurité alors que rien ne se passe, mais ils peuvent être victimes d'un incident lors d'une plongée ultérieure.
Les directives actuelles se fondent sur les niveaux où aucun cas n’a été documenté, et préconisent des seuils légèrement inférieurs, car les effets d’une crise sous l’eau sont graves. Tant que nous ne pourrons pas prédire ces crises sans expérimentations risquées et contraires à l’éthique, nous devons nous en tenir aux limites établies durant des périodes de guerre. Sinon, à chaque plongée, nous jouons à la roulette avec notre sécurité — comme Haldane.
En savoir plus
Pour en savoir plus sur la toxicité de l'oxygène, regardez cette vidéo de présentation de Richard Vann, PhD
© Alert Diver – Q4 2024
