Physiologie Lois de Comportement des gaz





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date de publication25.10.2016
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040 – Facteurs Humains

Physiologie

Lois de Comportement des gaz:


  • Boyle-Mariotte : PV=nRT (appelée aussi Loi Générale des Gaz, ou Loi de diffusion des Gaz, ou Loi d'Etat des Gaz)

  • Dalton : P= Pi

  • Henry : k.V = p (avec k : coefficient de solubilité) -> Cause des accidents de Décompression

  • Loi de diffusion des gaz : Permet le transfert d'oxygène des alvéoles vers le sang (ou du CO2 du sang vers les alvéoles)

  • Charles : le volume d'un gaz à pression constante est proportionnel à sa T° absolue

Variation de Pression en fonction de l'altitude :


0 ft -> 1013,25 hPa

8 000 ft -> 3/4 x 1013,25 hPa

18 000 ft -> 1/2 x 1013,25 hPa

28 000 ft -> 1/3 x 1013,25 hPa

33 000 ft -> 1/4 x 1013,25 hPa

Equivalence Altitude / 100% Oxygène:

0 ft -> 33 000 ft

8 000 ft -> 38 000 ft

Protection contre l'hypoxie possible jusqu'à 38 000 ft sans surpression (ex : à 28 000 ft si au moins 62% d'O2)




  • Composition de l'atmosphère : 78% Azote, 21% d'O2, 1% d'Argon, 0,03% de C02 (constant jusqu'à 120 km)

  • La température atmosphérique AUGMENTE du niveau de la mer jusqu'à 1 000 km

  • La température atmosphérique DIMINUE de la Stratopause à la Mésopause

  • La couche d'ozone (située dans la Stratosphère) arrête partiellement les UVB, mais pas les UVA

  • Au sol les UVA pénètrent plus profondément la peau (que les UVB) et sont responsables du bronzage et des cancers.

  • Hygrométrie (U si T°) = % de vapeur d'eau saturée ( Humidité absolue = mass de vapeur d'eau par m3 d'air humide)

Cycle respiratoire :


  • Dans les alvéoles : 40 mmHg de CO2, 47 mmHg de H2O et 100 mmHg de O2

  • Volume d'air inspiré à chaque cycle : 0,5 litres. Volume résiduel : 1,2 litres

  • Quantité d'air pouvant être contenue à tout moment : 5,5 litres en moyenne.

  • Fréquence respiratoire : 15 à 20 cycles/min (ou 12 à 16 cycles/min selon Horizon)

  • Le rythme respiratoire est régulé par la concentration en CO2 dans le sang

  • L'organisme stocke beaucoup de CO2

Circulation Sanguine :


  • Système circulatoire : transporte l'O2, le CO2 et des infos contenues dans les substances chimiques

  • Cœur : 2 ventricules, 2 Oreillettes, 4 valves (artères et veines)

  • Le sang est composé de 45% de cellules rouges et 55% de plasma

  • Hémoglobine : fixe l'O2 -> l'Anémie est une carence en hémoglobine

  • Artères : Transportent le sang du cœur vers les muscles (sang riche en O2)

    • Exception : Artère pulmonaire : du cœur vers les poumons -> pauvre en O2.

  • Le cœur est alimenté en sang par les artères coronaires.

  • Veines : Transportent le sang des muscles vers le cœur (sang pauvre en O2)

  • Respiration interne : transfert d'O2 du sang vers les tissus et du CO2 des cellules vers le sang

  • Seul l'O2 se combine à l'hémoglobine pour le transport dans le sang (l'hémoglobine donne la couleur rouge aux artères), le CO2 ne se combine pas avec l'hémoglobine.

  • Constitution du sang : cellules rouges (hémoglobine), blanches et plaquettes qui baignent dans le plasma (composant du sang sans cellules)

  • Pression normale du sang : diastole : 80 mmHg, systole : 120 mmHg (fonction du rythme cardiaque et de la vasoconstriction)

  • Les pressorécepteurs sont situés dans l'aorte et la carotide, ils mesurent les variations de pression

  • Débit cardiaque : environ 5 litres/min au repos

  • Rythme cardiaque (60 à 80 b./min): Influencé par l'adrénaline, l'exercice physiq, le glucose dans le sang (pas par la cortisone)

  • Un fumeur (1 paquet/jour) perd 5 à 8% de sa capacité de transport de O2

  • Hyperthermie : environ 15 jours d'adaptation dans les pays chauds

      • symptômes : altération des performances physiques et mentales (dès 38°C)

  • Hypothermie : Frissons intenses et raisonnement difficiles (36°C), qq frissons et apathie (35°C), augment° des besoins en O2

  • Si on respire plus vite et plus profond que nécessaire, le sang se basifie (c'est le CO2 qui le rend acide)

  • Une augmentation de la concentration en CO2 a pour conséquences un raccourcissement de la respiration

  • Métabolisme : transformation chimique de l'énergie -> donne du CO2 + H20 + Energie

L'eau est un déchet du processus métabolique des cellules

Notre corps retire son énergie des protéines et des hydrates de carbone

  • Un exercice régulier est bon pour la santé, mais le seul moyen de perdre du poids est une diminution des apports caloriques.

  • Pour diminuer le risque d'obstruction des artères, il faut doubler son rythme cardiaque pdt au moins 20 min, 3 fois / semaine

  • L' antécédent familial est la principale prédisposition à une attaque cardiaque (devant le cholestérol ou la tension artérielle)

Système Visuel :


  • Acuité normale : distinguer 2 objets distincts à 1 minute d'arc

  • 70 % des informations qui arrivent au cerveau provient des yeux.

  • Système Optique : Cornée, lentilles + humeur vitreuse

Constitution de l'œil :


  • Lentilles coaxiales (cornée, cristallin, corps vitré, humeur aqueuse) font converger les rayons sur la rétine du fond de l'œil.

  • Les 3 couches entourant l'œil sont : la Sclère, la choroïd et la rétine

  • La pupille gère la quantité de lumière qui arrive sur la rétine

  • Bâtonnets (rods) : Parties supérieures et inférieures :

Permet la vision périphérique, la vision nocturne, la vision des formes et des mouvements.

La vision de nuit demande un temps d'adaptation d'environ 30 min

  • Cônes : Partie du fond (3 types de cônes : rouges, bleus, verts) :

Vision centrale, de jour. Permet de voir les détails, les couleurs (environmt suffisamment éclairé)

  • Fovéa : zone de meilleure vision diurne, mais ne permettant aucune vision de nuit

  • Quand on se concentre sur un objet proche, les lentilles deviennent plus sphériques

  • Perception de la profondeur grâce à la vision binoculaire

  • Adaptation : ajustement de l'œil aux faibles ou fortes luminosités. Ajustement de la vision au degré de luminosité

  • Les références visuelles pendant le décollage proviennent de la vitesse et de la texture des objets au sol

  • La vitamine A régénère la vision du Violet (utile en vision de nuit)

Pb de convergence :


  • Myopie : convergence des rayons en avant de la rétine

  • Hypermétropie : convergence des rayons en arrière de la rétine

  • Presbytie : détérioration de la vision de près (souvent due à l'age)

  • Glaucome : Augmentation de la pression de l'humeur acqueuse -> cécité

Système Auditif :

Constitution :


  • Oreille externe : Tympan + canal auditif + pavillon

  • Oreille moyenne : Chaîne des osselets qui transmet le son

  • Oreille interne (cochlée) : Perception des sons, transmission au cerveau

  • Trompes d'Eustache : Entre l'oreille moyenne et la bouche, crée une dépression permanente des 2 cotés du tympan

  • Les sons sont transmis de l'oreille externe à l'oreille interne par la chaîne des osselets

  • La Cochlée transforme les vibrations en impulsions nerveuses

Définitions :


  • Fréquences audibles : de 16 Hz à 20 000 Hz

  • Niveau sonore mesuré en dB (seuil de douleur 140 dB)

  • Presbyacousie : avec l'age, les hautes fréquences sont plus difficilement perceptibles

  • PAIB: Perte Auditive Induite par le Bruit: altération des cellules ciliées de la cochlée due à l'intensité et durée d'un bruit > 90 dB

  • Perte auditive de conduction : causée par des infections (otites, obstruction, barotraumatismes) ou rupture du tympan

Appareil vestibulaire


  • Situé au dessous de l'oreille interne

  • 3 Canaux semi-circulaires : Détectent les accélérations angulaires (contiennent un fluide en mvt relatif par rapport aux parois)

  • 2 organes otholites (utricule & saccule) : Détectent les accélérations longitudinales et la gravité

Les Accélérations

  • 1er symptôme des accélérations angulaires positives : Voile gris : perte de la vision périphérique (+3,5 Gz)


  • Pour diminuer la sensibilité aux accélérations positives :

    • Utilisation d'un siège baquet

    • Contracter les muscles

    • Rejeter la tête en arrière

    • Respirer fort

  • En vrille, l'accélération principale est angulaire

  • Le "pilotage aux fesses" n'est pas viable en IMC

  • Les accélérations radiales (+Gz) sont les plus nocives, les accélérations latérales (Gy) sont plus rares en aéro

Les illusions


  • Illusion de mvt relatif : on croit que l'on se déplace, mais ce sont les éléments à coté de nous qui se déplacent.

  • Illusion autocinétique : de nuit sans référence visuelle, si l'on fixe une source lumineuse, on détecte des oscillations.

        • Ne pas fixer les lumières, chercher d'autres références à l'intérieur ou à l'extérieur (avec la vision périphérique) et augmenter l'éclairage du cockpit

  • Illusion stroboscopique : interférence entre les strobes et les percepteurs (souvent par temps brumeux):

        • éblouissement, vertiges voire épilepsie.

  • Illusion d'inclinaison visuelle : si l'on vole dans une couche nuageuse qui n'est pas parallèle au sol

        • se fier aux instruments

  • Illusion somatogravique : combinaison des vecteurs accélération et gravité.

        • illusion de cabrer quand on accélère et de piquer quand on ralenti

  • Effet de Coriolis :

    • en sortie de virage ou de vrille, sensation de virage inverse.

    • Mise en virage : illusion de monter

    • un mvt de la tête pendant un virage d'où une sensation erronée de rotation -> garder la tête fixe

  • Illusion oculogyre : récupération après une monté / descente qui donne une sensation d'attitude inverse

  • Dimension de piste : Piste + large : impression de trop bas

        • Atterrissage au dessus du plan et trop long (on risque d'arrondir trop tôt et trop haut)

  • Terrains inclinés : Pente descendante : impression d'être trop bas -> atterrissage long

  • Illusion de Kraft : Piste éclairée (au milieu d'une zone sombre) impression d'être + haut -> LDG court

  • Illusion d'interprétation (cognitive illusion) : associée à la figuration mentale de notre environnement

  • Piste de couleur à faible contraste avec l'environnement : apparaît + éloignée et + basse

Le stress :


  • Stress : réponse subjective à un stimulus physique (bruit, T°, faim, fatigue..), professionnel, personnel ou psychologique

  • Manifestation du stress : Augmentation du rythme cardiaque, de la respiration, transpiration, dilatation des pupilles, augmentation de la pression sanguine, force musculaire (plus que mentale), sécrétion d'adrénaline, rougissement de la peau.

  • Le stress augmente la vigilance, mais capte l'attention.

  • SAG : Syndrome d'adaptation Général : séquences de réaction au stress : ALARME – RESISTANCE – EPUISEMENT

  • Alarme : diminution de la résistance au stress

  • Résistance : activation du système nerveux autonome et apparition de désordre psychologique après un certain lapse de tps.

  • On peut être sujet au stress sans stresseur : Anxiété provoquée par l'impression qu'un événement stressant va se produire.

  • Charge de travail max : 60 % des ressources

  • Le stress est cumulatif

  • 2 types de stress : -> stress aigu : occasionnel et résultant de pressions

-> stress chronique : stress répétitif qui peut créer une accoutumance

Conséquences comportementales :


  • Impossibilité de se concentrer, précipitation

  • Simplification, tunnelisation de la réflexion, tendance à ne pas remettre en cause ses décisions (biais de confirmation) et à accorder une trop forte importance aux éléments qui les appuient

  • Tendance à déléguer, à ne plus prendre de décision

  • Répétition des schémas de pensée, augmentation des violations

  • Régression vers des processus acquis antérieurement

      • Outils efficaces : expérience, apprentissage, hygiène de vie, affirmation de soi, humour

Divers :


  • Homéostasie : Capacité des hommes à maintenir un équilibre interne face à leur environnement

  • C'est l'intensité d'un stimuli qui détermine si on le perçoit ou non

  • Dispersion d'attention : Gestion alternée de plusieurs problèmes d'importance

  • Le vertige peut provenir de :

    • Maladies

    • Accélérations

    • Différences de pression

    • Flashes

  • Pour éviter le vertige de papillonnement (de sautillement, de scintillement), éteindre les strobes si l'on vole dans les nuages

  • Pour ne pas être ébloui quand on vole dans les nuages:

    • Augmentation de l'intensité des lumières dans le cockpit

    • Regarder à l'intérieur

    • Porter des lunettes de soleil

    • Mettre les rideaux

  • CRM signifie Crew Ressource Management (Gestion des Ressources de l'Equipage), et non plus Cockpit Ressource Mgt

  • Mémoire épisodique : mémoire d'événements vécus, stockés dans la mémoire à long terme

  • Sommeil profond : repos physique - Sommeil paradoxal : repos mental, mvt rapide des yeux

Maladies dues aux différences de Pression en Altitude :

Hypoxie :


  • Expliquée par la Loi de Dalton

  • Diminution de la quantité d'O2 délivrée aux tissus (pb de pression partielle ou pb pathologique)

  • L'hémoglobine se désature en O2 avec l'altitude (hémoglobine saturée à 98% au sol, 85% à 10 000 ft)

  • Symptômes :

    • 5 000 ft : L'attention et la mémoire commencent à être altérés

    • 8 000 ft : La vision de nuit est la première affectée, puis la vision des couleurs et le champ visuel

L'effet de l'hypoxie est plus fort sur les bâtonnets que sur les cônes.

    • 12 000 ft : Maux de tête, fatigue, euphorie, augmentation du rythme cardiaque

    • 18 000 ft : Maux de tête, somnolence, vertiges, perturbations visuelles, troubles de la personnalité et du jugement, pertes de coordination, cyanose (couleur bleue au bout des doigts, nez, lèvres)

    • 22 000 ft : Palpitations, hyperventilation (pour compenser le manque d'oxygène), perte de connaissance

  • La gravité des symptomes dépend aussi de la rapidité de la décompression

  • Seuils :

    • 5 000 – 7 000 ft : seuil de réaction, en dessous, indifférence généralement

    • 10 000 – 12 000 ft : seuil fonctionnel : symptômes apparents

    • 22 000 ft : seuil critique

  • TCU ou Temps de Conscience Utile (propre à chaque personne) Décompressions Progressives / Explosives:

    • 18 000 ft : 30 min

    • 25 000 ft : 3-5 min / 2 min

    • 30 000 ft : 45-90 sec / 30 sec

    • 35 000 ft : 30 à 45 sec / 20 sec

    • 40 000 ft : 18 à 25 sec / 12 sec

    • 43 000 ft : 5 à 15 sec




  • Le G positifs peuvent conduire à une hypoxie stagnante

  • Donner son sang rend plus sensible à l'hypoxie

  • La Cyanose est une caractéristique de l'hypoxie seulement, pas de l'hyperventilation

  • Hypoxie hypoxique : hypoxie liée à l'altitude

  • Hypoxie anémique : hypoxie liée à un pb de transport de l'O2 par l'hémoglobine (fumeur, intoxication au CO..)

  • Hypoxie istotoxique : hypoxie liée à un pb d'utilisation de l'O2 par les cellules (alcool, ..)

Hyperventilation :


  • Suite au manque d'O2 dans le sang pour compenser l'hypoxie (augmentation de la ventilation des poumons)

  • Ou suite à une déficience du CO2 dans le sang (possible conséquence aggravante de l'hypoxie)

  • Conséquence : moins d'O2 parvient aux cellules, ralentissement de la circulation sanguine vers le cerveau

  • Symptômes : Perte de connaissance, spasmes musculaires, vertiges, troubles visuels (ralentissement du rythme cardiaque)

  • Remède : Ralentir le rythme de la respiration ou respirer dans un petit sac (permet d'augmenter le taux de CO2)

Mal de décompression d'altitude (Dysbarisme) :


  • Jamais avant 18 000 ft d'altitude ou avec un taux de montée inférieur à 500 ft/min (1m/sec)

  • Transformation de l'azote contenue dans les tissus en bulles

  • Expliqué par la loi de HENRY

  • Symptômes :

    • Douleurs articulaires (bends)

    • Douleurs cutanées (creeps) – plus rare

    • Douleurs pulmonaires (chokes) – plus rare

    • Douleurs neurologiques (staggers) – plus rare

  • Il faut attendre 12 heures pour voler après une décompression rapide

  • Si constaté, descendre et atterrir aussitôt

Barotraumatismes :


  • Les gaz se dilatent dans les cavités de l'organisme quand la pression environnante chute (tube digestif, oreilles, sinus)

  • Lié à la Loi de Comportement des Gaz (ou Boyle-M.: PV = nRT, la pression est inversement au volume, à masse et T° cste)

  • Un barotraumatisme de l'oreille moyenne conduit à des troubles de l'audition (+ sensible si enrhumé ou fort taux de descente)

  • Solution : arrêter la descente, remonter et redescendre plus doucement

  • Barodontalgie : irritation des tissus proches des racines dentaires

  • Après une plongée avec bouteille, vol interdit avant 12h (si descente à moins de 10m) ou 24h (si descente à plus de 10m)

Le Monoxyde de Carbone (CO)


  • Gaz incolore et inodore

  • Intoxication au CO : Maux de tête, nausées, vertiges (compter plusieurs jours pour s'en remettre)

  • Le CO à 200 fois plus d'affinité avec l'hémoglobine que l'O2 (et non pas 5 fois)

  • Tabac :

    • La fumée de cigarette émet du CO

    • La NICOTINE rend dépendant au tabac

    • Le GOUDRON (Tar) contenu dans le tabac rend plus sensible à l'hypoxie et au cancer du poumon

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