Bien que nous sachions tous que l'oxygène est essentiel à la vie, sommes-nous conscient des conséquences de l'altitude ainsi que des multiples facteurs pouvant perturber le processus d'oxygénation de notre corps?
Pour assurer la vie, l'oxygène doit :
L'entrave au bon fonctionnement de l'une ou l'autre de ces étapes entraînera un apport inadéquat en oxygène. Si le déficit est partiel, nous parlerons d'hypoxie alors qu'un apport nul en oxygène sera qualifié d'anoxie.
Les individus en santé ne prennent habituellement pas conscience de l'enchaînement complexe qu'implique le processus d'oxygénation. L'hypoxie peut être ressentie en d'autres circonstances que lorsque le corps se retrouve en haute altitude. En fait, chaque étape du processus d'oxygénation est vulnérable et peut être à l'origine de l'hypoxie. Afin de bien saisir l'importance qu'ont chacune de ces étapes dans l'oxygénation de notre corps, nous donnerons quelques exemples des différentes causes pouvant conduire à l'hypoxie pour finalement nous attarder à l'hypoxie secondaire aux effets de l'altitude.
Le transport de l'oxygène de la bouche aux poumons peut être grandement perturbé par une multitude de situations entraînant une diminution du débit respiratoire. Par exemple, demandez à un asthmatique en pleine crise comment chaque respiration devient un travail laborieux. Pour expérimenter cette difficulté, essayez, pendant une minute, de respirer uniquement par l'orifice d'une paille en prenant soin de pincer vos narines au préalable. Quant à l'échange entre les poumons et le sang (échange alvéolo-capillaire), il peut être perturbé par les maladies inflammatoires ou infectieuses affectant directement le tissu pulmonaire. Parfois, même en fournissant de l'oxygène pur (100 %) aux gens présentant de telles affections, une hypoxie sévère se développe et la mort devient inévitable. Pour sa part, l'hémoglobine agit comme transporteur de l'oxygène. En présence d'anémie, c'est-à-dire d'une diminution plus ou moins marquée de la quantité d'hémoglobine dans le sang, le transport de l'oxygène sera proportionellement affecté et entraînera une hypoxie lors du moindre effort. Le transport de l'oxygène par l'hémoglobine peut aussi être affecté par l'inhalation de monoxyde de carbone provenant soit de la fumée de cigarette ou des gaz d'échappement d'un moteur. Le monoxyde de carbone s'attache préférentiellement à l'hémoglobine au détriment de l'oxygène. Il chasse donc l'oxygène de l'hémoglobine et il est très difficile de le déloger par la suite. L'hypoxie en résultant sera dans tous les cas prolongée et plus ou moins sévère en fonction de la quantité de monoxyde de carbone inhalée. Pour se rendre dans toutes les cellules, l'oxygène lié à l'hémoglobine doit être propulsé par le coeur à travers tout le réseau sanguin (artériel). Plusieurs facteurs tels le stress, la fatigue, la chaleur, l'hypertension artérielle et les efforts physiques imposent un effort accru au coeur qui, s'il ne suffit pas à la tâche entraînera indirectement de l'hypoxie par faute d'apport sanguin adéquat. Le cerveau qui, contrairement aux autres organes du corps, ne peut fonctionner sans oxygène, sera le premier affecté par cet apport sanguin réduit. Quant au transfert de l'oxygène aux cellules, il peut être entravé par la présence de certaines substances toxiques dont certaines se retrouvent dans les insectides et les pesticides. Il est maintenant plus facile de comprendre pourquoi lors d'un vol, l'altitude de croisière ne constitue pas le seul facteur à considérer en matière de prévention de l'hypoxie.
L'air que nous respirons contient 79 % d'azote, 20,9 % d'oxygène et 0,1 % de dioxyde de carbone. Cette proportion est identique autant pour l'air se retrouvant au niveau de la mer qu'à 35,000 pieds. Pourquoi alors un vol à haute altitude entraînera-t-il de l'hypoxie? Parce que même si cette proportion demeure la même sans égard à l'altitude, la quantité absolue d'oxygène en haute altitude sera grandement diminuée. C'est comme si vous compariez deux réservoirs remplis d'air sous pression mais dont les pressions diffèrent. La proportion des gaz est inchangée par la compression mais le réservoir ayant la plus haute pression possède plus de molécules d'air (d'oxygène) pour un même volume. De même, en présence d'une colonne d'eau, la pression sera supérieure à la base et inférieure au sommet. Le même principe s'applique pour l'atmosphère. La pression de l'air, supérieure au niveau de la mer, décroît avec l'altitude ce qui a comme conséquence de diminuer progressivement la quantité absolue d'air (d'oxygène) par unité de volume plus l'altitude est élevée. C'est ce que nous appelons la pression partielle d'oxygène c'est-à-dire le produit de la pression d'oxygène par la proportion retrouvée dans l'air respiré. A titre d'exemple si la pression atmosphérique au sol est de 710 unités (mmHg) et que nous retrouvons 21 % d'oxygène, la pression partielle d'oxygène sera de 149 unités (710 X 21 % = 149).
La capacité de transport de l'hémoglobine est très sensible à la pression partielle de l'oxygène. À une altitude supérieure à 10,000 pieds, la capacité de transport de l'oxygène par l'hémoglobine diminue de façon importante (propriétés physico-chimiques) et l'hypoxie se développera en l'absence d'apport supplémentaire d'oxygène ou de pressurisation de la cabine. Pour mieux comprendre ce dernier point, référons-nous à la valeur précédente où la pression partielle d'oxygène était de 149 unités au niveau de la mer. Sachant que la pression atmosphérique est de 330 unités à 18,000 pieds, pour arriver à maintenir la même pression partielle d'oxygène qu'au niveau de la mer soit 710 unités, nous pouvons soit augmenter la proportion d'oxygène dans l'air respiré ou augmenter la pression de la cabine. Ainsi, en augmentant la proportion d'oxygène de l'air respiré à 45 % (330 X 45 % = 149) ou en accroissant la pression atmosphérique de la cabine à 710 unités (710 X 21 % = 149), nous obtiendrons une valeur comparable en pression partielle d'oxygène. Ce sont là les deux façons de prévenir l'hypoxie. L'objectif est que, malgré une altitude de croisière élevée (plus de 10,000 pieds), la pression partielle d'oxygène soit maintenue à une valeur supérieure à la limite d'efficacité de l'hémoglobine.
Même si l'altitude de 10,000 pieds correspond au niveau critique de pression partielle d'oxygène pour l'efficacité de l'hémoglobine chez un individu en parfaite santé, des écarts significatifs peuvent se retrouver entre les individus et une hypoxie sévère pourrait se développer à une altitude nettement inférieure. L'hypoxie est d'autant plus dangereuse que ses signes et symptômes sont trompeurs. En effet, la détérioration de la motricité et des capacités de raisonnement s'accompagne fréquemment d'un état euphorique (sentiment de bien-être). Il arrive donc souvent que le pilote soit atteint d'hypoxie grave sans qu'il ne se rende compte qu'il existe un problème. Les symptômes pouvant être constaté par un observateur sont une respiration plus rapide, une cyanose plus visible au pourtour des lèvres, une confusion mentale et la perte de la coordination musculaire. Pour prévenir l'hypoxie, vous ne pouvez dire que vous saurez reconnaître les symptômes. Au contraire, le sentiment d'euphorie ressenti pendant l'hypoxie vous fera perdre votre capacité à évaluer objectivement la situation. Même si la tolérance à l'hypoxie varie d'un individu à l'autre et d'un moment à l'autre, ne croyez pas que l'hypoxie n'arrive qu'aux autres. Même à 5,000 pieds la vision nocturne est réduite, de sorte qu'un apport supplémentaire d'oxygène lors des vols de nuit est à conseiller dès le décollage.
CONCLUSIONS:
Dr Martin Doyon M.D. M.Sc. FRCPC.
Région 03 - Québec