FCL040 - §2 - Diapo 1 - 05/10/01 © A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR ATPL FCL040 Performance humaine et limitations Partie

FCL040 - §2 - Diapo 1 - 05/10/01© A.KAISER – UTILISATION PUBLIQUE INTERDITE SANS ACCORD DU CONCEPTEUR

ATPL FCL040Performance humaine et limitations

Partie 2Partie 2

LES RISQUES DE L’ALTITUDELES RISQUES DE L’ALTITUDE


Les bases physiologiques et médicales

•Le système respiratoire

•Les effets de l’altitude


Le système respiratoire

• Besoins en oxygène

• Physiologie

• Circulation


La respiration

• La respiration permet de fournir de l’énergie en brûlant le glucose avec de l’oxygène

• L’hémoglobine, présente dans le sang, transporte l’O2 vers les cellules• Elle évacue le résidu

qu’est le CO2


Le système respiratoire humain

• Les poumons servent d’échangeur respiratoire

• Le processus d’échange O2/CO2 est appelé ventilation

• Le taux respiratoire s’adapte pour satisfaire les changements des besoins métaboliques


Les besoins en oxygène

• La fréquence respiratoire moyenne chez l’adulte est de 10 à 15 inspirations par minute• A chaque inspiration, un

volume de 0,5l est inhalé mais peut aller jusqu’à 5,5l

• Au repos le corps humain consomme 5 à 7l/min soit environ 250ml d’oxygène• En cas de charge de

travail maximale l’organisme peut avoir besoin de 120l/min


Le poumon

• Lieu de la respiration externe

• Composants:1. Trachée2. Bronche droite3. Bronche gauche4. Veine pulmonaire5. Sang riche en O26. Sang pauvre en O27. Artère pulmonaire


Les alvéoles

• L’échange de gaz a lieu dans les sacs d’air terminaux situés dans les poumons

• Les alvéoles sont reliées aux tubes bronchiques qui sont à leur tour reliés à la trachée


Les capillaires

• Réseau de petits vaisseaux sanguins dont les parois ont une seule couche de cellules

• Ils interagissent avec les tissus dans tout le corps pour livrer l’oxygène et les aliments

• Ils évacuent le CO2 et d’autres déchets.


Le sang

• Suspension de cellules dans un liquide complexe : le plasma• Le plasma est constitué d’eau, de sels

minéraux, de molécules organiques (glucides, protides, lipides), d’hormones, de fibrinogène et de gaz dissous (azote).

• Sérum = plasma - fibrinogène

• Assure la stabilité du milieu intérieur


L’hémoglobine

• Petite protéine contenant du fer qui absorbe l’oxygène gazeux dans les poumons et le transporte dans les tissus.

• Principal constituant des globules rouges (un tiers de leur poids). • Sa petite taille (un millième du diamètre d’un globule rouge) lui

donne un grand pouvoir de diffusion.

• Structure creuse à quatre unités (tetramère) qui retiennent quatre atomes de fer (Fe2+) en leur centre. • Le fer fixe l’oxygène disponible dans les poumons pour le

transporter et le libérer dans les tissus.


Circulation sanguine

• Distribution de l’O2• La quantité d’O2

transportable dépend de la pression que l’O2 de l’air exerce sur le sang pendant qu’il traverse les poumons


Système circulatoire

• Le sang riche en O2 est appelé artériel

• Le sang pauvre en O2 est appelé veineux


Cœur

• Les vaisseaux qui vont vers le cœur s’appellent des veines, elles sont reliées aux oreillettes

• Les vaisseaux qui quittent le cœur s’appellent des artères elles sont reliées aux ventricules

• La partie gauche du cœur pompe le sang artériel vers le corps (en rouge)

• Le sang veineux retourne vers la partie droite du cœur qui le pompe vers les poumons (en gris)

Aorte Artère pulmonaire

Veine cave supérieure

Veine cave inférieure

Veine pulmonaire


Petite et grande circulation

• Petite: du cœur depuis et vers les poumons

• Grande: du cœur depuis et vers le reste du corps • Dans la petite

circulation, l’artère pulmonaire transporte du sang pauvre en 02


Effets de l’altitude

• Hypoxie• Barotraumatismes• Dysbarisme• Hypothermie, hyperther

mie• Déshydratation• Rayonnements


L’atmosphère

• Baisse de pression atmosphérique de 1hPa par 28ft

• Baisse de la température de 2°C par 1000ft


Un effet physiologique de l’altitude : l’hypoxie

• La pression partielle en oxygène PO2 régule la saturation de l’hémoglobine en oxygène• c’est à dire la quantité

d’oxygène utilisable par les tissus

• L’effet de la diminution de PO2 est appelé hypoxie


Circonstances d’apparition

• L’hypoxie apparaît au dessus de 3500m

• Certaines personnes peuvent y être sujettes à des niveaux proches des altitudes cabine (4500ft) comme les cardiaques


Saturation du sang en oxygène

• 98% de l’hémoglobine suffit pour transporter l’O2 en conditions normales• C’est un rendement

• A 10000ft, l’hémoglobine est saturée à 90%


Causes additionnelles de privation d’oxygène

• Influence de la constitution personnelle• Tabac: 1 paquet par jour

équivaut à l’altitude de 7000ft

• Mauvaise circulation: age et corpulence

• Anémie: manque d’hémoglobine

• Gravité: facteur de charge

• La combinaison de ces symptômes aggrave les dangers premiers de l’hypoxie


Symptômes de l’hypoxie d’altitude

Altitude Signes cliniques

12000 ft

Maux de tête, fatigue, somnolence, augmentation des battements cardiaques et de la fréquence respiratoire

18000 ft

Aggravation des signes précédents, perturbation de la vision périphérique, troubles du comportement (indifférence), perte de coordination

22000 ftPalpitations et troubles du rythme cardiaque, hyper ventilation, perte de conscience,

25000 ftConvulsions, perte de conscience aggravée


Temps de conscience utile

• Le minimum de saturation du sang en O2 est de 88%

• Le TCU est le temps disponible pour réagir

• Il faut agir vite:• Mettre le masque: 100%• Établir la communication


TCU moyen

Altitude

Décompression progressive Décompression

explosiveAssis

Activité modérée

25000 ft 5 min 3 min 2 min

30000 ft 1,5 min 45 sec 30 sec

35000 ft 45 sec 30 sec 20 sec

40000 ft 25 sec 18 sec 12 sec

Au dessus de 38000ft, l’apport d’oxygène en surpression est nécessaire pour compenser la faible pression atmosphérique


Tolérance à l’hypoxie

Facteur Tolérance

Vie en altitude

+

Altitude cabine

-

Faible vario +

Fort vario -

Durée du vol -

Faible température

-

Toute baisse de la pression partielle en oxygène s’installant de manière progressive favorise la résistance à l’hypoxie


Stimulation du centre de la respiration

• L’augmentation de la ventilation est la réponse de l’organisme à l’augmentation de l’activité physique car il y a plus de CO2 à évacuer• En conséquence, en altitude, quand il y

a moins d’O2 disponible, le taux de CO2 augmente, l’hyperventilation se produit


Hyperventilation

• Cause:• Respiration rapide et profonde quand une

situation stressante est rencontrée en vol

• Effets:• Décroissance rapide de la quantité de CO2

dans le sang

• Symptômes:• Similaires à ceux de l’hypoxie• Suffocation, somnolence, sensation de tête

lourde, désorientation


Conséquences de l’hyperventilation

• Elle peut mener à la perte de conscience• Elle fait donc bon ménage avec

l’hypoxie

• Attention à la respiration trop profonde en altitude


Prévention de l’hyper ventilation

• Garder son rythme respiratoire sous contrôle

• Respirer dans un sac posé sur le nez et la bouche pour augmenter le volume de CO2 inspiré

• Se parler à soi même ou crier


Les barotraumatismes

• Conséquence d'une différence de pression entre les cavités du corps humain (sinus, intestin, …) et l'environnement. • atteignent, lors des décompressions rapides, le

tube digestif en provoquant des douleurs qui peuvent aller jusqu'à la syncope; les dents (caries), et les poumons.

• Les barotraumatismes peuvent atteindre en descente l'oreille moyenne (otite barométrique) ou les sinus en cas d'inflammation préexistante (douleur, larmes, saignements de nez).


Barotraumatisme de l’oreille

• Avec l’altitude, la pression diminue dans le conduit auditif, l’oreille moyenne reste à la pression du sol. • Le tympan se déforme vers l’extérieur• L’oreille moyenne est sensible à cette pression et

exige une légère surpression pour ouvrir la trompe d’Eustache

• En descente, les conditions sont inversées. • La pression inférieure dans l’oreille moyenne tend

à faire « s’effondrer » les parois de la trompe d’Eustache ce qui rend difficile le passage de l’air


Oreille moyenne

• Les différences de pression contraignent le tympan à un bombement vers l’extérieur ou l’intérieur qui crée la sensation d’oreille pleine

• L’équilibrage des pressions se fait grâce à la trompe d’Eustache

Oreille externe

trompe d’Eustach

etympan


Symptômes de l'otite barotraumatique

• Les symptômes de l'otite barométrique sont une sensation d'oreille pleine, une baisse de l'audition, des sifflements, des douleurs, des vertiges. • Elle peut conduire à une rupture du tympan.• Elle peut être prévenue en restant au sol dans les

premières 24 heures suivant la déclaration d'un rhume.


Prévenir l’otite barotraumatique

• Le meilleur remède est la manœuvre de Valsalva

• Si cette manœuvre est inefficace, attention au barotraumatisme

Attention : en cas de rhume, Attention : en cas de rhume, les tissus autour de les tissus autour de l’extrémité nasale de la l’extrémité nasale de la trompe d’Eustache sont trompe d’Eustache sont gonflés ce qui risque de gonflés ce qui risque de gêner le passage de l’air et gêner le passage de l’air et mener à un mener à un barotraumatismebarotraumatisme


Sinus

• Le terme sinus définit n’importe quelle cavité située dans un os• Emprisonnés dans

un tel endroit les gaz peuvent amener un mal de tête voire des limitations de la fonction visuelle


Prévenir le barotraumatisme des sinus

• Si vous avez une infection des sinus, les tissus autour des cavités peuvent être gonflés ou remplis d’abcès.• Les cavités pourraient

être fermées• Risque de

barotraumatisme grave


Système digestif

• Le système digestif est exposé à la pression sur ses surfaces externes

• La majeure partie du gaz qu’il contient est de l’air inspiré, l’autre partie est le résultat de la digestion• Ces gaz humides peuvent doubler de

volume à 18000ft


Prévenir les problèmes du système digestif

• La quantité de gaz change avec l’individu et avec le type de nourriture consommée. En conséquence:• Ne pas manger trop vite avant le vol• Ne pas manger trop• Eviter les boissons gazeuses• Eviter les nourritures créant des gaz• Eviter le chewing gum en montée


Caries dentaires

• L’air emprisonné exerce une pression sur les nerfs de la dent

• Il s’en suit une intense rage de dent

• On ne peut agir que préventivement pour contrer les caries.


Prévenir les autres barotraumatismes

• En gardant la bouche (glotte) ouverte, on peut favoriser la fuite de l'air dans les poumons.

• Les bâillements, la mastication ou la déglutition peuvent aider à minimiser les différence de pression.

• On peut utiliser des décongestionnants sans anti-histaminiques.


La maladie de décompression d’altitude

• La maladie de décompression d'altitude résulte de la transformation en bulles de l'azote dissous dans les tissus de l'organisme. • Environ 1,5l d’azote est dissous dans le corps…

• Elle peut survenir lors d’une montée rapide à 18000ft• Monter à 8000ft, vaporisera 20% de l’azote

contenu dans le corps


Facteurs de risques

• On ne l'observe pas chez des personnes saines en dessous de 5500m, les troubles sont supportables jusqu'à 9000 m.

• Les facteurs aggravants sont l'obésité, une régime alimentaire protéiné, une activité physique en altitude, la plongée préalable au vol.

• Il s'observe surtout chez des sujets de plus de 40 ans.


Symptômes

Courbatures Douleur provoquée par la formation de bulles autour des articulations et des muscles

SuffocationDouleur provoquée par la formation de bulles dans les poumons (sensation de brûlure ou de douleur poignardante dans la poitrine)

Chair de poule

Sensation de chatouillements dans la peau provoquée par des bulles dans la texture graisseuse

Symptômes neurologique

s

Clignements des yeux, maux de tête, perte de champs visuel, tremblement des muscles. Formation de bulles dans le cerveau. Potentiellemen mortel

Défaillance circulatoire

Conséquence du déréglement neurologique. Les bulles d’azote peuvent constiper les vaisseaux sanguins et arrêter le cœur


Plongée sous marine

• La quantité de gaz dissous dans le sang augmente si on reste dans un environnement d’une pression plus élevée, telle que l’eau quand on plonge• En plongeant à une profondeur de 30m, la

pression de l’air inhalé doit être 3 fois supérieure à la normale

• Même en respectant ses pallier de décompression, la quantité d’azote est augmentée pendant plusieurs heures

Pas de plongée 24h avant un volPas de plongée 24h avant un vol


Hypothermie

• Premiers symptômes :• une difficulté à raisonner amplifiée par

des frissons intenses qui épuisent l'organisme. • l’organisme essaie d’augmenter la

température corporelle par friction des tissus. • Si on lutte contre l’hypothermie par le frisson qui

consomme de l’énergie, on se fatigue et on consomme de l’oxygène ce qui va aggraver l’hypoxie.


Hyperthermie

• Adaptation à la chaleur par :• Sudation

• permet d'abaisser la température grâce à l’évaporation de l’eau en une réaction exothermique.


Symptômes de l’hyperthermie

• altération des performances physiques et mentales avec des sueurs fréquentes quand la température du corps atteint 39°C.

• Les petites pathologies comme les rhinopharyngites, sinusites, bronchites, etc... créent les mêmes symptômes car elles occasionnent une fièvre. • La sudation aggrave la déshydratation.


La température corporelle

Température corporelle

Conséquences

42°C collapsus, coma, mort 41°C troubles cardiovasculaires et métaboliques 40°C épuisement, déshydratation 39°C sueurs, fatigue, arrêt de l’activité 38°C altération des performances physiques et

mentales 37°C normalité 36°C frissons intenses, raisonnements difficiles 35°C rares frissons, apathie 34°C désordres mentaux, coma, rigidité

musculaire 33°C troubles cardiovasculaires, muscles flasques 25°C mort


• Étude de cas :• Dépressurisation lente

• Extrait du bulletin de sécurité des vols de Northwest Airlines

• B727-200• Réseau domestique USA


Environnement de haute altitude

•Hygrométrie•Rayonnement cosmique

•Ultra violets•Ozone


Température et hygrométrie

20%

90% 15°

C

40°C


La déshydratation

• L’hygrométrie souhaitable à bord d’un avion est de 40 à 60%

• Lors de certains vols elle peut être aussi faible que 2%

• Signes d’alerte:• irritation et inconfort du nez, de la gorge et des

yeux• assèchement de la peau• soif (signe tardif)


Rayonnements généralités

• 2 types de rayonnements :• Rayonnement galactique

• particules haute énergie (haute vitesse) et basse intensité

• Rayonnement solaire• particules basse énergie (basse vitesse) et forte intensité

• Les radiations solaires sont d’une intensité triple de celle des radiations galactiques.


Rayonnement cosmique

• Principales caractéristiques :• Interaction rayonnement cosmique /

vent solaire• Cycle d’activité du soleil de 11 ans• Éruptions solaires


Cycle d’activité du soleil

• Module le spectre des rayonnements ionisants• En phase de faible activité : les

rayonnements cosmiques sont plus forts• En phase de forte activité, ils sont

limités mais il y a plus d’éruptions solaires


Importance des rayonnements pour le PN

• Ces rayonnements ont des effets différés précoces sur la moelle osseuse, la peau, le cristallin, les testicules et les ovaires.

• Les effets tardifs sont 2 fois plus fréquents chez les PN que pour le reste de la population avec des anomalies chromosomiques, des tumeurs de la peau, du cerveau et des leucémies.


Effets biologiques des rayonnements ionisants

• Les rayonnements ionisants provoquent des dégâts sur l’ADN provoquant des conséquences plus ou moins graves :

• On distingue 2 types d’effets :• Effets déterministes• Effets stochastiques


Effets déterministes

• Dus à des doses élevées voire mortelles

• Effets à seuil :• Seule une dose supérieure au seuil

provoque l’effet

• La gravité de l’effet est proportionnelle à la dose reçue


Effets aléatoires

• Dus à tout type de doses• Le risque de leur survenue est

proportionnel à la dose reçue• La gravité de l’effet n’a aucune

proportion avec la dose reçue


Évaluation de l’exposition

Route au départ de Paris1991/92

Faible activé solaire

1996/98Forte activité

solaire

Tokyo (700 hdv/an) 3,9 mSv 4,6 mSv

San Fransisco (700 hdv/an) --- 4,4 mSv

Washington (700 hdv/an) --- 4,3 mSv

Buenos Aires (700 hdv/an) 2,1 mSv 3 mSv

NYC Concorde (300 hdv/an) 2,6 mSv 2,8 mSv


Conclusion

• Les doses auxquelles sont soumis les PN sont à considérer

• Ces doses varient dans des fourchettes connues• Le risque peut être évalué par différents moyens• Pour les éruptions solaires, seule une évaluation à

posteriori est possible• L’utilisation d’un outil de calcul est envisageable

• Cet outil doit être validé par des mesures ponctuelles car les incertitudes du modèle sont encore de +/- 20%

• La réglementation sur la tolérance aux radiations cosmiques en vigueur s’applique à partir du niveau 500.


Ultra violets

• Filtrés par la couche d’ozone• Entraînent des lésions de l’œil (oeil rouge,

paupières enflées, larmoiement, douleur oculaire, baisse de l’acuité, cataracte) et de la peau (aggravent les risques de cancer de la peau)

• Le port de lunettes de classe 4 est la seule solution pour protéger ses yeux.

• Pour protéger la peau, les crèmes d’un indice supérieur à 12 sont suffisantes si on ne s’expose pas entre 10 et 14 heures.


Ozone

• Résulte de l’action des UV sur l’oxygène, • O2 se transforme en O3 instable.

• L’ozone se décompose à 400°C, • les groupes de climatisation la détruisent

donc mais à faible régime, la température des “packs” diminue, ce qui augmente la concentration en ozone de l’air.


Importance du problème

• Principal polluant des cabines d’avion

• La FAA a fixé le seuil toxique de la concentration d’ozone à 0,1 ppm.


Effets toxiques de l’ozone

• Respiratoires :• mauvais échange de gaz entre le sang et les poumons, • difficultés d’évacuation du gaz carbonique

• Visuels• réduction de la vision nocturne

• Génétiques• action identique à celle des rayons X

• L’intoxication à l’ozone provoque des douleurs oculaires, des maux de tête, une irritation du nez et de la gorge avec une toux.


Intoxication au monoxyde de carbone

• Si une molécule de CO s’unit à une molécule d’hémoglobine, elles restent collées• La réaction est due au fer contenu dans

l’hémoglobine• Un carbonate de fer très stable est créé


Cause de l’intoxication

• L’intoxication peut être le résultat de gaz d’échappement (GPU)

• Le tabagisme est une intoxication au CO• Un paquet par jour sature l’hémoglobine

de 4 à 8% en CO• La fumée de cigarette se compose de 3% de

CO, celle de cigare de 5 à 8%

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