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VALIDATION DES MODELISATIONS DE DECOMPRESSION et réflexions autour des bulles

 VALIDATION DES MODELISATIONS DE DECOMPRESSION et réflexions autour des bulles

VALIDATION DES MODELISATIONS DE DECOMPRESSION et réflexions autour des bulles

 

Valider  une table décompression signifie que l'on peut raisonnablement utiliser cette table pour mener la décompression du plongeur en toute sécurité ou du moins avec un maximum de sécurité. La problématique réside dans le fait que la physiologie ne peut en aucun cas être matérialisée par un modèle mathématique. Les paramètres qui interviennent dans la décompression sont très nombreux et dépendent de la physiologie de chaque plongeur ainsi que du profil de la plongée. Chaque plongée est unique et il ne peut être question de reproduire en laboratoire tous les profils de plongée susceptibles d'être rencontrés. On a fait appel toutefois à des équations complexes pour tenter d'encadrer les méthodologies de décompression afin d'obtenir un guide directeur utilisable par le plus grand nombre.

De très nombreuses méthodes ont été proposées en fonction des capacités technologiques du moment. Des théories multiples se sont affrontées mais aucune n'a pu être retenue comme étant une panacée. Entre la théorie et la pratique existe souvent un fossé qui est parfois bien difficile à combler. Les expérimentations humaines ne sont pas possibles pour des raisons éthiques évidentes aussi à l'heure actuelle, des méthodologies très différentes ont été utilisées pour affiner les modèles de décompression.

Il est toutefois utile de revoir le cheminement récent de la réflexion dont le seul but était d'offrir au plongeur une méthode valable pour lui assurer la sécurité  des activités subaquatiques .

 

Voici quelques exemples de recherche et éléments de réflexion mettant en évidence la complexité des pistes suivies. Ne soyez pas inquiet si vous ne comprenez pas tout !

 

# PIMLOTT et CROSS (93) se sont servi du dosage de la myoglobine plasmatique (substance naturelle contenue dans le sang, issue du muscle) pour évaluer la formation de bulles intra-vasculaires durant la décompression. Ils se sont servi d'un groupe de plongeurs et ont pu démontrer que, sur les 48 cas étudiés, 9 présentaient une maladie de décompression de type I (puces, bends) et étaient tous négatifs alors que les 39 autres, de type II (signes neurologiques), présentaient une réaction positive à la myoglobine. Les résultats étaient également interprétables selon les profondeurs :

- de 0 à 29 m.,               5 plongeurs étaient positifs et 5 autres négatifs,

- de 3O à 50 m.,       26 étaient positifs et 4 étaient négatifs,

- au delà de 51 mètres, tous étaient positifs.

On peut donc dire, selon l'auteur, que le dosage de la myoglobine peut permettre  une évaluation quantitative de la formation des bulles durant la décompression.

 

# Développement et validation d'une procédure de décompression sans palier.

R.W. HAMILTON (54) expose une méthode pour développer et valider des procédures de décompression sans palier pour la plongée sportive. Il expose ce développement et cette validation  de méthode de décompression pouvant permettre jusqu'à 4 plongées par jour, en dehors de tout palier. Il décrit un cas de maladie de la décompression à la suite d'une série de six plongées journalières. La validation est établie sur 475 plongées, mais il faut savoir que toute la validation est basée sur la détection de bulles par Doppler. Cette procédure a été adaptée à partir des données empiriques de SPENCER (103) datant de 1976.

 Une fois de plus, on assiste à une validation de tables basée exclusivement sur la détection des bulles par effet Doppler (considérer l’époque !), cela impliquant, bien entendu, un diamètre de bulles suffisamment impo rtant pour que cette détection soit rendue possible (47)(48)(49)(72). Il est donc évident  qu'on ne peut tenir compte, dans ce genre de validation, des effets pervers de toute micro-bulle de très faible diamètre.

 

# Simulation de la dynamique de la décompression et de la génération de nouvelles bulles.

 

H.D. VAN LIEW (111) a exposé, en 1991, un travail sur l'utilisation de formulations  mathématiques, pour essayer de décrire les différents états présentés par les bulles lors de la décompression en plongée sous-marine. Le but de cette étude était de formuler, de façon mathématique, une méthode qui pourrait présumer des phénomènes auxquels une bulle serait soumise, approchant les conditions physiologiques de la formation de la bulle, pour en tirer des conclusions  sur le traitement et la prévention de la maladie de la décompression. L'auteur expose l'impossibilité d'observer directement des bulles pendant la décompression et reconnaît qu'une description mathématique des phénomènes rencontrés dans un système vivant ne peut être que très approximative, compte tenu du nombre immense des variables impliquées . Il reconnait par là même, la limite de toute approche mathématique pour décrire les bulles dans des tissus vivants (118). Il est en effet impossible de prendre en compte tous les facteurs. Celui-ci donne pour exemple l'étude de Van Liew et Hlastala qui ne prend pas en compte la tension de surface.             Il en est de même pour les travaux de Kislyakov et  Kopyltsov qui ont tenté de simuler la génération de bulles durant la décompression à partir de nuclei dans un tissu isolé mais qui ne pouvait avoir d'échanges gazeux avec les régions voisines ou même avec le sang! Ces travaux n' étaient alors valables que pour des stades très précoces de la formation des bulles.             Meisel, quant à lui, présentait une formulation plus complète. Mais toutes ces études faisaient abs traction du changement graduel de pression durant la remontée. Aussi ces résultats  sont applicables seulement dans le cadre de décompression explosive.

 Par ces quelques exemples, l'auteur veut montrer l'impossibilité  totale de prendre en compte  des facteurs pourtant indispensables à la compréhension globale de la genèse et de la vie des bulles dans l'organisme à l'occasion d'une décompression.

 

Toute équation mathématique sera toutefois soumise à quelques impératifs :

1° Une bulle gazeuse peut croître dans deux circonstances : d'une part quand il y a diminution de la pression ambiante, (ceci en accord avec la loi de BOYLE) et deuxièmement quand des gaz diffusent de la partie qui entoure la bulle vers la bulle elle-même. Ce sont les gaz inertes qui dominent ces échanges gazeux, compte tenu  du fait que l'oxygène et le gaz carbonique ont des mouvements d'entrée et de sortie qui sont relativement rapides.

2° Le rôle de la tension de surface (60) à l'interface gaz-liquide revêt ici, également, une importance majeure. Dans une bulle sphérique, la tension de surface peut entraîner à l'intérieur, des pressions supérieures à la pression externe. En fait, la pression totale à l'intérieur d'une bulle est la somme de la pression absolue qui entoure le corps, de la pression occasionnée par la tension de surface, de la pression due à l'élasticité des tissus et enfin de la pression hydrostatique exercée par le fluide sur le corps et assimilable à la colonne d'eau en cas d'immersion.

3° Les tissus vivants ont une propriété qui tend à favoriser l'absorption des gaz contenus dans les bulles. Cette propriété est due à la diminution de la pression partielle de l'oxygène, causée elle-même par la consommation de celui-ci. Ce déficit de pression partielle est incomplètement compensé par la production de CO2, de telle sorte que la pression partielle du gaz inerte dans la bulle est plus importante que d ans les tissus avoisinants ou dans le sang.

4° On admet l'existence de noyaux gazeux ou de centres de formation de bulles, qui sont des entités gazeuses, pouvant persister de façon chronique ou être générées occasionnellement et capables de se distinguer des bulles connues, par leur "apparent échappement" aux lois des tensions de surface et de diffusion relatives à des bulles sphériques libres. Les raisons de cette exception pourraient tenir au fait que les noyaux ne sont pas des phases gazeuses libres et ne sont pas sphériques. On parle même d'un processus de nucléation gazeuse, qui nécessiterait de l'énergie pour pouvoir générer des bulles de gaz.

5° Quand un individu passe d'un environnement d'une certaine pression ambiante vers une autre pression, il y a un réajustement des gaz inertes dissous dans les fluides de l'organisme,  se traduisant par des mouvements soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur des tissus. Ces mouvements sont relativement plus rapides dans les tissus qui possèdent une perfusion sanguine (vascularisation) élevée que dans les tissus où celle-ci est moindre.

6° Les petites bulles gazeuses sont sphériques alors que les plus grosses sont probablement déformées en cylindres ou en feuillets dans les tissus ou dans les vaisseaux sanguins. Il  semble logique en effet que les petites bulles soient à peu près sphériques compte tenu de l'effet très fort de la tension de surface qui s'exerce sur elles.

 

7° Quand une bulle grossit, elle tend à s'enrichir des gaz dissous issus de son environnement proche, et à l'inverse, quand celle-ci se collapse (« s’écrase sur elle même »), elle alimente en gaz cet environnement immédiat.

 

L'auteur définit les processus de nucléation comme étant des processus ou des entités capables de donner naissance à des bulles gazeuses sphériques, de taille déterminée. Il estime que cette hypothèse est aussi bonne que bien d'autr es, compte tenu de l'état actuel des connaissances dans ce domaine. La quintessence de la définition est de pouvoir spécifier la taille des bulles nouvellement générées en tant que noyaux. Une fois générée, une bulle est soumise au respect de certaines équations physiques et d'autre part, certaines nouvelles bulles sont réabsorbées immédiatement.

 L'auteur fait la différence entre les noyaux et le processus de nucléation, qui, lui-même pourrait dépendre d'événements extérieurs, comme les mouvements du corps ou même la pénétration de rayons cosmiques.

 Lors de cet exposé, l'auteur met en évidence le fait qu'une bulle est soumise à des mouvements de diffusion des molécules d'azote, et si on s'en référait seulement à la loi de BOYLE, la croissance de la bulle dans son diamètre, se ferait de 30 à 38 μm, pour l'exemple considéré, alors que celui-ci constatait une croissance allant jusqu'à 150 μ.

Ceci met une fois de plus en évidence la complexité des phénomènes dans le milieu vivant et l'impossibilité pour les lois physiques de pouvoir régenter un modèle mathématique pur. L'auteur souligne que les conclusions qui seront issues d'un ordinateur de simulation dépendent bien entendu des données qui seront emmagasinées dans les équations. Celui-ci rappelle une fois de plus qu'aucun système d'équations ne peut être le reflet exact de la complexité des phénomènes naturels. Toutefois, il souligne l'importance des phénomènes de diffusion de l'azote dans la phase gazeuse et l'influence des pressions dues aux tensions de surface.

 

Aujourd’hui :

À la lecture de ces quelques lignes on comprend aisément la complexité du sujet. On peut comprendre également que l'expérimentation en matière de plongée sous-marine est onéreuse et sa mise en oeuvre difficile. Toutefois l'amélioration des appareils à effet Doppler et leur facilité d'utilisation pourront êtr e une base très efficace dans la validation des tables de plongée. En effet actuellement on considère que la validation d'une table ne peut se faire que sur des arguments statistiques : il s'agit de faire plonger  des individus de façon tout à fait autonome et libre et de pouvoir ensuite les soumettre à un examen Doppler dans le but de contrôler la formation des bulles à l'issue de leur décompression. Moins il y a de bulles, meilleure est la décompression. La méthode qui engendrera un minimum de flux gazeux sera une méthode digne d'intérêt . Une telle étude ne peut s'envisager que sur un nombre de plongées très important . Les futurs modèles de décompression seront issus d'une telle étude et pourront faire l'objet d'améliorations permanentes au fur et à mesure de l'analyse des résultats. Il sera bien sûr primordial de connaître la méthodologie utilisée lors de ces études afin d'en apprécier la fiabilité.

 

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