La cardiologie de l'extrême - L'apnée : 6 battements par minute !

    Le record de profondeur en plongée « no limit » (avec gueuse et bouée pour la remontée) est actuellement détenu par l’autrichien Herbert Nitsch qui a atteint la profondeur de 214 m au mois de juin dernier. Ce type de plongée n’est pas sans danger comme l’a dramatiquement démontré le récent décès du français Loïc Leferme, le détenteur du record précédent. Même si l’origine de cet accident n’était pas cardiovasculaire, cela pose des questions sur les capacités de l’organisme à atteindre ces profondeurs. Dans un autre domaine, on sait que l’homme a été capable de descendre à 700 m en plongée expérimentale (Comex, Marseille, 1992). Bien sûr, il ne s’agissait pas d’apnée, mais on a déjà pu vérifier que les pressions exercées à cette profondeur n’entraînent pas de répercussions cardiovasculaires significatives. Donc, en termes de profondeur, la limite cardiovasculaire est loin d’être atteinte pour l’apnéiste. Enfin, si l’on regarde du côté des mammifères plongeurs, on sait que le phoque de Weddell plonge tranquillement jusqu’à 600 m, et que le cachalot est capable de dépasser allègrement les 2 000 m. Bien évidemment, il ne faut pas oublier que ces « lointains cousins » ont quelques dizaines de millions d’années d’entraînement d’avance sur nous. Ils ont donc développé des modes d’adaptation spécifiques. Les deux plus importants sur le plan cardiovasculaire sont : - de nombreuses côtes flottantes permettant une plus grande souplesse thoracique, - des plexus veineux spécifiques permettant un important stockage sanguin en plongée. Ces performances remarquables laissent à penser que le système cardiovasculaire d’un mammifère peut s’adapter jusqu’à de très grandes profondeurs. Cependant, ils ont aussi une autre avance sur nous : la durée. Ces mammifères sont en effet capables d’atteindre, ou de dépasser les 60 minutes d’apnée.   Alors, quelles sont les limites pour l’homme ?   Une première limite est évidente : la durée Le record actuel de durée d’apnée statique, détenu par l’allemand Tom Sietas en mai dernier, est de 9 min 8 s (le précédent à 9 min 4 s était dû à Herbert Nitsch)*. Il s’agit cependant d’une apnée sans plongée et sans effort musculaire. Sur le plan cardiovasculaire, ce type d’apnée est très bien toléré et induit un « réflexe de plongée » qui associe : bradycardie, vasoconstriction périphérique et contraction splénique. La bradycardie a longtemps été mise en avant comme une limite de la plongée en apnée. Elle est secondaire à une stimulation vagale intense, liée essentiellement au contact de l’eau froide avec le revêtement cutané facial, et à l’hyperoxie favorisée par l’augmentation de pression. En fait, ce phénomène, non seulement n’est pas une limite, mais témoigne plutôt de la qualité de la préparation à l’apnée de certains plongeurs. La figure 1 montre, en effet, une bradycardie extrême (< 6 bpm) chez un plongeur entraîné. Notons que le rythme est sinusal, les QRS sont fins, et que le PR reste normal. Cet épisode est, bien sûr, asymptomatique… Cela laisse évidemment rêveur, mais témoigne des capacités exceptionnelles de la physiologie, en termes d’adaptations. Même si des troubles du rythme favorisés par la bradycardie ont été décrits chez certains plongeurs, ceux-ci n’ont jamais constitué une « limite ». Non, la première limite de la plongée en apnée reste inévitablement la durée, et celle-ci n’est pas dépendante du système cardiovasculaire. Mais c’est bien là où le bât blesse : si l’on espère aller plus profond dans un temps limité, la seule solution est de jouer sur les vitesses de descente et de remontée. C’est exactement ce qui s’est passé durant tous les derniers records en plongée « no limit ». Les durées d’apnée sont restées globalement stables depuis plusieurs années alors que les profondeurs ont très nettement augmenté. La conséquence logique a été que les vitesses de descente et de remontée sont passées de moins de 1 m/s, à plus de 2,5 m/s actuellement. Cette évolution est liée aux progrès techniques qui ont été réalisés : - un changement de position du plongeur qui ne descend plus tête en bas (comme dans le film le Grand Bleu), mais tête en haut, ce qui lui permet une plus grande facilité d’équilibration des cavités aériennes de la face ; - les systèmes de descente, en particulier la gueuse, ont été nettement améliorés en termes d’hydrodynamisme et de sécurité de fonctionnement. Ceci a permis à Herbert Nitsch de descendre de 20 à 214 m en 75 s.   Figure 1. Immersion de la face dans l’eau glacée débutant au niveau de la flèche descendante (Ø) et interrompue au niveau de la flèche montante (Ø). Le rythme reste sinusal, et l’espace R-R maximal est de 10,8 s(1). Sur le plan cardiovasculaire, la question n’est pas la profondeur atteinte, mais la vitesse de plongée (compression), ou de remontée (décompression). En effet, pendant la descente se crée un déséquilibre de pression car notre cage thoracique, verrouillée sur un sternum, se déforme peu. Il existe donc une dépression intrathoracique, alors que la pression hydrostatique s’exerce sur tout le reste de l’organisme. La conséquence est très simple : un afflux sanguin intrathoracique, qui va se réfugier dans la seule zone disponible, la circulation pulmonaire. Ce phénomène appelé « bloodshift », a été décrit il y a 40 ans(2), il représente plus de 20 % de la masse sanguine (figure 2). Figure 2. Modèle circulatoire à deux compartiments illustrant le bloodshift(3). Étant donné que les variations de pression sont d’autant plus importantes qu’on est proche de la surface (+ 1 atmosphère tous les 10 m), ce volume sanguin intrathoracique est séquestré surtout pendant les 50 premiers mètres, puis augmente probablement peu par la suite. Le bloodshift participe à la résistance mécanique de la cage thoracique. Cependant, il est responsable de variations très importantes des pressions artérielles pulmonaires avec un retentissement sur les cavités droites. Le modèle expérimental le plus proche est celui de l’embolie pulmonaire aiguë dont on connaît les effets sur le remplissage ventriculaire gauche par interdépendance ventriculaire avec un déplacement du septum interventriculaire. Pendant la descente, il y a donc une augmentation des pressions de la circulation pulmonaire avec altération du remplissage ventriculaire gauche. Quarante ans après la description du bloodshift, cela vient seulement d’être objectivé par une étude échographique en plongée(4). Il semble que la mise en place de ce bloodshift soit relativement bien tolérée, du moins jusqu’à présent. Cependant, il est clair qu’il existe une limite de vitesse de constitution du bloodshift, qui n’est pas connue. Tout ce qu’on sait, c’est que les mammifères plongeurs, mieux équipés que nous, ont des vitesses de descente en général < 3 m/s pour les plongées les plus profondes. La question est encore plus ardue en ce qui concerne la remontée. Le phénomène s’inverse et il faut imaginer une vidange du bloodshift, alors même que l’on sait que les fréquences cardiaques restent basses et que persiste la vasoconstriction périphérique jusqu’à la rupture de l’apnée (figure 3). Figure 3. Évolution de la fréquence cardiaque au cours d’une plongée en apnée « no limit » chez un plongeur de niveau international(5). Il y a donc une augmentation de précharge gauche sur un myocarde très hypoxique avec une postcharge qui reste élevée. Au total, nous ne connaissons absolument pas les limites acceptables sur le plan cardiovasculaire pour des variations hémodynamiques aussi importantes. Remarquons cependant que des œdèmes pulmonaires ont été décrits chez des plongeurs d’élite, et que Herbert Nitsch innove en s’imposant un palier de plus de 50 secondes (!) vers 10 mètres avant de refaire surface. Les adaptations hémodynamiques représenteront donc une limite future à la plongée en apnée. Jusqu’à présent, ces vitesses d’évolution étaient limitées par les difficultés rencontrées par les plongeurs pour équilibrer les pressions des cavités aériennes de la face. Dans la mesure où ils ont énormément progressé dans ce domaine, la prochaine limite sera hémodynamique… avec un risque de collapsus. Quand ? Étant donné qu’il est (presque) illusoire d’expérimenter dans ce domaine… Nous sommes incapables de répondre à cette question. Cependant, d’autres limites commencent aussi à émerger à ces profondeurs. En particulier, le risque d’accident de décompression devient réel pour des incursions, même très brèves, au-delà de 180 m. Il commence à être sérieusement pris en compte par les plongeurs qui pratiquent maintenant des réimmersions immédiates à l’oxygène pur. Les choses ont bien changé depuis le temps où l’on prédisait que la profondeur maximale atteinte par l’homme ne dépasserait pas les 50 m : pression à laquelle le poumon aurait été réduit à son volume résiduel. Depuis, on a eu la surprise du bloodshift qui a permis de descendre largement plus bas. Il convient donc d’être prudent en termes de prédictions physiopathologiques… Néanmoins, les perspectives que nous envisageons doivent aussi inciter à de mûres réflexions… * Un record à 10 min 4 s a été atteint par le Français Stéphane Mifsud en juillet, mais n’est pas homologué par l’AIDA international. Deux excellents ouvrages pour en savoir plus : Corriol JH. La plongée en apnée, Ed Masson, 1996. Lemaître et al. L’apnée, de la théorie à la pratique, Pub des Universités de Rouen et du Havre, 2007.   Conclusion   La plongée « no limit » ne s’approche-t-elle pas de sa propre limite ? Ne devrait-elle pas céder le pas à la plongée en poids constant, beaucoup plus naturelle, puisque réalisée par la seule force des palmes ? La physiologie serait à coup sûr gagnante, mais au détriment du « spectaculaire ». Le record de plongée à poids constant est à 111 m depuis décembre 2006. Il est détenu par… Herbert Nitsch.