Effet du mélange gazeux sur les performances en milieu subaquatique

La majorité des recherches sur la plongée sous-marine porte sur les effets du mélange respiré. Ces effets augmentent parallèlement à l'accroissement de la profondeur. Ils ne sont jamais mentionnés dans les recherches décrites dans ce travail. Cette omission est due à la faible profondeur à laquelle se déroulent ces expériences, 12!mètres pour la plus profonde d'entre elles. On n'a trouvé aucune étude spécifique sur rôle du mélange respiré en lien avec une tâche de localisation sur la base de stimuli acoustiques. La présente thèse ne fera pas exception à cette règle.

Un scaphandre de plongée contient de l'air comprimé. Cet air n'est pas "pur" dans la mesure où il n'est pas composé d'un seul gaz. On admet généralement que l'air ambiant est composé de: 21% d'oxygène, 78% d'azote et 1% de gaz rares. Les premiers "aquanautes" ont découvert, aux dépens de leur vie parfois (Tailliez, 1954), que la composition du mélange contenu dans le scaphandre n'est pas anodine. Le désir de compréhension et le besoin de pousser toujours plus loin les limites de la conquête du "sixième continent" ont amené les chercheurs à s'intéresser tout particulièrement au mélange respiré. La nécessité de trouver des mélanges de substitution, qui repoussent ces limites, explique pourquoi la majorité des recherches en plongée se préoccupe des effets que les mélanges respirés produisent sur le système nerveux. La motivation principale de ces recherches est liée aux enjeux économiques et sécuritaires que représentent la conquête des océans et l'accès aux richesses qu'ils recèlent.

En ce qui concerne les expériences présentées dans ce travail, le mélange respiré à toujours été de l'air comprimé. Ce mélange n'engendre aucun problème à la profondeur de passation expérimentale choisie pour l'ensemble de nos recherches. Même si, par souci d'information, on

ne peut manquer d'attirer l'attention du lecteur sur certains aspects liés aux effets du mélange que constitue l'air.

La mécanique des gaz est relativement simple. Au fur et à mesure que la pression augmente, l'azote se dissout dans le sang, les tissus et le système nerveux, ce qui provoque un épaississement de la membrane synaptique, et dès lors un ralentissement de la transmission de l'information nerveuse (Jammes &!Burnet,!1991). Ce phénomène est connu par les plongeurs sous le nom de "narcose" ou "ivresse des profondeurs". Les premiers effets de cette narcose sont ressentis à partir d'une trentaine de mètres (Bennett, 1982). Cette intoxication à l'azote agit sur le niveau d'anxiété, entraîne des troubles de la coordination visuo-manuelle et des troubles de la motricité, puis engendre une diminution des perceptions en général (De Mojà, et al., 1987); elle agit également sur les aptitudes cognitives (Rostain &!Charpy, 1976; Bennett, 1982; Philp et

al., 1989). Bien que les performances des sujets diminuent avec l'augmentation de la profondeur,

les sujets les plus expérimentés sont moins sensibles aux effets du mélange. De nombreuses recherches laissent supposer une forme d'accoutumance aux effets du mélange respiré (De!Mojà, et!al.,!1987). Malgré cette accoutumance, il est impossible de séjourner régulièrement au-delà de 50!à 60!mètres de profondeur sans encourir de risques. Aujourd'hui, dans le cadre de ses activités professionnelles, un plongeur hyperbare atteint fréquemment des profondeurs de -200 à -250!mètres. L'élévation de la pression hydrostatique nécessite l'utilisation d'un mélange respiratoire différent de l'air ambiant. L'utilisation de l'un ou l'autre mélange est alors en lien direct avec la durée et la profondeur planifiées pour l'immersion. Les mélanges les plus couramment utilisés sont l'azote-hélium-oxygène, l'hélium-oxygène et l'hydrogène-hélium- oxygène. Ce dernier mélange, aussi appelé hydreliox, a permis à l'Homme d'atteindre la profondeur maximale de -701!mètres. Cette profondeur est fictive, elle a été atteinte au cours d'une expérience menée en chambre de recompression par le centre expérimental hyperbare de la Comex (Jammes &!Burnet,!1991).

En ce qui concerne le système auditif, il n'est pas affecté par les changements de pression hydrostatique et reste fonctionnel quelle que soit la profondeur où le plongeur évolue, puisque: a)!l'oreille externe est inondée lors de l'immersion, b)!la pression dans l'oreille moyenne est égalisée via les trompes d'Eustache, et c)!le liquide cochléaire qui emplit l'oreille interne est incompressible (Grandjean, 1993; Bear, et!al.,!1996).

En résumé, la toxicité de l'azote contenu dans l'air augmente avec la profondeur. Elle a pour effet une diminution de la transmission de l'information nerveuse. Ce ralentissement de la transmission synaptique a une incidence sur les performances cognitives. Du point de vue fonctionnel, l'oreille n'est pas affectée par l'augmentation de la pression hydrostatique.

La profondeur de passation est fixée à 10!mètres pour l'ensemble des expériences prévues dans le cadre de ce travail. À cette profondeur, les effets du mélange respiratoire, de l'air, ne se font pas ressentir, ils sont ainsi neutralisés.

3.4.10

Synthèse

Les quelques expériences passées en revue montrent clairement la prédominance des indices temporels interauriculaires sur les indices interauriculaires d'intensité dans la localisation d'un signal acoustique en milieu subaquatique. Les recherches en milieu subaquatique qui se sont penchées sur les problèmes de localisation n'ont pas étendu leur champ d'investigation à toutes les directions dans le plan horizontal, se limitant généralement à quelques haut-parleurs placés face au sujet. Elles n'ont jamais quantifié ni défini le rôle des mouvements de tête, même si certains chercheurs en relèvent parfois la présence (Wells & Ross, 1980; Savel, 1996). L'enregistrement et l'analyse des mouvements de tête sont au nombre des spécificités de ce travail.

Les principales caractéristiques des expériences qui ont été décrites résident: a)!dans le faible nombre de sujets expérimentaux et b)!dans le niveau de pratique des plongeurs, tous des professionnels civils ou militaires. Depuis le début des années '70, la plongée sous-marine est devenue accessible au plus grand nombre; cela explique notamment que, jusqu'à cette époque, l'on ait sélectionné uniquement des sujets professionnels.

Grâce aux connaissances acquises jusqu'ici, la localisation acoustique en milieu subaquatique peut être décrite comme suit, à partir de ses propres paramètres: 1)!elle ne semble pas faire recours aux mouvements de tête, 2)!elle nécessite des stimuli de forte intensité, 3)!elle dépend de la familiarité avec le contexte expérimental, 4)!elle donne lieu à de meilleures performances avec des sons ayant des composantes de basses fréquences, qu'ils soient sinusoïdaux ou complexes (Andersen &!Christensen, 1969; Feinstein 1966, 1973a, 1973b; Hollien 1969, 1973; Leggiere, McAniff, Schenk &!van Ryzin, 1970; Norman, Phelps &!Wightman, 1971).