Plongée sous-marine et ophtalmologie

1) Généralités

Les situations hyperbares (pressions supérieures à la pression atmosphérique) se rencontrent principalement en cas de plongée sous-marine mais on peut évoquer également les traitements en caisson hyperbare pour des pathologies variées (brûlures, intoxication au CO…)

• Le plongeur novice peut rencontrer des problèmes oculaires sérieux (placage de masque). Il est donc important d'assurer une formation minimale. Nous ne pouvons qu'engager les plongeurs débutants à bien assimiler les bases de la plongée car c'est dans les dix premiers mètres qu'on rencontre un maximum de risques. Il devra donc souffler par le nez dans son masque en descendant lentement et expirer régulièrement en remontant, lentement également.
• Le plongeur expérimenté devra aussi faire attention à d'autres pièges qui se présentent à lui. Sous la surface la vision est très différente et il faut savoir se repérer dans les profondeurs importantes, là ou la lumière manque car le système visuel peut être perturbé par le manque de repères et l'environnement (pression, froid, stress…). Il devra donc rester avec la palanquée et respecter les mesures de sécurité.

La plongée sous-marine est une activité tout à fait passionnante mais dangereuse qui demande une rigueur de comportement. Nous vous proposons un texte américain qui relate un tel accident (fichier pdf pour éviter un broken link).

Le nombre d'accidents de la plongée sous marine autonome traités en chambre hyperbare fut en 2000 de 364 accidents traités (338 en 1999). Si l'on tient compte, d'une part, des accidents traités dans les centres qui ne communiquent pas leur activité pour cette indication, et d'autre part des décès, on peut estimer que l'on n'est pas loin des 390-400 accidents de plongée sous-marine autonome par an (France).

2) Les lois de la physique

La pression est un élément primordial à comprendre pour pouvoir raisonner en environnement de plongée.

La pression subie par un corps correspond à la force qui s'exerce sur ce corps, divisée par la surface sur laquelle s'exerce cette pression. Soit P=F/S. La Pression est exprimée en bars, la force en kilogrammes et la surface en centimètres carrés. Ainsi une pression de 1 bar correspond à une force de un kilogramme qui s'exerce sur une surface de un centimètre carré.

La pression atmosphérique correspond à la colonne d'air située au dessus de nous. Sa valeur est de 760 mmHg au niveau de la mer. Cela donne 1,013 bar ou 1013 hectopascals ou 10,330 m d'eau pure. En altitude la colonne d'air est moins importante et la pression est donc inférieure.

La pression sous-marine est fonction de la profondeur du plongeur. La colonne d'eau située au dessus du plongeur correspond à un bar de pression pour 10 mètres d'eau, pression à laquelle il faut ajouter la pression atmosphérique située au dessus. Le plongeur à 10 mètres sera donc soumis à une pression totale de 2 bars. (4 bars à 30 mètres, 5 bars à 40 mètres...).

La loi de Mariotte (physicien français) précise que le volume d'un gaz est inversement proportionnel à la pression qu'il reçoit. P.V=constante Donc plus la pression augmente (le plongeur descend dans les profondeurs) et plus les gaz contenus à l'intérieur de son corps se contractent. S'il prend à la surface un ballon contenant 10 litres d'air, il s'aperçoit que le ballon diminue de volume en descendant et ne contient plus que 5 litres à 10 mètres puis 3,3 litres à 20 mètres et 2,5 litres à 30 mètres. La loi de Mariotte a été vérifiée puisque 1*10=2*5=3,3*3=2,5*4=10

On se rend compte qu'entre la surface et 10 mètres le volume du ballon a diminué de moitié. C'est entre 0 et 10 mètres que les variations de pression sont les plus importantes et les plus dangereuses pour l'organisme.

Les phénomènes décrits en descente du plongeur sont inversés à la remontée et on assiste à une dilatation des cavités gazeuses parfois douloureuse (sinus, dents...).

L'air est composé de 79% d'azote, 20,90% d'Oxygène, de 0,03 de Gaz carbonique et de traces (0,07% de gaz rares).

La loi de Dalton décrit les pressions partielles(p.p) des gaz: "A température donnée, la pression d'un mélange gazeux est égale à la somme des pressions qu'aurait chacun des gaz s'il occupait seul le volume total". Ainsi un plongeur à 30 mètres de profondeur respire de l'air à 4 bars. La pression partielle de l'oxygène (21% du total de l'air) sera donc de 21% multiplié par 4. Soit 0,84 bars. La pp de l'azote sera de 79% multiplié par 4. Soit 3,16 bars. On vérifie que 0,84+3,16=4bars.

La loi de Henry précise :"A température donnée, la quantité de gaz dissous à saturation dans un liquide est proportionnelle à la pression du gaz au dessus de ce liquide".

La pression que va rencontrer le plongeur dans les profondeurs va permettre aux gaz qu'il respire d'augmenter leur saturation dans les tissus de l'organisme et dans le sang. Quand il remontera, le plongeur rencontrera le phénomène inverse et les tissus sursaturés en azote vont avoir tendance à laisser échapper l'azote excédentaire sous la forme de bulles de gaz. C'est ceci qui provoque les accidents de plongée car ces bulles vont aller boucher des vaisseaux et entraîner des paralysies, des thromboses... Le blocage des vaisseaux va être aggravé par la remontée qui entraîne une dilatation de ces bulles (Loi de Mariotte). La solution pour le plongeur sera de remonter lentement pour permettre à l'azote de s'évacuer par les poumons.

Autant la sursaturation des tissus est fonction du temps de plongée, autant la désaturation lors de la remontée prendra du temps. Il faudra donc faire des stations (des paliers) pour que la désaturation des tissus se produise et ainsi on pourra évacuer l'ensemble de l'azote emmagasiné grâce à la loi de Henry.

3) La vision sous-marine

• Les distances sont faussées

Quand le plongeur n'a pas de masque, la nouvelle interface oeil-eau entraîne des modifications importantes de la puissance réfractive de l'oeil. La puissance réfractive est déterminée par la formule (N2-N1/r) ou N1 est l'indice de réfraction de l'eau ou de l'air, N2 l'indice de réfraction de la cornée et r le rayon de courbure de la cornée, en mètres.

Dans l'air (N2=1.37, N1=1.00, r=0.0008) le résultat donne 46 dioptries et dans l'eau (N1=1.33) 5 dioptries. Cette perte de pouvoir réfractif donne une hypermétropie importante expliquant la mauvaise vision sous-marine. L'image sera formée très en arrière de la rétine.

Quand on met un masque, on recrée l'interface air-cornée et on évite ainsi l'hypermétropie induite.

Mais à cause de l'existence de cette zone d'air, les objets paraissent plus près qu'ils ne sont en réalité: ils sont à une distance supérieur de 25% à ce qu'elle semble être. Les dimensions des objets semblent aussi plus importantes que la réalité, ils semblent plus gros de 30%.

Ainsi un requin qui semble à 4 mètres de soi est en fait à 5 mètres et sa taille qu'on évalue à 3 mètres n'est en fait que de 2 mètres... ce qui doit rassurer...

• Les couleurs sont faussées

L'eau va arrêter rapidement la lumière solaire. A 5 mètres de profondeur on n'a plus que 25% de la lumière de la surface et à 15 mètres on ne peut compter que sur 12%. A 40 mètres c'est presque l'obscurité avec 3% de la lumière incidente. Cette diminution de l'intensité lumineuse va entraîner une vision principalement scotopique (obscurité) qui est le fait des cellules visuellles appelées batonnets. Ces cellules ne permettent pas la vision des couleurs dévolue aux cônes qui ne fonctionnent qu'en grande intensité lumineuse (photopique).

L'eau absorbe les radiations de grande longueur d'onde (le rouge) vers 10 mètres et au delà de 30 mètres il ne persiste que des radiations de courte longueur d'onde, bleu et vert. La transparence maximale concerne les couleurs situées à 480 nanomètres.

Ces deux phénomènes vont entraîner une vision des couleurs quasi-nulle dans la pénombre profonde. Tout paraîtra grisâtre ou verdâtre. Un éclairage additionnel va révéler les couleurs éclatantes des habitants végétaux ou animaux.

• Le champ visuel est faussé

Le port du masque de plongée va gêner la visibilité sur les côtés, en haut et en bas. Le plongeur va être obligé de bouger la tête pour explorer son environnement. Cette pratique n'est pas vraiment physiologique et il faut apprendre à tourner la tête pour ne pas négliger ce qui se passe à côté de soi.

Le champ visuel normal est d'environ 180° et il n'est que de 85° environ avec un masque classique. Le choix du masque doit donc être soigneux pour bénéficier d'un champ de vision aussi bon que possible.

• La vision des contrastes est faussée

La diffusion de la lumière sur les particules en suspension va donner une nébulosité qui va diminuer la vision des contrastes. Le plongeur aura parfois l'impression de plonger dans du brouillard et ce phénomène ne pourra pas être diminué par le faisceau de la torche. La lumière va, là aussi, diffuser de façon importante, éblouir mais ne permettra pas de mieux voir l'environnement.

4) Correction des amétropies

Les personnes qui sont amétropes (myopes, hypermétropes ou astigmates) doivent être équipées d'un système visuel pour pouvoir profiter du spectacle sous-marin. Elles peuvent envisager deux solutions.

• Les lentilles cornéennes

Les lentilles souples sont conseillées pour la plongée. Le seul risque est en fait la perte de la lentille, lors d'un vidage de masque par exemple. L'utilisation de lentilles journalières jetables permet de plonger sans crainte.

Les lentilles rigides, semi-dures, flexibles sont moins conseillées car on a démontré qu'elles favorisaient la formation de bulles d'azote dans le film lacrymal précornéen et la survenue d'oedème cornéen. Ces problèmes concernent également les lentilles rigides perméables à l'oxygène. Il faut surtout éviter que les lentilles ne soient trop cambrées et ne puissent ainsi emprisonner des bulles de gaz.

• Les masques de plongée correcteurs

Cette alternative aux lentilles peut être proposée aux personnes qui ne supportent pas les lentilles. La vision est tout à fait bonne pour les amétropies sphériques (myopie, hypermétropie).

5) Les accidents ophtalmologiques

Nous n'évoquerons pas les nombreux autres accidents pouvant survenir lors d'une plongée (narcose, hyperoxie, co2...). Les équipes soignantes ont toujours besoin d'un descriptif aussi précis que possible des circonstances de l'accident, pour pouvoir adapter les traitements.

• Les barotraumatismes

Le placage de masque est la conséquence de la loi de Mariotte. Lors de la descente l'air contenu dans le masque diminue de volume (P.V=constante) et se transforme en ventouse. Quand les bords du masque se sont déformés au maximum, le volume d'air diminue et va attirer les éléments situés dans le masque, les yeux, les vaisseaux du nez et la peau du visage. Cela va entraîner des hémorragies sous-conjonctivales et parfois des lésions oculaires plus graves, comme des hémorragies rétiniennes qui vont faire brusquement diminuer la vision (elle peut tomber à zéro d'un ou des deux côtés). L'évolution de ces hémorragies maculaires est variable. Les hémorragies sous-conjonctivales disparaissent seules, sans traitement.

Il peut y a voir aussi des suffusions hémorragiques sous-cutanées donnant un 'oeil au beurre noir', ou bien des hémorragies nasales. Ce n'est pas grave mais inesthétique et c'est le témoin d'un plongeur inexpérimenté.

En effet pour éviter ces risques il suffit de souffler par le nez régulièrement, surtout dans les dix premiers mètres.

Lors de la remontée l'air situé dans le masque se dilate et s'évacue seul par les bords du masque, mais il est conseillé de garder cette habitude de souffler par le nez dans le masque.

Les gaz intra-oculaires placés lors de la chirurgie rétino-vitréenne donneraient des douleurs très importantes et des altérations sévères de l'oeil opéré car le gaz se contracte à la descente et se dilate à la remontée. Il est formellement interdit de plonger après une opération de chirurgie vitréo-rétinienne tant que le chirurgien n'a pas donné son accord.

• Les accidents de décompression

C'est ce phénomène que l'on peut observer quand on débouche une bouteille de Champagne. Il y apparition immédiate de bulles dans le liquide. La bouteille fermée contenait de l'air à une pression importante, situé au dessus du Champagne. A l'ouverture il y a une diminution brutale de la pression surmontant le liquide et le gaz qui était en sursaturation va immédiatement passer en phase gazeuse en produisant des bulles.

C'est Sir Robert Boyle qui décrivit dès 1670 la présence de bulles dans la chambre antérieure d'une vipère exposée à des hautes pressions.

Les accidents sont dus à la formation de bulles d'azote lors de la remontée trop rapide ou par manque de paliers. La saturation des tissus est fonction du temps passé en profondeur. Certains tissus (dits courts) sont très vite sursaturés en azote, comme le sang ou la graisse, alors que d'autres (dits longs) mettent beaucoup plus de temps, comme les os et les muscles.

La formation des bulles va altérer les tissus et boucher les vaisseaux, donnant des lésions neurologiques graves, des troubles de la vision, de la parole, des paralysies. De nombreux autres éléments du corps peuvent être abîmés, comme les articulations (bends), l'oreille interne ou les poumons.

Au niveau du système visuel on a décrit des nystagmus, des diplopies, des scotomes, des hémianopsies, des douleurs orbitaires, des cécités corticales, des neuropathies optique et des occlusions de l'artère centrale de la rétine.

Les règles principales pour éviter ce type d'accident grave :

1. Ne jamais remonter à plus de 15 mètres par minute (ne pas dépasser les petites bulles qui entourent le plongeur)
2. Respecter les paliers de décompression (profondeur, temps) et les tables de plongée qui donnent les caractéristiques des paliers
3. Ne pas plonger en cas de fatigue, de pathologie évolutive
4. Ne pas aller en altitude ni prendre d'avion pendant les 12 heures qui suivent la dernière plongée

Le traitement va associer une oxygénothérapie intense hydratation (s'il n'y a pas de risque d'inhalation) et aspirine. On orientera le plongeur vers un caisson hyperbare multiplace pour que le personnel médical puisse continuer les soins.

• Les embolies gazeuses massives

Il s'agit d'un accident pulmonaire de remontée, la surpression pulmonaire, quand le plongeur n'a pas expiré en remontant. L'air pulmonaire, prisonnier, s'est dilaté et a entraîné une rupture des alvéoles pulmonaires, avec passage massif d'air dans le systèmes veineux pulmonaire. Ce gaz va suivre le parcours sanguin, arriver au coeur et être distribué dans tout le réseau artériel.

S'il n'y a pas eu arrêt cardiaque par embolisation des coronaires, on assiste à des accidents neurologiques gravissimes avec hémiplégies, convulsions, coma. On peut voir également des déficits rétrochiasmatiques comme des hémianopsies ou des cécités corticales.

Ce type d'accident survient en cas de panique, quand le plongeur remonte vite en retenant sa respiration, à 'glotte fermée'.

Pour éviter ces ennuis il est important d'expirer en remontant lentement.

• Les autres causes de baisse de vision

=> La toxicité de l'oxygène hyperbare peut donner des troubles de la vision, un rétrécissement du champ visuel ou des hallucinations visuelles. Il est utilisé dans certains traitements; il faudra l'interrompre pour ne pas aggraver le tableau clinique.

=> Des produits utilisés pour éviter la buée à l'intérieur du masque peuvent donner des kératites superficielles bilatérales. Ces produits volatils (glycols, alcools ou phénols) vont altérer la cornée et troubler la vision. Les yeux vont devenir douloureux, larmoyants, photophobes avec parfois un blépharospasme. La guérison sera rapide en quelques jours avec des collyres, mais les plongées ne vont pas être possibles durant ce temps, à cause de l'inconfort.

Pour éviter ces phénomènes, il est souvent préférable d'utiliser la salive dans le masque, sans risque (technique time-honored des américains).

=> La réalisation de soudures sous-marines expose les yeux aux kératites par ultra-violets, avec la même symptomatologie que précédement. La protection par verres spéciaux est nécessaire, comme sur terre.

6) Les délais après toute chirurgie ophtalmologique

Le plongeur opéré devra particulièrement faire attention au risque de chocs (palmes, collègue proche, masque...) pour ne pas provoquer de problème sur l'oeil opéré qui reste tout de même plus fragile qu'un oeil non opéré.

Les opérés de Kératotomies Radiaires (KR) doivent avoir l'accord de leur ophtalmologiste pour plonger. Butler F. conseille un délais de trois mois entre cette intervention chirurgicale et la plongée. Ce type de chirurgie réfractive n'est plus pratiqué en France.

Un article de septembre 2002 étudie l'effet d'un séjour en caisson hyperbare simulant une profondeur de 33 mètres, sur des patients opérés de Lasik. Il ne retrouve pas de modification notable, mais il faut préciser qu'il n'y a eu que 3 patients, soit 5 yeux opérés de Lasik.

Huang ET, Twa MD, Schanzlin DJ, Van Hoesen KB, Hill M, Langdorf MI. Refractive change in response to acute hyperbaric stress in refractive surgery patients. J Cataract Refract Surg 2002 Sep;28(9):1575-80

7) Les contre-indications ophtalmologiques à la plongée sous-marine

Contre-Indications définitives :

La Commission Médicale FFESSM (texte du 28 avril 2003 ) propose d'interdire la plongée aux patients porteurs de ces pathologies:

• Pathologies vasculaire de la rétine, de la choroïde, de la papille
• Kératocône (keratoconus)
• Prothèse ou implant creux

Contre-indications temporaires :

• Chirurgie du globe oculaire sur 6 mois, y compris laser
• Décollement rétinien

8) Les plongées Tek

Il s'agit de plongées techniques qui utilisent des mélanges gazeux à la place de l'air. Elles permettent aux plongeurs expérimentés d'augmenter les temps de plongées et/ou les profondeurs. On décrit principalement :

• Les plongées au Nitrox

Il s'agit d'un mélange gazeux associant de l'azote (nitrogen en anglais) et de l'oxygène à plus de 21%. On augmente la proportion d'oxygène respiré, ce qui limite d'autant la fraction d'azote et donc les effets secondaires de l'azote. Mais il faut rester en dessous de 1,6 bars d'oxygène pour ne pas convulser. Pour un Nitrox à 40% d'oxygène on arrive à 1,4 bars d'oxygène à 25 mètres. La proportion des gaz dans les bouteilles doit donc être bien étudiée et vérifiée.

Ce type de plongée peut être pratiqué par un grand nombre de plongeurs, mais cela revient plus cher.

• Les plongées au Trimix

On utilise dans ce cas-là un mélange de trois gaz, de l'oxygène, de l'azote et de l'hélium. Le plongeur trimix se reconnait facilement car il porte plusieurs blocs et est harnaché d'un important matériel. Cela permet de réaliser des plongées très profondes car on diminue le risque d'hyperoxie en diminuant la teneur en oxygène, on fait reculer les effets de la narcose en abaissant la teneur en azote et on diminue le risque d'essouflement en introduisant de l'hélium.

Le risque de décompression est omniprésent et les paliers commencent très profonds. Ce type de plongée est réservé aux plongeurs expérimentés, adeptes de la technique et du risque... Les calculs des plongées et des paliers sont complexes. Le mélange utilisé au fond, entre 12 et 16% d'oxygène est insuffisant près de la surface, il faut donc avoir des bouteilles relais de nitrox qui seront utilisées à la descente et à la remontée.

Ainsi, à la descente, s'il utilise trop tôt son mélange trimix il subira une syncope hypoxique, s'il l'utilise trop tard il aura droit à une hyperoxie en cas d'usage du nitrox, ou une narcose et un essouflement en cas d'utilisation d'air dans le bloc intermédiaire. A la remontée, se servir trop tôt de l'air donne une narcose à l'azote, et l'utilisation d'oxygène pour le premier palier profond donne à tous les coups des convulsions.

Les accidents de décompression sont graves car l'azote est soluble et peu diffusible et l'hélium est peu soluble et diffusible. Ces deux gaz peuvent ainsi circuler en sens inverse dans les tissus, l'hélium sort et l'azote rentre, ce qui peut entrainer des phénomènes transitoires de surpression générateurs de bulles. Un accident neurologique au trimix ne sera pas traité avec des mélanges nitrox sous peine d'aggravation foudroyante.

9) Bibliographie

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10) Liens internet

FFESSM Fédération Française d'Etudes et de Sports sous-marins

CMAS Confédération Mondiale des activités subaquatiques

CROSS Centres Régionaux d'Opérations de Sécurité et de Sauvetage

PADI Professional Association of Diving Instructors

NAUI National Association of Underwater Instructors

MEDSUBHYP Site actuellement "défacé"

MP Médecine et plongée