Nouvelles approches de calcul des paliers

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Nouvelles approches de calcul

du profil de décompression

De l’évidence, depuis leur détection au mo­yen d’un doppler permettant de les écouter, que des bulles se forment dans notre circulation sanguine et de façon variable à la décompression, selon:

La profondeur que nous venons de quitter et le temps que nous y sommes restés;

La vitesse de remontée;

L’azote /hélium résiduel des plongées précédentes que nous n’avons pas eu le temps d’éliminer;

Notre corpulence (masse grasse, musculaire et taille) qui joue sur les volumes de stockage d’azote /hélium dans notre organisme pendant la plongée;

L’âge et notre condition physique aérobie (VO2max) qui influent sur leur nombre;

La fatigue accumulée et le manque de sommeil;

… il a paru plus prudent, tout d’abord, de réduire la vitesse de remontée qui s’était standardisée à 18m/min (60fsw/min)un pied à la seconde chez les Anglosaxons à la grande époque des tables d’origine militaire qui justifiaient une remontée rapide (17m/min en France). Aussi parce qu’elle semblait favorable aux paliers qu’il aurait fallu quelque peu allonger autrement. Mais c’était sans compter sur les conséquences du dégazage dans l’organisme qui s’amplifie avec la vitesse de remontée: des bulles risquant d’entraver la circulation dont on ignorait l’existence jusqu’à leur détection dans les an­nées70. De ce constat s’est posé la question de réduire de moitié la vitesse qu’il a été convenu de limiter à 10m/min (33fsw/min) avec l’arrivée des ordinateurs de plongée, sauf sur la partie profonde des plongées favorable au maintien d’une remontée verticale à 15-20m/mincar couverte par la soussaturation liée à la fenêtre oxygè­ne sauf au Trimix (10m/min dès le fond).

Cette limitation de vitesse en remontée verticale d’une profonde > 35maucun bip d’alarme émis par l’ordinateur est capital à l’approche des 18m qui marquent la zone de ralentissement jusqu’à la profondeur plafond des paliers, et non pas seulement dans les tout derniers mètres d’arrivée! comme on le voit trop souvent; une zone où nous devons absolument remonter en diagonale pour ralentir suffisamment en comptant 6sec/m, non plus verticalement sans vraiment faire moins que 15 à 20m/min comme autrefois avec les tables. Et de compter plus de 29s de remontée entre chaque palier plafond, et pour rejoindre la surface ensuite, afin de limiter les risques d’amplification des phénomènes gazeux dans l’espace proche de la surface où les variations de pression sont les plus importantes.

En outre, il fut convenu de définir des critères de remontée se fondant non plus sur des ratios de sursaturation entre la quantité (tension) d’azote /hélium dissout dans l’organisme et la pression ambiante (Pabs), com­me les vieux calculs néohaldaniens, mais sur les bulles que la décompression génère dans la circulation. Et de considérer que la remontée reste possible sans haltes (paliers) tant que leur nombre (débit) et leur grosseur restent inférieurs à un volume critique que l’organisme est supposé tolérer sans créer des bouchons (d’embolie) dans la circulation responsables des accidents de décompres­sion.

Leur prise en compte explique les paliers plus profonds que 3m supprimés des algorithmes modernes, et la brève pause (deep stop) d’une ou deux minutes qui nous est demandée presque à miparcours de remontée d’une plongée profonde à l’air. Elle a pour but de réduire le stress de la décompression provoqué par le dégazage des tissus les plus rapides (de courte période T½) qui semble influer sur la fatigue ressentie après la plongée. Mais rien d’obligé… car il ne s’agit pas à proprement parlé d’un palier.

L’ORIGINE DES BULLES ?


Les bulles à la décompression ne nais­sent pas n’importe où dans le sang. Elles ne se forment que dans les anfractuosités intercellulaires de la paroi vasculaire où elles grossissent, en se gavant des autres gaz dissouts aux alentours, jusqu’à leur décollement sous la poussée d’Archimède qui les injecte dans le courant sanguin. C’est exactement com­me les bulles créées par les gaz dissouts d’une boisson qui naissent seulement sur les impuretés collées sur la paroi de la bouteille et du verre, davantage sur le doigt que l’on plonge dans le liquide comme ici.

Des calculs plus proches
de la physiologie

À l’université d’Hawaï, David E.Yount, professeur de physique, et Donald C.Hoffman eurent les premiers cette approche de calculs fondamentalement différente des modèles neohaldaniens qui n’avaient guère évolué depuis l’origine, Haldane en 1907: seulement le nombre de compartiments, leurs périodes T½ et les ratios de sursaturation admis comme critères de remontée (paliers), fixes ou variables selon la profondeur. Et surtout sans tenir compte de la variabilité des phénomènes gazeux dans la circulation du plongeur à la remontée, aussi liée aux bulles d’azote /hélium résiduelles de la plongée précédente, qui fausse leurs calculs d’une fiabilité toute relative sortie de la plongée carrée comme l’exigeaient les tables.

En s’appuyant sur l’é­tude de la dissolution / dégazage dans des blocs de gélatine pour simuler les tissus humains, qu’il a menée en 1976 avec son équipe de chercheurs, David E. Yount s’est attaché à modéliser la cinétique de dégazage sensée être prise en compte dans les calculs de décompression des plongeurs selon la théorie de croissance des bulles à la décompression, variable selon leur perméabilité, dont il publia le principe général en 1986: le Varying Permeability Model (VPM)1.

La difficulté à laquelle se heurte la modélisation mathématique du dégazage de l’organisme est que les poches gazeuses (no­yeux gazeux < 1μm) dans les anfractuosités de la paroi vasculaire, germes de bulles, ne grossissent pas toujours suffisamment pour se détacher de la paroi, sous la poussée d’Archimède, et se libérer dans la circulation. Elles n’obéissent pas toutes à la loi de BoyleMariotte les faisant grossir à la décompression. Aussi du fait de leur perméabilité variable (selon leur taille) aux gaz dissous environnants dont elles s’alimentent (azote, hélium et CO2). Les plus petites résistent au grossissement, en raison de leur enveloppe de surfactant non suffisamment dis­tendue2com­me la résistance du ballon de baudruche que nous gonflons avec plus d’effort au départ et constituant une barrière à la diffusion, jusqu’à leur activa­tion lors de la décompression (de l’ordre de plusieurs bar pour se transformer en microbulles); des bulles dont il faut également tenir compte en plongées successives, car ne se dissolvant pas toujours à la recompression si nous ne descendons pas suffisamment vite (20m/min comme recommandés par l’US Navy) et profond pour réussir à les écraser (= moins de paliers). Cela explique pourquoi il vaut mieux effectuer la partie la plus profonde de la plongée en premier.

Ce sont ces germes de bulles qui obligent des paliers plus profonds pour les éliminer avant qu’elles ne s’activent (grossissent) plus haut, aussi en raison de la moins grande tolérance à la sursaturation des tissus rapides (sang, foie, cœur, cerveau, intestins…) génératrice de bulles à la remontée et qui grossissent vite. D’où les haltes supplémentaires à la remontée avec les algorithmes à bulles qui allongent quelque peu la décompression (la DTR) par rapport aux calculs standards.

Toute la difficulté pour David E.Yount a été d’aboutir à la modélisation des phénomènes chez l’homme pour estimer les paliers selon les volumes gazeux tolérables par l’organisme en termes de débit (nombre) et de taille des bulles circulantes. Non plus selon les ratios de sursaturation empiriquement estimés, et dépendamment de la profondeur: les Mvalues (M pour limite maximale) ou les coefficients a et b des calculs tradition­nels.

Nous sommes loin des algorithmes néohaldaniens tant bien que mal bidouillés pour sembler prendre en compte le dégazage… qu’en majorant les paliers devant certaines situations comme la remontée trop rapide, la plongée yoyo en technique, ou la plongée successive rapprochée. VPM donne des profils de décompression très différents sans que les paliers soient forcément plus longs, mais qui commencent beaucoup plus tôt, comme le montre le graphique cidessous.

Il fallut attendre l’initiative d’une poignée de passionnés, Eric B.Maiken et Erik C.Baker, pour la finalisation des calculs à l’origine de l’algorithme VPM-B que les plongeurs expérimentèrent avec succès en 2002, et qui reste au cœur des logiciels actuels de calcul, avec Bühlmann ZHL16 et RGBM, des plongées jus­qu’audelà de 200m. Tout comme sa variante 2004 plus conserva­trice VPM-B/E pour les plongées nécessitant plus de 100min de décom­pression.

RGBM, une autre étape importante

En 1991, Bruce R.Wienke, alors chercheur au centre nucléaire de Los Alamos (ÉtatsUnis), a également tiré ses sources des théories VPM pour la conception d’un nouvel algorithme tenant compte aussi des bulles circulantes comme critère de calcul des paliers: le RGBM (Reduce Gradient Bubble Model)3. La promotion faite autour de son lancement, visant à susciter non seulement l’intérêt des plongeurs, mais aussi des marques qui ne pouvaient pas rester insensibles à l’idée d’un algorithme plus évolué que les vieux modèles bidouillés de leurs ordinateurs, incapables de traiter la problématique des plongées successives, lui a valu un certain succès.

À l’origine des tables NAUI2001 qui furent calcu­lées pour trois plongées chaque jour, comme il est couramment pratiqué dans le monde à moins de 30m, il finit par séduire les mar­ques comme Atomic, Suunto, Mares et Cressi qui le choisirent pour leur nouvelle génération d’ordinateurs prenant compte des microbulles dans leur calcul grâce au patch RGBM, tout comme l’algorithme Bühlmann ZHL84 patché ADT MB de Scubapro-Uwatec depuis 2003, et ZHL8+ en tout point similaire du suisse Uemis. Il leur donne l’avantage de beaucoup mieux prendre en compte l’azote résiduel des plongées pour une meilleure sécurité en plongées successives que les algorithmes standards qui n’autorisent que deux plongées chaque jour avec paliers. Et notamment des bulles résiduelles dans les calculs de décompression de la troisième plongée restant possible à condition qu’elle ne soit pas trop rapprochée des précédentes: au moins 3h par sécurité, non 12h comme le demandent les algorithmes tirés de nos bonnes vieilles tables (Pela­gicZ+, DSAT, VVal18M, VVal79, DCAP) sans espoir d’amélioration comme l’ont démontré les militaires et la COMEX qui n’ont pas réussi à améliorer leur calcul pour régler la question de la troisième plongée quotidienne.

Des règles à respecter

Si la prise en compte des bulles a marqué une étape d’évolution importante dans l’estimation des paliers, il n’empêche que des progrès restent à faire pour améliorer la sécurité des plongeurs qui, se fiant trop aux données de leur ordinateur, s’autorisent tout et n’importe quoi, sans cons­cience des risques comme:

La trop grande vitesse de remontée verticale d’une plongée >35m à l’air maintenue à 15-20m/min jusqu’aux tout derniers mètres du palier plafond, sans ralentir à 10m/min (comptez 6sec/m) dans la zone des 18m. Et ce, malgré les bips d’alarme de l’ordinateur, avertisseurs du danger, qui se mettra en mo­de SOS (bloqué) après coup pour ne pas replonger dans la journée, car sinon danger;

Les plongées à plus de 35m, ou avec paliers, trop rapprochées, hors intervalle de sécurité d’au moins trois heures pour la plongée à l’air, deux heures au Nitrox;

Le yoyo excessif (+ de quatre d’un fond de 20m) lors d’exer­cices de remontée, d’assistance et de sauvetage;

Les trois plongées quotidiennes au-delà de 30m;

… qui concourent aux accidents de décompression que d’aucuns qualifieraient d’immérités à défaut d’avoir été formés sur les risques encourus quand ils se fient aveuglément aux données de leur ordinateur dans ces conditions. Et ce, même en prenant la précaution de majorer la décompression à 3m dans la tradition des tables au lieu de paliers supplémentaires, plus profonds, à 9m au moins.

S’ajoutent comme facteurs de risque à la plongée profonde (> 35m), la fatigue et le stress qui amplifient le dégazage à la décompression; des bulles que nous n’éliminons pas toujours aussi bien en raison du filtrage pulmonaire qui varie, lui aussi, d’une plongée à l’autre et diminué par le CO2 lié aux efforts de palmage que nous devons quelquefois fournir à la décompression à cause du courant.

Des algo­rithmes adap­tatifs à l’avenir

Le dégazage plus important avec l’âge (+50ans), la taille (+1,90m), l’embonpoint et la mauvaise condition physique est également un risque en plongées profondes, car non pris en compte par les algorithmes définis pour être utilisés par le plus large public de plongeurs moins bulleurs. Gageons que cela changera à l’avenir en réussissant à modéliser le profil de décompression de la plongée en fonction de l’âge, son poids et de sa taille que chacun règlera sur son ordinateur. Mais qu’il nous est toujours difficile d’envisager en l’état actuel des connaissances, d’autant que le calcul de l’indice IMC fondé sur la taille et le poids, dont il serait question à l’idée d’estimer l’embonpoint pour majorer les paliers, se révèlerait un mauvais indicateur dans le cas des plongeurs plus lourds car plutôt musclés; des plongeurs pour lesquels il faudrait tout autant adapter la décompression au vu de leur importante masse musculaire réservoir d’azo­te /hélium qui se vide 15 plus vite que les graisses à la décompression.

Il est peu probable que le sexe soit également pris en compte comme critère de réglage car, malgré sa plus forte proportion de masse grasse (autour de 20 à 25%, con­tre 15 à 20% chez l’homme) dans laquelle l’azote est très soluble, un peu moins l’hélium, on dénote au doppler chez la femme non ménopausée moins de bulles circulantes que chez l’homme au décours d’une même plongée. Cette différence pourrait s’expliquer par sa moindre consommation d’air (20% avec l’homme, à poids égal) qui réduit la dissolution de l’azote /hélium dans ses tissus pendant la plongée. Le constat chez la femme ménopausée d’un niveau de bulles comparable à celui de l’homme semble démontrer une influence hormonale sur la décompression, comme cela se vérifie lors des cycles menstruels en dehors de la pilule à visée contraceptive… mais sans grande importance en l’état actuel des connaissances.

D’ailleurs, les études montrent que les fem­mes, qui représentent 37,2% de plongeuses dans le monde, 31,6% en France, encourent 2 à 3fois moins de risque d’accident de décompression que l’hom­me, aussi en raison de leur âge (35-40ans en moyenne), de leur approche et des pratiques qui diffèrent de celles des hommes plus engagés dans le couple profondeurdurée avec des facteurs de risque comme le surpoids

F.RENÉ

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1.David E.Yount, Donald C.Hoffman. On the use of a bubble formation model to calculate diving tables, Aviat Space Environ Med.1986.

2.Le surfactant est un film tensioactif à la surface des bulles constitué de molécules ayant une tête soluble (hydrophile) dans l’eau, constituant principal du sang, et une queue hydrophobe (qui repousse l’eau) dans la bulle.

3.Bruce R.Wienke. Reduced Gradient Bubble Model in depth, Best Publishing Company, 2003.

4.ZH pour Zurich; L8 pour huit compartiments 5 à 640min; ADT pour adaptatif à l’effort du plongeur (selon son cardio) et à la de l’eau; MB pour la prise en compte des microbulles.

  • Article mis à jour le 21/10/2018
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