Lorsque le visage est immergé et que l’eau remplit les narines, des récepteurs sensoriels sensibles à l’humidité dans la cavité nasale et d’autres zones du visage alimentées par le cinquième (V) nerf crânien (le nerf trijumeau) relaient l’information au cerveau. Le dixième (X) nerf crânien, (le nerf vague) – qui fait partie du système nerveux autonome – produit alors une bradycardie et d’autres voies neuronales suscitent une vasoconstriction périphérique, restreignant le sang des membres et de tous les organes pour préserver le sang et l’oxygène pour le cœur et le cerveau (et les poumons), concentrant le flux dans un circuit cœur-cerveau et permettant à l’animal de conserver l’oxygène.
Chez l’homme, le réflexe de plongée n’est pas induit lorsque les membres sont introduits dans l’eau froide. Une légère bradycardie est provoquée par des sujets retenant leur respiration sans immerger le visage dans l’eau. Lors de la respiration avec le visage immergé, la réponse de plongée augmente proportionnellement à la diminution de la température de l’eau. Cependant, l’effet de bradycardie le plus important est induit lorsque le sujet retient sa respiration avec le visage mouillé. L’apnée avec refroidissement de la narine et du visage sont des déclencheurs de ce réflexe.
La réponse de plongée chez les animaux, comme le dauphin, varie considérablement en fonction du niveau d’effort pendant la recherche de nourriture. Les enfants ont tendance à survivre plus longtemps que les adultes lorsqu’ils sont privés d’oxygène sous l’eau. Le mécanisme exact de cet effet a été débattu et pourrait résulter d’un refroidissement du cerveau similaire aux effets protecteurs observés chez les personnes traitées par hypothermie profonde.
Chémorécepteurs des corps carotidiensModifié
Lors d’une rétention soutenue de la respiration en immersion, les niveaux d’oxygène dans le sang diminuent tandis que les niveaux de dioxyde de carbone et d’acidité augmentent, des stimuli qui agissent collectivement sur les chimiorécepteurs situés dans les corps carotidiens bilatéraux. En tant qu’organes sensoriels, les corps carotidiens transmettent le statut chimique du sang en circulation aux centres cérébraux qui régulent les sorties neuronales vers le cœur et la circulation. Des preuves préliminaires chez le canard et l’homme indiquent que les corps carotidiens sont essentiels pour ces réponses cardiovasculaires intégrées de la réaction de plongée, établissant un « chimioréflexe » caractérisé par des effets parasympathiques (ralentissement) sur le cœur et des effets sympathiques (vasoconstriction) sur le système vasculaire.
Réactions circulatoiresModification
Les pertes de liquide plasmatique dues à la diurèse d’immersion se produisent dans une courte période d’immersion.L’immersion tête en avant provoque un déplacement du sang des membres vers le thorax. Ce déplacement de liquide provient en grande partie des tissus extravasculaires et l’augmentation du volume auriculaire entraîne une diurèse compensatoire. Le volume plasmatique, le volume systolique et le débit cardiaque restent supérieurs à la normale pendant l’immersion. L’augmentation de la charge de travail respiratoire et cardiaque entraîne une augmentation du flux sanguin vers les muscles cardiaques et respiratoires. Le volume systolique n’est pas beaucoup affecté par l’immersion ou la variation de la pression ambiante, mais la bradycardie réduit le débit cardiaque global, notamment en raison du réflexe de plongée en apnée.
Bradycardie et débit cardiaqueModification
La bradycardie est la réponse au contact facial avec l’eau froide : le rythme cardiaque humain ralentit de dix à vingt-cinq pour cent. Les phoques connaissent des changements encore plus spectaculaires, passant d’environ 125 battements par minute à aussi peu que 10 lors d’une plongée prolongée. Pendant la rétention du souffle, les humains présentent également une contractilité ventriculaire gauche réduite et un débit cardiaque diminué, des effets qui peuvent être plus graves pendant la submersion en raison de la pression hydrostatique.
Le ralentissement de la fréquence cardiaque réduit la consommation d’oxygène cardiaque, et compense l’hypertension due à la vasoconstriction. Cependant, le temps d’arrêt respiratoire est réduit lorsque le corps entier est exposé à l’eau froide, car le taux métabolique augmente pour compenser la perte de chaleur accélérée, même lorsque la fréquence cardiaque est considérablement ralentie.
Contraction spléniqueModification
La rate se contracte en réponse à la baisse des niveaux d’oxygène et à l’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone, libérant les globules rouges et augmentant la capacité d’oxygène du sang. Ce phénomène peut commencer avant la bradycardie.
Transfert sanguinEdit
Le décalage sanguin est un terme utilisé lorsque le flux sanguin vers les extrémités est redistribué vers la tête et le torse pendant une plongée en apnée. La vasoconstriction périphérique se produit pendant la submersion par des vaisseaux de résistance limitant le flux sanguin vers les muscles, la peau et les viscères, régions qui sont » tolérantes à l’hypoxie « , préservant ainsi le sang oxygéné pour le cœur, les poumons et le cerveau. La résistance accrue au flux sanguin périphérique augmente la pression artérielle, qui est compensée par la bradycardie, conditions qui sont accentuées par l’eau froide. Les mammifères aquatiques ont un volume sanguin environ trois fois plus important par masse que chez l’homme, une différence augmentée par une quantité d’oxygène considérablement plus importante liée à l’hémoglobine et à la myoglobine des mammifères plongeurs, ce qui permet de prolonger la submersion après que le flux sanguin capillaire dans les organes périphériques ait été minimisé.
ArrythmiesEdit
Les arythmies cardiaques sont une caractéristique commune de la réponse humaine à la plongée. Dans le cadre du réflexe de plongée, l’activité accrue du système nerveux parasympathique cardiaque régule non seulement la bradycardie, mais est également associée aux battements ectopiques qui sont caractéristiques de la fonction cardiaque humaine pendant les plongées en apnée. Les arythmies peuvent être accentuées par les réponses neuronales à l’immersion du visage dans l’eau froide, à la distension du cœur due au déplacement central du sang et à la résistance accrue à l’éjection du ventricule gauche (postcharge) par l’augmentation de la pression artérielle. D’autres changements couramment mesurés dans l’électrocardiogramme pendant les plongées humaines en apnée comprennent la dépression ST, l’onde T rehaussée et une onde U positive suivant le complexe QRS, mesures associées à une contractilité ventriculaire gauche réduite et à une fonction cardiaque globale déprimée pendant une plongée.
Réactions rénales et d’équilibre hydriqueModification
Chez les sujets hydratés, l’immersion provoquera une diurèse et une excrétion de sodium et de potassium. La diurèse est réduite chez les sujets déshydratés et chez les athlètes entraînés par rapport aux sujets sédentaires.
Réactions respiratoiresEdit
La respiration en apnée est limitée à de faibles profondeurs, juste en dessous de la surface, en raison de l’effort requis lors de l’inhalation pour surmonter la pression hydrostatique sur la poitrine. La pression hydrostatique à la surface du corps due à l’immersion de la tête dans l’eau provoque une respiration à pression négative qui déplace le sang dans la circulation intrathoracique.
Le volume pulmonaire diminue en position debout en raison du déplacement crânien de l’abdomen dû à la pression hydrostatique, et la résistance à l’écoulement de l’air dans les voies respiratoires augmente considérablement en raison de la diminution du volume pulmonaire.
Les différences de pression hydrostatique entre l’intérieur du poumon et la délivrance du gaz respiratoire, l’augmentation de la densité du gaz respiratoire due à la pression ambiante et l’augmentation de la résistance à l’écoulement due à des rythmes respiratoires plus élevés peuvent toutes entraîner une augmentation du travail respiratoire et une fatigue des muscles respiratoires.
Il semble y avoir un lien entre l’œdème pulmonaire et l’augmentation du débit et de la pression sanguine pulmonaire qui entraîne un engorgement capillaire. Cela peut se produire lors d’un exercice d’intensité plus élevée en étant immergé ou submergé.
L’immersion faciale au moment d’initier l’arrêt de la respiration est un facteur nécessaire pour maximiser le réflexe de plongée des mammifères chez l’homme.