Le corps humain et l'atmosphère

Pression partielle de l'oxygène, systèmes nerveux, respiratoire et circulatoire.

Le corps humain fonctionne normalement dans un environnement très étroit : une pression et une température données, un apport d'oxygène constant, une pesanteur stable. Voler expose ce corps à des conditions qu'il ne rencontre jamais au sol. Comprendre comment l'organisme réagit à l'altitude est le point de départ de toute la matière performances humaines.

L'atmosphère, un environnement qui change avec l'altitude

L'air que nous respirons est composé d'environ 78 % d'azote, 21 % d'oxygène, et 1 % d'un mélange d'argon, de dioxyde de carbone et d'autres gaz en trace. Fait essentiel pour la physiologie du vol : cette proportion de 21 % d'oxygène reste pratiquement constante jusqu'à environ 70 000 ft. Ce qui change avec l'altitude, en revanche, c'est la pression totale de l'air — et avec elle, la quantité réelle d'oxygène disponible à chaque respiration.

Une règle simple permet de retenir l'essentiel de cette chute de pression avec l'altitude :

La pression partielle de l'oxygène

Chaque gaz d'un mélange exerce sa propre part de la pression totale, proportionnellement à sa présence : c'est sa pression partielle. Au niveau de la mer, la pression atmosphérique standard est de 1013,25 hPa, soit l'équivalent de 760 mm de mercure (mmHg). L'oxygène, qui représente 21 % de l'air, y exerce donc une pression partielle de 21 % × 760 ≈ 160 mmHg.

À 8 000 ft, la pression totale n'est plus que d'environ ¾ de cette valeur, soit environ 570 mmHg. La proportion d'oxygène reste de 21 %, mais la pression partielle d'oxygène tombe à 21 % × 570 ≈ 120 mmHg. C'est cette baisse de la pression partielle d'oxygène — et non un changement de sa proportion — qui réduit la quantité d'oxygène qui parvient réellement au sang à chaque respiration.

Les trois systèmes du corps humain à connaître

Trois systèmes du corps humain concentrent l'essentiel de ce qui intéresse un pilote : le système nerveux, le système respiratoire et le système circulatoire.

Le système nerveux

Le système nerveux se divise en trois parties : le système nerveux central (le cerveau et la moelle épinière, qui analysent l'information et prennent les décisions), le système nerveux périphérique (les nerfs sensitifs et moteurs qui relient le cerveau aux organes et aux muscles), et le système nerveux autonome (un système involontaire qui régule la respiration, la pression artérielle, la digestion, la transpiration, et la réaction de « combat ou fuite » face au stress).

Le système respiratoire

La respiration transfère l'oxygène de l'air vers le sang, et le dioxyde de carbone du sang vers l'air, à travers de minuscules structures des poumons appelées alvéoles — c'est la respiration externe. Le sang livre ensuite cet oxygène aux tissus du corps à travers les parois des capillaires — c'est la respiration interne (ou tissulaire). Au repos, un adulte respire normalement entre 14 et 18 fois par minute, un rythme régulé automatiquement par le taux de dioxyde de carbone dans le sang, bien plus que par le taux d'oxygène.

Le système circulatoire

Le cœur, un muscle d'environ la taille d'un poing, pompe le sang à travers tout le corps grâce à ses quatre cavités (deux oreillettes, deux ventricules). Le sang désoxygéné revient au cœur, est envoyé vers les poumons pour se recharger en oxygène, puis repart dans le corps via l'aorte. Le pouls, ressenti à chaque contraction du cœur, se situe normalement entre 60 et 80 battements par minute chez un adulte au repos. La pression artérielle se mesure en deux valeurs : la pression systolique (au moment de la contraction du cœur) et la pression diastolique (entre deux battements) — par exemple 120/80 pour un adulte jeune en bonne santé.