Le système nerveux fonctionne comme un ordinateur: il reçoit des informations du milieu ambiant, les traite et réagit de façon adaptée selon les modes réflexe ou automatique.

Il est composé d'innombrables récepteurs ou capteurs situés à la périphérie et à peu prés en tout point de notre corps, de voies sensitives afférentes qui transportent les informations pour analyse sous forme d'influx nerveux, de centres nerveux capables d'analyser ces informations et contrôlant chacun des fonctions propres, de voies efférentes (moteurs ou végétatives) commandant une réaction immédiate ou une adaptation en fonction des informations traitées et enfin d'organes effecteurs exécutant les ordres en les traduisant par des actions physiques.

Il s'agit des nerfs dont les ramifications atteignent tous les points du corps et notamment les organes récepteurs, les terminaisons nerveuses et les organes effecteurs tels que les muscles. Les nerfs sont composés de cellules nerveuses, appelés aussi neurones. Ce sont les neurones qui véhiculent les informations nécessaires au système nerveux central pour exercer son contrôle. Ces informations proviennent du milieu extérieur (température, humidité etc...) ou de notre organisme (pression artérielle, pressions partielles de CO2 dans le sang etc!...).

Il existe des nerfs:

• Sensitifs: ils transmettent les sensations (voix sensitives afférentes)
• Moteurs: ils transmettent l'excitation motrice (voix efférentes motrices ou végétatives)
• Mixtes: ils sont sensitifs et moteurs

NB: 1% seulement des différentes perceptions de notre système nerveux vont déclencher une réaction d'un muscle ou d'un organe. La plupart des perceptions (le bruit ambiant, la lumière etc...) sont "stockées" en mémoire.

Il existe 3 types de neurones, les neurones non sensitifs (moteurs ou végétatifs) et les neurones sensitifs, sensiblement différents dans leur forme. Le neurone sensitif assure la conduction de l'influx nerveux afférent (des récepteurs vers les centres nerveux) et le neurone non sensitif assure la conduction de l'influx nerveux efférent (des centres nerveux vers les organes effecteurs).

Il est composé de:

• Dendrites: filaments courts (1mm), fins et ramifiés
• D'un axone: filament long (jusqu'à 1m), ramifié seulement à son extrémité

Les neurones sont reliés entre eux toujours de la même façon: L'axone d'un neurone s'articule avec une dendrite ou le corps cellulaire d'un autre neurone. Cette articulation est une synapse. Les dendrites d'un neurone peuvent être reliés avec les axones de plusieurs autres neurones.

Les synapses gardent la mémoire des commandes d' actions qui ont transitées par elles . De cette manière, une commande identique repassera par le même chemin efférent. A la longue l'action pourra se perfectionner grâce à l'expérience acquise et à la "mémoire" des synapses (apprentissage de l'écriture, de la conduite etc...)

NB: l'influx nerveux est une impulsion électrochimique.

Nous avons vu qu'il existe 2 types de neurones non sensitifs, les neurones moteurs et les neurones végétatifs:

• Les neurones moteurs reliés entre eux acheminent l'influx nerveux efférent directement aux organes effecteurs (fonctions réflexes par exemple).
• Les neurones végétatifs sont également reliés entre eux, mais font également synapse avec des ganglions souvent situés sur les parois des organes effecteurs qui appartiennent au système nerveux sympathique. La contribution du système nerveux sympathique est très souvent nécessaire pour l'adaptation des fonctions humaine plus évoluées (régulation du rythme cardiaque, thermorégulation, circulation, métabolisme etc...).

Dans le cas de l'influx nerveux végétatif, les organes effecteurs concernés vont être stimulés par une hormone soit accélératrice, soit modératrice;

• L'hormone accélératrice est l'adrénaline, on parle alors de système orthosympathique.
• L'hormone modératrice est l'acétylcholine, et il s'agit alors de système parasympathique.

Le système nerveux végétatif est indépendant de la volonté, il est autonome. Il est essentiellement composé de chaînes ganglionnaires réparties dans le corps et sur les parois des organes effecteurs. 

Le fonctionnement cyclique de la respiration est de l'ordre de la commande réflexe. Sa mécanique est autonome, il ne nous est pas besoin de penser chaque inspiration et chaque expiration. L'ensemble des fonction vitales nécessaire au maintient de la vie répond à ce type de commande.

Autre exemple: réaction à la piqûre, à la brûlure etc...

Les conditions ambiantes, notamment lors d'une plongée peuvent obliger la ventilation à s'adapter (effort, froid, profondeur etc…).

De nombreux capteurs situés dans notre organisme et principalement dans nos artères et vaisseaux sanguins, vont effectuer des mesures (on parle alors de chémorécepteurs). Il s'agit entre autre:

• De pression artérielle
• T° corporelle
• Tension de CO2, d'O2
• Ph Sanguin etc...

Ces mesures seront acheminées par voix afférente au bulbe rachidien qui va les comparer à des valeurs de référence. Il va alors commander des actions visant à s'adapter aux nouvelles conditions rencontrées. Ces commandes emprunteront la voie efférente végétative parasympathique ou orthosympathique.

Par exemple: accélération du rythme de la ventilation, augmentation de son amplitude etc...

Cette réaction est indépendante de notre volonté.

De manière consciente, il nous est permis d'agir sur notre ventilation. Il nous est possible de bloquer notre respiration, ou d'inspirer fortement par exemple etc... Pour l'exécution d'un acte volontaire, toutes le parties du système nerveux interviennent; les zones contenant la mémoire, les zones de stockage des informations sensitives...C'est un phénomène très complexe qui entraîne des contractions musculaire en chaîne et des inhibitions réciproques de muscles antagonistes. C'est aussi, souvent, une affaire d'expérience ( intervention des synapses).

Le coeur est autonome. Aucune action volontaire ne peut influer sur son fonctionnement ou son rythme de battement. Les commandes du système nerveux sur le coeur sont de 2 ordres: commande réflexe et commande automatique

Le coeur bat en moyenne de 40 à 80 fois par minute. Ce battement est la résultante de 3 sources d'impulsions excitatrices situées dans les parois du muscle cardiaque:

• Le noyau sinusal, 120 à 130 impulsions/min
• Le noyau septal, 40 à 60 impulsions/min
• Le faisceau HIS, 25 à 35 impulsions/min

On dit du coeur qu'il subit une régulation intrinsèque.

La régulation de l'activité du muscle cardiaque est de l'ordre de la commande automatique et intervient sur 3 points:

• le débit (la fréquence du rythme cardiaque)
• la pression artérielle
• la résistance du réseau sanguin (dilatation ou constriction des artères et vaisseaux périphériques)

Les différents centres d'analyse qui contrôlent l'activité du coeur sont principalement:

• La moelle épinière (médullaire)
• Le bulbe rachidien (bulbaire)
• Cerveau, tronc cérébral (supra bulbaire)
• Centres nerveux locaux

Les informations qui leur parviennent par les voies afférentes sensitives leur permettent de commander des actions sur le coeur essentiellement:

• Accélération du rythme par le nerf pneumogastrique (modification du rythme d'impulsion des tissus nodaux)
• Vasodilatation ou vasoconstriction des circuits sanguins périphérique (régulation extrinsèque)

Nous avons déjà vu le cas de la ventilation, mais les réactions du système nerveux et ses atteintes sont nombreuses en plongée. Voici quelques exemples.

Il est fréquent en plongée de rencontrer des individus anxieux, stressés à l'idée de s'immerger dans un monde qu'ils perçoivent comme un univers plein de danger. S'ils ne sont pas habitués à se trouver dans des conditions "risquées", ils se peut que face à un imprévu, leurs commandes réflexes les fassent réagit de façon inadaptée. On dira alors qu'ils ont manqué de sang froid…

Par exemple, si leur masque est arraché, ils se peut qu'ils se précipitent désespérément vers la surface etc…

Une approche progressive de l'objet de leur peur, ou une mauvaise expérience passée, peuvent les amener progressivement à des réflexes plus sains et plus appropriés. Partant d'une réaction instinctive aberrante, le système nerveux peut arriver à des réactions moins brutales ou se mêlera une réflexion même sommaire.

Dans le cas de l'essoufflement le système nerveux joue un rôle important. Que ce soit un essoufflement du à un effort intense, ou à un détendeur défectueux, ou à la qualité de l'air respiré, ce sont les informations captées par le système nerveux qui vont déclencher des inspirations brutales: Entre autre, les chémorécepteurs situés dans les artères, vont détecter une tension trop forte de CO2 et commander une contraction des muscles intercostaux pour déclencher une inspiration immédiate alors que l'expiration n'a pas encore eu lieu; ainsi de suite jusqu'a l'accident.

Là encore, il est possible qu'avec l'expérience, la vigilance du plongeur soit telle qu'il va sentir les signes avant coureurs de l'essoufflement (augmentation du rythme ventilation, gêne, fatigue etc...) et pourra enrailler le phénomène avant qu'il ne soit trop tard.

Lors de l'ADD, de la surpression pulmonaire et de la noyade, il se peut que les centres nerveux commandant les fonctions motrices ou vitales soit atteints par nécrose. Le centre en question n'est plus irrigué et toutes les fonctions qu'il commandaient cessent...Les symptômes sont variés, ils vont de la paralysie d'un membre à l'arrêt cardiaque (anoxie de l'encéphale et donc du centre nerveux qui commande le coeur) en passant par l'arrêt de la ventilation ou la paralysie de plusieurs membres etc...

Il est a peu prés reconnu que de phénomène de la narcose (intoxication par l'azote) est responsable d'un trouble du système nerveux voir d'interruption momentané des flux nerveux. L'explication la plus probable de ce phénomène serait que selon la profondeur (pression) atteinte et la sensibilité de l'individu, la dissolution de l'azote dans la gaine de myéline entourant chaque cellule nerveuse empêcherait les impulsions électrochimique de circuler. Cette membrane est essentiellement constituée de lipides dans lesquels l'azote à la propriété de se dissoudre facilement. Ce phénomène serait favorisé par une tension de CO2 importante à grande profondeur.

Les flux nerveux au départ de l'oreille interne à destination d'une zone spécialisée du cortex cérébral (cervelet) sont de 2 types:

• Une traduction en impulsions électrochimiques des sons transmis à la cochlée qui transite via le nerf cochléaire (décryptage par le cerveau)
• Des informations sur l'équilibre du corps en provenance des canaux semi circulaires qui transitent par le nerf vestibulaire

Dans le cas des vertiges alternobariques, le déséquilibre de pression entre les 2 oreilles, perturbe le fonctionnement des canaux semi circulaires qui envoient des informations erronées au système vestibulaire, lesquelles se traduisent par une sensation de déséquilibre pour le plongeur.

La réaction du système nerveux lorsque le plongeur à froid vise principalement à empêcher les pertes calorifiques et à produire de la chaleur pour lutter contre cette agression.

Les récepteurs cutanés pour une grande part, vont informer par les voies afférentes sensitives, les centres nerveux de la baisse de la température ambiante. Une série de commandes variées va donc transiter vers les organes effecteurs: contraction des muscles horripilateurs à la surface de la peau pour diminuer la surface d'échange thermique, vasoconstriction des vaisseaux périphériques au profit des artères principales qui alimentent les organes vitaux, une excitation orthosympathique augmente le métabolisme cellulaire pour augmenter la production d'énergie et de calories, une augmentation involontaire de l'activité musculaire (claquement des dents, frisson...) pour augmenter également la production de calories etc...

Les échanges thermiques en plongée sous-marine et plus généralement en milieu aquatique se présentent sous des aspects très variés. Au final, le plongeur, ou l'homme en sort toujours "perdant". En effet, dans la plupart des cas ils pénalisent le plongeur, même lorsque les conditions sont idéales.

La température interne du corps humain est de 37°C. La température ambiante, qu'il s'agissent de l'air ou de l'eau est dans la plupart des régions maritimes, inférieur à 37 °C. Pour ce qui est des T° de l'eau, en profondeur, elle varie peu tout au long des saisons. Voici ce qu'il en est de nos principale zone d'exploration subaquatique:

• T° en profondeur en Atlantique Nord: 4°C
• T° en profondeur en Méditerranée: 12°C
• T° en profondeur en Caraïbe: 22°C
• T° en surface en Caraïbe: 26 à 30°C
• T° en surface en Mer Rouge ou dans le Pacifique Sud: 24 à 30°C

La température externe du corps étant de 29 °C, on voit que la déperdition thermique est importante et inévitable dans les pays tempérés, mais c'est aussi le cas dans une moindre mesure dans les régions chaudes pour la raison suivante:

Si le seuil de neutralité thermique (pas de pertes calorifiques) est de 25°C dans l'air, il est de 33 à 34°C dans l'eau. On comprend donc que même en mer chaude la déperdition thermique est non négligeable. Il faut réellement la prendre en considération.

Il faut ajouter que la conductibilité de l'eau est supérieure à celle de l'air. De plus, sont renouvellement permanent sur la surface du corps fait que le corps se refroidit vite que dans l'air. 

En plongée, les pertes calorifiques s'effectuent de différentes manières:

• Perte par conduction: échange thermique direct au contact (à l'immersion par exemple)
• Perte par convection: échange thermique par renouvellement du fluide en contact avec notre corps (déplacements sous l'eau, courants marins)
• Perte par radiation: quasi nulle en plongée (surtout dans l'air)
• Perte due à l'air détendu que nous respirons dans le détendeur (la détente de l'air contenu dans la bouteille abaisse considérablement sa T°) Un échange thermique défavorable à l'organisme va réchauffé cet air dans les poumons.
• La diurèse quasi systématique qui se produit dans les premier temps de l'exploration (parfois même à plusieurs reprises) qui fait partie du mécanisme de lutte contre le froid.

Par ordre d'apparition du cas le plus bénin au cas le plus critique

Suite à l'immersion dans l'eau froide, notre organisme sous l'impulsion du système nerveux accroît le rythme de ventilation dans le but d'augmenter la quantité d'O2 respiré. Cet augmentation de la tension d'O2 permet une meilleur oxydation des réserves en glycogène de notre organisme, et donc une meilleure production calorifique interne.

C'est une réaction nerveuse cutanée qui vise à réduire la surface d'échange thermique avec l'eau froide (ou l'air à la surface). En fait, les muscles horripilateurs présent à la surface de la peau se contractent pour lui donner cet aspect plissé.

Quand il à froid, l'organisme augmente sa production de chaleur pour maintenir sa chaleur interne. Si cette production ne suffit pas, il va concentrer ses efforts pour maintenir la température centrale du corps et des organes vitaux, au détriment des organes et tissus périphériques: Grâce au système orthosympathique (augmentation du taux d'adrénaline), il va s'opérer une vasoconstriction des vaisseaux périphérique et les sphincters (fibres musculaires) péri capillaires vont ouvrir des shunts artériels. De cette manière l'organisme diminue les pertes calorifiques du sang dans les régions proches de la surface d'échange.

Si la déperdition thermique se poursuit, le maintient de la T° centrale (l'isothermie) ne sera plus possible. Alors l'hypothermie réouvre les shunts péri capillaire pour sauver les tissus périphériques, accentuant ainsi le processus qui peut conduire à la mort.

A un certain stade du refroidissement de l'organisme, le système de production calorifique fait appel à des contractions spasmodiques musculaires pour récupérer de l'énergie thermique: tremblement des membres et de la mâchoire du plongeur. Ceci malheureusement entraîne un accroissement de la demande en O2 de l'organisme et donc une augmentation supplémentaire du rythme de la ventilation.

CSCP copyright © Stéphane Schmitt - juin 2001