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Monoxyde de Carbone

Il est maintenant de plus en plus célèbre, notamment grâce aux détecteurs pouvant être installés à votre domicile et qui, un jour où l’autre, deviendront obligatoires.

Le monoxyde de carbone, ou CO, composé d’un atome de carbone plus un atome d’oxygène, se trouve à l’état gazeux dans toutes les émanations de combustions, du barbecue à la chaudière, en passant par le moteur de votre Cessna préféré. Le moteur de votre avion est donc une belle usine à monoxyde de carbone.

L’intoxication

Souvent surnommé « tueur silencieux », le monoxyde de carbone est extrêmement toxique. Plus de 5000 intoxications en France chaque année, dont une bonne centaine sont mortelles. Emile Zola en est mort (sa cheminée était bouchée… accident ou homicide ? Le débat demeure). Ce gaz est inodore, totalement invisible, ne provoque aucune irritation.

Les premiers symptômes peuvent être des maux de tête, des bouffées de chaleur, des nausées, des palpitations. Mais parfois, ces symptômes ne sont pas perçus par les personnes intoxiquées qui perdent connaissance rapidement sans avoir ressenti la moindre gêne. Un de mes camarades a bien failli y laisser sa peau. Alors qu’il remorquait des planeurs, victime d’une intoxication au monoxyde de carbone, il s’est tout simplement endormi. Il a été réveillé par le pilote du planeur qui hurlait dans la radio, ne comprenant pas la trajectoire désordonnée de son avion remorqueur. Les nausées et maux de têtes ne lui sont venus que bien après, une fois revenu au sol tant bien que mal.

Le mécanisme est le suivant : le monoxyde de carbone va se fixer sur l’hémoglobine en lieu et place de l’oxygène, provoquant une hypoxie (carence en oxygène).

Le diagnostique et le traitement

Le sang prend alors une couleur rouge vif, plus claire qu’à la normale, et la peau devient rosée. La saturation du sang en oxygène chute brutalement sans que la victime ne ressente la moindre gêne respiratoire. Le diagnostique est confirmé par une mesure de carboxyhémoglobine.

Si le diagnostic est fait à temps, la procédure de soin est connue et sûre, mais longue. Le patient est généralement placé en caisson hyperbare, où l’inhalation d’oxygène sous pression permet d’éliminer plus facilement le monoxyde de carbone du sang.

Pourquoi les pilotes ?

Pourquoi les pilotes sont ils particulièrement concernés par le problème du monoxyde de carbone ? Les intoxications en vol ne sont pas rares et essentiellement sont dues à la conception des circuits de chauffage des avions légers.

Sur une voiture, le liquide de refroidissement permet de chauffer un petit radiateur. L’air froid extérieur traverse ce radiateur, et ainsi réchauffé entre dans l’habitacle. En outre, les gaz en sortie de pot d’échappement d’une voiture sont pauvres en monoxyde de carbone, cela grâce aux pots catalytiques.

La plupart des moteurs à pistons d’avions (sauf Rotax) sont refroidis par air, et non pas par eau, ce qui interdit immédiatement le chauffage type automobile. En outre, le système est lourd et donc inadapté en aviation.

air

Sur avions léger, c’est l’air utilisé pour le refroidissement des cylindres qui est directement injecté dans la cabine. Des plaques métalliques (bien visibles sur la photo ci dessus) guident l’air autour des cylindres. L’air refroidit le moteur, le moteur réchauffe l’air. Une tirette au tableau de bord permet, par l’ouverture d’un clapet, d’autoriser l’admission de cet air chaud dans la cabine.

Si une fuite de gaz d’échappement se produit dans le compartiment moteur, ces gaz peuvent facilement s’infiltrer jusqu’à la cabine.

Détection de fuite

Il existe des détecteurs chimiques, commercialisés depuis très longtemps, efficaces et bon marché. Certains aéroclubs ont pris parti d’en installer dans tous leurs avions, mais ce n’est pas toujours le cas et j’ai du mal à comprendre que cet accessoire ne soit toujours pas rendu obligatoire. Une recommandation de la DGAC existe, mais aucune obligation.

En voici deux modèles couramment rencontrés :

cmd

CO-D_StdCes détecteurs chimiques sont composés d’une pastille chimique contenant un catalyseur et un réactif s’oxydant rapidement au contact du monoxyde de carbone. La réaction provoque un changement de couleur de la pastique. Ces détecteurs ont une durée de vie limitée, il faut les remplacer régulièrement. Au tarif d’une douzaine d’euros seulement, il serait vraiment dommage de s’en passer. Ces détecteurs ont toutefois un inconvénient majeur : sans un scan visuel rigoureux de votre cockpit, vous risquez de ne pas voir un changement de couleur de la pastille. Problème résolu par les détecteurs électroniques.

Il existe donc des détecteurs électroniques qui produisent des alarmes visuelles et sonores. Certaines avioniques proposent ce type de capteur en option. C’est le cas du Garmin G1000, qui, grâce à un capteur spécifique, peut afficher directement un message d’alarme (voir image ci dessous)

455andg1000co2CO LVL HIGH : Carbon Monoxide Level High (niveau élevé de monoxyde de carbone).

Ces détecteurs électroniques sont toutefois sensibles et peuvent conduire à des alarmes peu justifiées, lors d’un point fixe un peu trop long par exemple. Néanmoins, principe de précaution oblige, aucune alarme de ce genre ne devra être ignorée, des mesures doivent être prises et il n’est pas question de décoller avec un doute sur la présence de monoxyde de carbone dans la cabine.

Conduite à tenir

Ce n’est que du bon sens : en cas de suspicions de présence de monoxyde de carbone dans la cabine, il faut d’abord fermer le chauffage, et toutes les sources d’air transitant par le compartiment moteur. Le monoxyde de carbone peut aussi s’introduire dans la cabine par d’autres orifices, fuites, fissures dans la cloison pare feu.

Ventilez votre cabine avec de l’air frais si l’avion le permet (ouverture d’une fenêtre sur C172, ouverture de la verrière, d’aérations en prise directe sur l’extérieur,…

Si vous êtes encore au sol, il est possible que les gaz d’échappement entrent dans la cabine à cause du vent. Effectuer un point fixe d’une durée raisonnable et le nez de l’avion orienté face au vent réduit ce risque.

Si votre avion en est équipé, utiliser les masques ou canules à oxygène lorsque la présence de CO est suspectée.

Enfin, si vous êtes en vol, posez-vous le plus rapidement possible. Le déroutement est obligatoire, il est même raisonnable d’envisager un atterrissage de précaution en campagne.

Pour aller plus loin

Bulletin de recommandation de la DGAC :

http://easy-ppl.com/telechargement/020_Contamination_CO.pdf

Rapports d’enquêtes sur des incidents impliquant le monoxyde de carbone :

http://www.bea.aero/docspa/2010/f-rt100326/pdf/f-rt100326.pdf

http://www.bea.aero/docspa/2011/f-pk110422/pdf/f-pk110422.pdf

Un accident mortel :

http://www.bea.aero/docspa/2001/n-ys010422/pdf/n-ys010422.pdf

 

Respiration, Oxygène, Hypoxie et Hyperventilation

Comment nous respirons

Tout comme le moteur de votre avion, les cellules du corps utilisent l’oxygène comme comburant, et produisent du dioxyde de carbone, un déchet gazeux qu’il faut en partie éliminer.

La respiration décrit tous les mécanismes phisiologiques permettant cet échange gazeux. L’action d’inspirer et expirer de l’air s’appelle la ventilation. Cette ventilation est rendue possible grâce à l’action de muscles (intercostaux, diaphragme) qui modifient le volume de la cage thoracique.

poumons

L’air pénètre dans le corps par la bouche et/ou le nez, descend dans la trachée pour aller remplir les poumons. Au coeur des alvéoles pulmonaires, le transfert de gaz se produit. Les molécules de gaz vont toujours du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. Ainsi, l’alvéole est gonflée à bloc d’air contenant 21% d’oxygène mais pauvre en CO2. A l’inverse, le sang est pauvre en oxygène mais riche en C02. L’oxygène traverse la parois de l’alvéole pour aller se fixer dans les globules rouges. Le CO2 présent en quantité dans le sang est lui évacué vers l’alvéole puis vers l’extérieur grâce à l’expiration.

corset

Les poumons peuvent contenir au maximum 6 litres d’air (5 litres de capacité vitale et un litre de capacité résiduelle). Au repos, l’être humain effectue 12 à 16 ventilations par minute, chaque inspiration contenant un peu plus d’un demi litre d’air. Seule une inspiration forcée permet de remplir totalement les poumons.

Hypoxie

L’hypoxie (≈ Anoxie qui est une hypoxie grave) est un manque d’oxygène dans le sang. La pression atmosphérique diminue à mesure que l’on monte en altitude, réduisant ainsi la capacité des poumons à absorber l’oxygène contenu dans l’air.

Toutes les cellules du corps ont un besoin impératif en oxygène pour fonctionner normalement. Les effets les plus visibles de l’hypoxie sont ceux qui impactent les neurones. Un manque d’oxygène peut rapidement conduire à une diminution des capacités intellectuelles. Plus l’altitude est élevée, plus les symptômes vont être importants et apparaitre rapidement. Les effets de l’hypoxie varient d’une personne à l’autre, mais sont plus importants chez une personne ayant une hygiène de vie inappropriée (fumeur, sans activité physique,..).

  • A partir de 8’000 pieds, les cellules de la rétine, très gourmandes en oxygène, commencent à souffrir. On constate alors une diminution de la vision nocturne
  • A partir de 10’000 pieds, une petite détérioration des performances cérébrales peut commencer à se faire sentir. Le sujet peur ressentir une certaine euphorie, comparable à une légère alcoolisation
  • A partir de 12’000 pieds, la mémoire immédiate est affectée. Si le contrôleur aérien vous transmets une consigne, vous aurez du mal à l’appliquer car vous aurez tendance à oublier une partie du message qu’il vous a transmis.
  • A partir de 14’000 pieds, des symptômes plus graves apparaissent : nausée, maux de tête, hyperventilation, etc. Votre capacité à piloter l’avion s’en retrouve fortement altérée.
  • A 18’000 pieds, la pression atmosphérique est réduite de moitié par rapport à la pression au niveau de la mer. L’hypoxie peut conduire à une perte de connaissance

Anecdote : c’est une histoire tristement célèbre, mais nous devons en grande partie notre connaissance actuelle de l’hypoxie aux recherches effectuées par les nazis sur des cobayes humains. Les médecins nazis voulaient justement approfondir leurs connaissances du phénomène au profit des pilotes de la Luftwaffe. Au camp de concentration de Dachau, les expériences concernant les effets des basses pressions sur le corps humain auraient occasionné près de 200 victimes.

Temps de conscience utile

A haute altitude, l’hypoxie va conduire à une perte de connaissance. Avant même l’évanouissement, le cerveau va traverser une phase consciente mais avec des capacités intellectuelles réduites. En cas de dépressurisation d’un avion de ligne, on parle d’un temps de conscience utile (TUC = Time of Useful Consciousness). C’est le temps durant lequel l’équipage possède encore les capacités cérébrales permettant de réagir au problème.

  • A 18’000 pieds, le TUC est de 30 minutes
  • A 30’000 pieds, le TUC est de 30 sec à 1 min
  • A 40’000 pieds, le TUC n’excède pas 10 secondes

Une fois ce temps de conscience utile écoulé, les pilotes se sentent fatigués, voire euphoriques, mais ne se souviennent absolument pas de ce qu’ils ont à faire. Cet état peut les conduire jusqu’à la syncope, oubliant que l’utilisation du masque à oxygène aurait suffit à les sauver. Les pilotes disposent donc de masques à pose rapide (« Quick Donning Masks ») qui peuvent être enfilés avec une seule main (l’autre main tient les commandes de l’avion). Les pilotes s’entrainent régulièrement à l’utilisation de ces masques sur simulateur de vol.

EROS

Certains avions, comme les Falcon 7X de Dassault, volent à une altitude tellement élevée qu’une dépressurisation rapide ferait perdre conscience aux pilotes en quelques secondes seulement. C’est pourquoi la pose du masque doit être réflexe, rapide, naturelle, même dans l’obscurité et les turbulences. Une fois leur oxygénation assurée, les pilotes entament une descente d’urgence afin de rejoindre le plus rapidement possible une altitude où l’air est respirable. Les avions les plus modernes, tels que les Falcon 7X équipés de l’avionique EASy II, sont capables d’entreprendre automatiquement la descente d’urgence en cas d’inaction des pilotes après la détection de la dépressurisation : Falcon 7X Automatic Descent Mode (ADM)

Autres effets de l’altitude sur le corps

Le système respiratoire n’est pas le seul à être touché par la baisse de pression en altitude :

  • Le tube digestif : avec les variations d’altitudes, des phénomènes tels que hoquet, ballonnements, etc. peuvent apparaitre. C’est particulièrement vrai après avoir ingérer des boissons gazeuses ou des aliments qui fermentent (choux, haricots, etc.)
  • L’appareil ORL : Les oreilles sont bien évidemment sensibles aux variations de pression (surtout en descente). Il conviendra de modérer les taux de descente (500 ft/min étant une valeur idéale) pour éviter les douleurs. Les sinus sont aussi concernés et voler haut avec le nez bouché peut occasionner des douleurs importantes, voire aboutir à une otite barotraumatique.
  • Les dents : on appelle barodontalgies les douleurs dentaires dues aux variations de pression. Si une bulle d’air se trouve emprisonnée dans une dent (après une chirurgie dentaire ou en cas de traumatisme d’une dent), cela peut occasionner des douleurs violentes, voire même dans un cas extrême casser la dent !
Plongée

Il est fortement déconseillé de voyager en avion dans les 24h suivant une plongée (ou de snorkelling à plus de 10m de profondeur). Le risque est évidemment de subir un accident de décompression.

Hyperventilation

L’hyperventilation est une respiration trop rapide, inefficace. Elle est reconnaissable par le rythme élevé de la ventilation, une sensation d’essoufflement. Les symptômes sont proches de l’hypoxie (diminution des capacités cérébrales, malaise..).

Avec l’hyperventilation, la respiration trop rapide ne permet pas au corps de réguler normalement son taux de dioxyde de carbone dont une quantité minimum est nécessaire. L’hyperventilation fait chuter ce taux de CO2 dans le sang, ce qui a pour effet un rétrécissement du diamètre des artères.

Une solution simple et efficace existe pour traiter l’hyperventilation : respirer dans un sac, afin de ré-augmenter le taux de CO2 présent dans le sang.

panic attack

L’hyperventilation peut être provoquée par une hypoxie (le rythme de la ventilation augmentant pour compenser la baisse de pression atmosphérique). Mais elle peut aussi être due au stress, l’asthme, ou à la prise de médicaments, la consommation excessive d’alcool ou de café.

Emport d’oxygène

Réglementation

Le CAC (Code de l’Aviation Civile) légifère l’emport d’oxygène.

A bord des avions non pressurisés :

  • Pour tout vol à un niveau de vol supérieur à 125 (altitude-pression 3800 mètres), chaque membre de l’équipage de conduite doit disposer d’un système d’inhalation et d’une réserve d’oxygène suffisante pour l’alimenter pendant la durée du vol à ce niveau.
  • Pour tout vol à un niveau de vol supérieur à 145 (altitude-pression 4400 mètres), chaque personne à bord doit disposer d’un système d’inhalation et d’une réserve d’oxygène suffisante pour l’alimenter pendant la durée du vol à ce niveau.

Pour les avions pressurisés, la réglementation est celle du transport aérien commercial.

Équipements existants

Certains avions haut de gamme (Cirrus, Mooney, ..) sont équipés de circuits d’oxygène installés et intégrés à l’avion. Il suffit alors de brancher un masque ou une canule nasale et d’ouvrir le système pour voir l’oxygène dispensé au pilote ou à tous les occupants de l’avion. Ci dessous le panneau de contrôle de l’oxygène sur un Cirrus

O2 Cirrus

Si l’avion n’est pas équipé, il est toujours possible d’utiliser une bouteille portative, particulièrement pratique pour les vols en dessous du niveau FL145. En effet, sous le niveau 145, l’oxygène n’est pas indispensable pour les passagers. Mais dès le FL100 l’O2 est très recommandée pour le pilote, et devient obligatoire au dessus du FL125.