L'air que nous respirons est caractérisé par sa composition chimique, sa pression et son degré d'hygrométrie.

Composition chimique : L'air est composé d'azote (78%), de dioxygène (21%) et de gaz rares (1%) dont le gaz carbonique et l'ozone. On y trouve également de la vapeur d'eau en quantité variable.
Ces proportions sont constantes dans la tranche d'atmosphère à considérer dans le domaine de l'aviation. Seules les quantités de vapeur d'eau et d'ozone présentent des variations dans leurs proportions avec l'altitude.

L'hypoxie consiste en un manque d'oxygène (enfin, de dioxygène pour être précis) respiré et ses conséquences.
Les échanges gazeux entre le sang et les poumons ont lieu dans les alvéoles pulmonaires. La différence de pression partielle entre l'oxygène gazeux inspiré et l'oxygène veineux permet ces échanges.
Au-delà de 3500 mètres environ, la pression partielle de l'oxygène est inférieure ou égale à 100 mmHg, ce qui est inférieur à la pression partielle dans le sang artériel. Dès lors, si la montée en altitude se poursuit, la saturation en oxygène dans le sang diminue. L'organisme n'est plus approvisionné normalement en oxygène et en souffre, particulièrement le cerveau: c'est l'hypoxie.

Certains facteurs ont une influence sur l'apparition du phénomène :

L'altitude atteinte : Plus l'altitude atteinte est élevée, plus le phénomène est sévère, et plus le temps durant lequel le sujet reste en pleine possession de ses moyens est limité.

Ce temps se réparti en moyenne ainsi:

À 7000 m: environ 5 minutes
À 8000 m: environ 3 minutes
À 10 000 m: environ 1 minutes
À 11 000 m: environ 40 secondes
À 12 000 m: environ 30 secondes

La durée: en relation avec l'altitude comme expliqué ci-dessus. Le phénomène d'accoutumance, bien que réel, s'applique sur des durées de plusieurs jours voir semaines et n'est donc pas conséquent dans le cas d'un vol.

L'activité physique : Plus l'activité physique est intense et plus l'organisme consomme d'oxygène, accélérant l'apparition de la carence responsable de l'hypoxie.

La température : Le froid augmente les besoins de l'organisme en oxygène et donc favorise l'apparition de l'hypoxie.

L'état général : la fatigue, l'âge (enfants et personnes âgées), et l'état de santé en général sont également des facteurs aggravants.

Les conséquences de l'hypoxie sont plus importantes selon que l'organe touché est plus ou moins sensible au manque d'oxygène.

Le cerveau est sensible dès 3000 m et l'on observe déjà des troubles de l'attention et du comportement. Au-delà de 3500 m, apparaissent apathie, somnolence ou agitation, indifférence ou euphorie. Enfin, au pire, le sujet peut sombrer dans le coma.

La respiration s'accélère pour compenser la carence en oxygène pouvant entraîner une hyperventilation. Après 15000 m, le poumon est inefficace car la pression partielle extérieure est si faible que l'oxygène n'arrive plus dans le sang.

Le pouls va s'accélérer pour augmenter le débit sanguin, éprouvant dangereusement les personnes cardiaques.

Afin de se prémunir de l'hypoxie, il faut soit augmenter la proportion d'oxygène respirée à l'aide de masques, soit rétablir une pression ambiante suffisamment élevée pour reproduire artificiellement dans l'avion une altitude permettant de se garantir du phénomène.
L'explication plus détaillée se trouve dans la partie "un avion à la loupe" de la FAQ.

Avec l'altitude, la pression diminue. Selon la loi de Mariotte (Pression x Volume = cste pour une température donnée). Il en découle que si un gaz subit une détente, il augmente de volume, ceci pouvant créer des surpressions dans les cavités de l'organisme contenant un gaz quel qu'il soit.

Si une différence de pression apparaît entre l'oreille interne et l'extérieur, le tympan se déforme dans un sens ou dans l'autre selon que l'avion est soit en montée soit en descente et ce d'autant plus que la trompe d'Eustache est bouchée en cas d'infection ORL. Cette trompe mettant en communication les fosses nasales et l'oreille moyenne, permet d'équilibrer la pression de chaque côté du tympan, pour peu qu'elle ne soit pas obstruée.
Le phénomène est moins critique à la montée où il se compense assez bien de lui-même, qu'à la descente où, dans les cas extrêmes, il peut conduire à un déchirement du tympan accompagné de douleurs extrêmes: c'est l'otite barotraumatique.
En cas de voyage avec un nourrisson il est capital de bien le faire examiner par un ORL avant le départ afin de s'assurer qu'il ne court aucun risque.

L'ozone (O³) est présente dans la haute atmosphère et est produite par l'action des UV sur l'oxygène de l'air. C'est un élément très toxique. La quasi totalité de l'ozone se situe entre 12 000 et 50 000 mètres d'altitude, c'est-à-dire au dessus de l'altitude de croisière des avions de transport, exception faite de Concorde. Or, l'air que respirent les occupants de l'avion est de l'air extérieur prélevé à haute température dans les compresseurs moteurs (voir FAQ pressurisation). Durant la montée et la croisière, la température de l'air est portée à plus de 400 °C dans les compresseurs des packs, ceci dissocie totalement l'ozone. Durant la descente, la température est plus faible et le taux de dissociation est de 90%, mais la durée est très limitée dans le temps et au global, les chiffres mesurés sur Concorde sont totalement rassurants et la présence d'ozone ne constitue pas le moindre danger pour ses occupants.

Comme expliqué dans la partie pressurisation, l'air extérieur et donc l'air dans la cabine de l'avion présente un taux d'hygrométrie très faible en croisière. (0 à 4%). Les conséquences sont: sècheresse des muqueuses du nez et de la gorge (parfois douloureuse), des yeux et de la peau. Ce phénomène peut conduire à l'apparition de pathologies telles que la rhinite, la conjonctivite ou même les coliques néphrétiques.
Il convient de boire beaucoup (environ 1 litre / 3 heures de vol) pour hydrater l'organisme. Aujourd'hui, des expérimentations sont en cours pour équiper les postes de repos équipage d'humidificateurs d'air.

Savamment appelé "aérocinétose" il consiste en un déséquilibre neurovégétatif avec vertiges et troubles digestifs. Ce phénomène est très proche du mal de mer ou des transport d'une façon générale.
Les causes sont: les mouvements sur tout les axes, les trous d'air et autres phénomènes soumettant les occupants d'un avion à diverses accélérations perturbantes.
Certains facteurs peuvent aggraver le phénomène: odeurs, chaleur, bruit vibration, position, âge, sexe, excès ou manque de nourriture, peur...

Les signes: sensation de malaise, bâillements, teint pâle, sueurs froides, vertiges, hyper salivation puis enfin vomissements et fatigue intense.

L'effet principal des vibrations est une accentuation de la sensation de "jambes lourdes". Pour les hélicoptères, le moteur, les boîtiers de transmission principal et arrière engendrent des vibrations sur un spectre de fréquence très étendu. Des problèmes au niveau des liaisons entre vertèbres sont fréquemment constatés.

Les accélérations dangereuses sont:

- Fortes turbulences entraînant des chutes ou des chocs avec des parties de la cabine (sièges, plafonds etc…)
- Coup de freins au roulage
- Arrêt-décollage
- Accident

Le reste des accélérations sont à rapporter aux turbulences normales ou aux mouvements normaux de l'avion susceptibles de provoquer le mal de l'air.

Mêmes phénomènes que pour les vols militaires avec un "mieux" pour le voltigeur : la durée des accélérations est beaucoup plus courte ; et un "pire" : le voltigeur subit des accélérations aussi fortes voire plus fortes mais n'a pas de pantalon anti-G!

L'organisme est synchronisé sur les alternances régulières du jour et de la nuit. Le fait de franchir très rapidement les fuseaux horaires perturbe énormément le métabolisme. Sachant que nous sommes susceptibles de compenser environ 1 heure de décalage par jour, on imagine bien la perturbation que peut provoquer un déplacement entraînant un décalage de 8 ou 10 heures, dans chaque sens, le tout en moins de 4 jours.

Principaux troubles constatés:

- troubles du sommeil, réveils précoces, difficulté à l'endormissement
- troubles digestifs, diarrhées et surtout constipations.
- fatigue physique (logiquement due aux deux premiers !)

"La thrombose veineuse, surnommée syndrome de la classe économique depuis le décès d'une passagère restée immobile pendant les vingt heures d'un vol Sydney-Londres, conduit parfois à l'embolie pulmonaire: un caillot de sang se développe dans les membres inférieurs, altérant le retour veineux. Dans certains cas, il peut se détacher et remonter jusqu'aux poumons. Cette pathologie peut être mortelle si elle n'est pas rapidement détectée..."
Extrait de cette page web: http://www.edicom.ch/sante/conseils/automed/thrombo.html

L'hyperventilation consiste en une respiration trop rapide et trop ample qui a pour effet une élimination excessive du gaz carbonique.
Le patient présentera les signes suivants: malaise généralisé, gorge serrée, vertiges, angoisse, sueurs froides, maux de tête, troubles de la vue.
Pour sortir de cet état, il faut calmer la respiration, et éventuellement respirer dans un sac ou un masque O² non raccordé pour ré-inspirer du CO² et augmenter ainsi son taux dans l'organisme.

Généralement la conséquence d'une hyperventilation non contrôlée à temps, elle se caractérise par des fourmillements, des picotements principalement dans les mains, des spasmes et des secousses musculaires des extrémités et de la face (lèvres), une oppression respiratoire, des troubles respiratoires et au pire une crise convulsive.
Le traitement est le même que pour l'hyperventilation, un médecin peut décider s'il le juge nécessaire, d'avoir recours au valium.

La cause vraisemblable de la mort du fils Kennedy récemment.
Notre cerveau dispose de plusieurs moyens pour connaître la position du corps par rapport à la verticale et l'horizontale. Ces moyens donnent d'excellents résultats si ils sont mis en œuvres simultanément. Si l'un d'eux manque ou si les informations qu'ils envoient sont antagonistes, les problèmes surviennent.

Comment le cerveau connaît-il notre position dans l'espace?
Il existe plusieurs sources d'information: la vue et l'oreille interne sont les principaux aidés par les sensations physiques issues de récepteurs situés dans les muscles et les tendons.

Le centre de l'équilibre est l'oreille interne. On y trouve 3 gyromètres et trois accéléromètres naturels, chacun étant calé sur un axe différent, les trois dimensions sont ainsi couvertes. Il s'agit des canaux semi-circulaires. Leur rôle est de fournir des informations sur la verticale apparente et les accélérations angulaires subies par la tête.
Une explication détaillée est donnée ici:
http://francenm.alias.domicile.fr/xenope/article.php3?id_article=32

Le problème est que la verticale élaborée ainsi est une verticale apparente puisqu'elle se résume à la somme des accélérations auxquelles l'organisme est soumis. En vol cette somme n'est pas verticale en permanence. En virage cette verticale apparente reste perpendiculaire au plan des ailes.
En vol à vue, la vision des repères extérieurs informe le cerveau de cette erreur. Le problème survient quand ces références extérieures ne sont plus visibles (vol en nuage, nuit sans lune etc…).
Reste la possibilité qu'a l'oreille interne de mesurer les rotations de la tête et d'informer le cerveau que l'avion s'est incliné. Ce système a ses limites également: il n'est pas sensible aux faibles accélérations angulaires et ne détectera rien de trop progressif.

Exemple: si un avion est en palier en ligne droite et qu'il pénètre un nuage et si l'avion s'incline tout doucement, l'oreille interne ne détectera pas cette prise d'inclinaison car trop lente. La verticale apparente s'incline également confortant le cerveau dans son interprétation de la situation pour laquelle il n'a détecté aucun changement. La vue est inutile et ne fournit pas d'informations étant donné que l'avion évolue dans un nuage. Le pilote a la sensation d'être en palier à inclinaison nulle alors qu'il est incliné et qu'il tourne, s'inclinant de plus en plus…. Si en regardant ses instruments il réalise le problème, il va corriger en annulant l'inclinaison. Cette variation assez vive de l'inclinaison va être prise en compte par l'oreille interne et transmise au cerveau qui, lui, considère qu'il part d'une inclinaison nulle et va interpréter cette variation d'inclinaison comme une mise en virage du côté opposé. L'avion remis en ligne droite à inclinaison nulle par son pilote, ce dernier aura néanmoins la sensation d'être incliné de l'autre côté. Il s'agit d'une illusion sensorielle classique à laquelle sont soumis les pilotes qui volent en conditions de visibilité nulle.
Très rapidement, le cerveau sera totalement désorienté et la position dans l'espace qu'il élaborera sera totalement fausse sans qu'il n'existe aucun moyen pour lui de connaître la réalité puisque qu'aucun recalage visuel n'est disponible.

Si le pilote considère que ses sensations sont justes il tentera de rétablir une situation qui coïncide avec ses sensations et perdra le contrôle de l'avion. Il est très difficile de croire ses instruments au contraire de ses propres sensations qui depuis notre naissance, n'ont jamais été prises en défaut et que l'on considère en temps que terriens comme absolues et justes. Seul un entraînement poussé permet d'acquérir la compétence nécessaire pour être capable de piloter en ne faisant référence qu'aux seules indications instrumentales.
Même en sachant qu'il est IMPOSSIBLE pour le cerveau de connaître la réalité et donc même en étant conscient qu'en cas de panne d'instruments, les sensations ressenties seront fausses et qu'il vaut mieux à tout prendre croire ses instruments, il est pénible et très difficile de maîtriser le vol sans visibilité y compris pour un pilote expérimenté surtout au début. De nombreux accidents y trouvent leur origine.

Une expérience récente faite au USA a montré qu'un pilote non qualifié aux instruments, qui perd ses références visuelles extérieures, bien que volant dans un avion équipé pour voler sans visibilité, perd le contrôle de son avion en moyenne en moins de 2 mn 30sec car il lui est trop pénible, sans entraînement, de croire ses instruments à contrario de ses sensations.

L'expansion des gaz va atteindre 350% de leur volume initial. Si la dépressurisation a lieu en moins de 0,5 seconde, aucune compensation n'a le temps d'intervenir et des troubles graves surviendront. Heureusement il est exceptionnel qu'une décompression soit si rapide dans un avion de ligne. Par contre, il sera impossible d'échapper aux barotraumatismes des oreilles et des sinus.
L'air contenu dans les poumon sera expulsé par la bouche et le nez faisant clapoter joues et lèvres.

Tout comme il apparaît des bulles à l'intérieur d'une boisson gazeuse quand on l'ouvre, des bulles apparaîtront dans certains tissus de l'organisme à cause de la chute brutale de pression. C'est le même phénomène en plongée lors d'une remontée trop rapide. L'azote dissoute dans le sang sous pression n'a pas le temps de s'évacuer naturellement et apparaît sous forme de bulles dans la mesure ou plus la pression est faible, moins le sang peut contenir d'azote dissous.
Symptômes: douleurs articulaires (bends), douleurs, rougeurs, craquements, fourmillements, démangeaisons, paraplégie si la moelle épinière est atteinte, problèmes respiratoires, parfois embolie pulmonaire, toux et suffocation.

C'est généralement le plus grave lors d'une décompression rapide ou explosive.
Les occupants doivent être très rapidement fournis en oxygène (des masques O² tombent automatiquement devant les passagers) sinon on peut craindre la perte de conscience puis une syncope cardio-respiratoire et le coma.

Les équipages disposent de trousses pharmacie pour tous les troubles bénins et habituels. En cas de besoins, des médicaments plus puissants sont à leur disposition sous contrôle d'un médecin s'il s'en trouve un à bord ou sur ordre du SAMU, toujours joignable grâce aux radio HF ou de nos jours par téléphone satellite où que se trouve l'avion (même au milieu du pacifique ou lors du survol du Groenland).

L'ensemble des symptômes observables ainsi que la conduite à tenir se trouvent dans le manuel sécurité sauvetage à bord de l'avion ainsi qu'un questionnaire à remplir avant d'appeler le SAMU et dont le but est de gagner du temps lors d'un contact avec les médecins en évitant les incessants aller-retour entre le téléphone et le patient. Ce questionnaire, élaboré par des médecins spécialistes des urgences, regroupe les points les plus importants à porter à la connaissance de nos interlocuteurs du SAMU pour qu'ils puissent rapidement établir un diagnostic et fournir à l'équipage un pronostic afin que nous sachions si un déroutement est à envisager et dans quels délais le malade doit être confié aux autorités médicales afin de maximiser ses chances de guérison voire de survie.

Rédacteur : Mitucci