Un volontaire de recherche est assis dans un réservoir d'immersion dans l'eau conçu pour simuler des conditions sous-marines. Avec le soutien de l'Office of Naval Research, Dr Blair Johnson (pas sur la photo), de l'Université de Buffalo, Université d'État de New York, mène un nouveau type de recherche qui pourrait protéger les plongeurs de la Marine contre la toxicité de l'oxygène - qui résulte de la respiration de niveaux mortels d'oxygène qui se produisent à la profondeur et à la pression. Crédit :Dr Blair Johnson, Université de Buffalo, Université d'État de New York
Les plongeurs des opérations spéciales comme les Navy SEALs prennent des risques mortels tels que les combattants ennemis et les environnements difficiles. Mais un autre danger est silencieux et invisible :la toxicité de l'oxygène, le résultat de la respiration de niveaux mortels d'oxygène qui se produisent à la profondeur et à la pression.
Professeur à l'Université de Buffalo, Université d'État de New York, mène un nouveau type de recherche qui pourrait protéger les plongeurs de la Marine contre cette menace mortelle. L'Office of Naval Research (ONR) parraine les travaux, réalisée par le Dr Blair Johnson, qui enseigne la physiologie de l'exercice à l'Université de Buffalo.
La toxicité de l'oxygène provient de l'atout le plus précieux des plongeurs de la Marine :l'oxygène lui-même. L'air respirable se compose principalement d'oxygène, l'azote et le dioxyde de carbone. Alors que les plongeurs ont besoin d'oxygène pour respirer sous l'eau, le rapport des gaz peut devenir dangereux au fur et à mesure qu'ils plongent.
"Des preuves récentes suggèrent que les niveaux d'hormones essentiels au maintien de la fonction respiratoire et cardiaque chutent fortement lorsqu'une personne est immergée sous l'eau, " a déclaré le Dr William D'Angelo, qui gère le programme de médecine sous-marine de l'ONR. "Les recherches révolutionnaires du Dr Johnson s'étendront sur la façon dont l'immersion dans l'eau déclenche la toxicité de l'oxygène."
Les plongeurs des opérations spéciales sont particulièrement vulnérables. Ils peuvent rencontrer des niveaux mortels de gaz d'azote et de dioxyde de carbone, nécessitant un recycleur pour atténuer la toxicité.
Les plongeurs utilisent un recycleur à circuit fermé qui filtre les gaz de manière à ce que des bulles n'apparaissent pas à la surface de l'eau, ce qui est utile pour éviter d'être détecté par des adversaires. Cependant, cette furtivité supplémentaire augmente la quantité d'oxygène que les plongeurs respirent et, combiné avec le stress de la mission et l'effort physique, peut entraîner des convulsions, convulsions, la nausée, des étourdissements et même le coma ou la mort, tous des symptômes de toxicité de l'oxygène.
Les recherches de Johnson se concentrent sur le système nerveux sympathique du corps humain, qui contrôle la réponse instinctive "combat ou fuite" - une réaction physique à une attaque, menace de survie ou événement préjudiciable perçu - afin de maintenir une fréquence cardiaque appropriée, pression artérielle, la respiration et la température corporelle.
Johnson et son équipe ont construit un réservoir spécial d'immersion dans l'eau du Centre de recherche et d'éducation dans des environnements spéciaux de l'Université de Buffalo, où les scientifiques peuvent étudier des environnements extrêmes simulés, comme respirer différents mélanges de gaz sous l'eau.
Lors des expérimentations, qui a commencé ce mois-ci, les volontaires sont assis dans le réservoir pendant quatre heures, avec la tête et un bras hors de l'eau. Ils supportent les changements de température de l'eau, et respirez de l'air à travers un recycleur qui contient 100 pour cent d'oxygène. Leurs bras secs sont équipés de capteurs pour mesurer les signes vitaux.
La recherche de Johnson est unique parce que son équipe colle également des microélectrodes semblables à des aiguilles d'acupuncture directement dans les nerfs, un processus appelé microneurographie. Cela leur permet de mesurer en temps réel les impulsions vers les muscles, la peau et les vaisseaux sanguins et enregistrent les réactions aux changements de température de l'eau ainsi qu'à la respiration de niveaux élevés d'oxygène et d'autres mélanges gazeux.
"Il a été démontré que respirer de l'oxygène à 100 % sur terre réduit l'activité du nerf sympathique, fréquence cardiaque et tension artérielle, qui pourrait conduire à une toxicité de l'oxygène dans l'eau, " dit Johnson. " Comment cela s'applique-t-il à quelqu'un immergé dans l'eau ? Quel est l'impact de l'eau froide ? Quel impact a la respiration de différents mélanges gazeux ? Nous examinons tous ces facteurs pour prévenir ou atténuer le risque de toxicité de l'oxygène. »
Les recherches de Johnson sont les premières à mesurer directement l'activité des nerfs sympathiques par microneurographie, avec une personne immergée dans l'eau et respirant différents mélanges gazeux. Chacun de ses 50 bénévoles participera à jusqu'à huit séances d'immersion. Après, Johnson évaluera les données pour proposer des mesures préventives potentielles contre la toxicité de l'oxygène.
