C’est drôle la façon dont les petits faits aléatoires restent dans ma tête, même après de nombreuses années. Lorsque j’étais en huitième année, j’ai fait un rapport pour mon cours de sciences sur la loi de Pascal, une description de la façon dont les fluides se comportent dans un système fermé (et la base de toute l’hydraulique, entre autres choses). Au cours de mes recherches sur ce projet, je suis tombé sur une information minuscule qui a époustouflé mon esprit de 13 ans : le mot « fluide » n’est pas un synonyme de « liquide » ; un fluide peut être un liquide ou un gaz. Vraiment ? J’ai respiré un fluide toute ma vie ? Je n’arrivais pas à m’y faire. Mes amis non plus – je pensais que mes récitations interminables de futilités me donnaient l’air plus intelligent, mais ils trouvaient cela ennuyeux.
Des années plus tard, j’ai lu un roman de Star Trek dans lequel l’équipage de l’Enterprise rencontrait une race d’êtres humanoïdes qui respiraient un liquide ; le livre s’est donné beaucoup de mal pour décrire ce qu’était cette expérience pour l’un des humains qui devait interagir avec eux. Bien que ce liquide fictif soit compatible avec les poumons humains, le choc psychologique de respirer un liquide était assez intense. Plus tard, le même concept est apparu dans le film The Abyss (1989), ainsi que dans le roman The Lost Symbol (2009) de Dan Brown, entre autres. Mais bon, tout cela n’est que de la science-fiction, non ? De manière assez étonnante, les humains peuvent en effet respirer certains liquides très spéciaux.
Pensée fluide
Pour qu’un fluide fonctionne pour la respiration humaine, il doit remplir deux fonctions principales extrêmement bien : fournir de l’oxygène aux poumons et éliminer le dioxyde de carbone. L’air remplit évidemment ces deux fonctions ; il en va de même pour certaines autres combinaisons de gaz (comme celles utilisées en plongée). Mais il est raisonnable de penser que certains liquides pourraient être capables de faire la même chose. Les premières expériences de respiration d’un liquide ont eu lieu dans les années 1960. On a fait respirer à des souris une solution saline à forte concentration d’oxygène dissous. Les souris ont survécu pendant un certain temps, mais bien que la solution ait fourni suffisamment d’oxygène, elle était inefficace pour éliminer le dioxyde de carbone ; avec le temps, elle a également endommagé les poumons.
Quelques années plus tard, les chercheurs ont commencé à expérimenter les perfluorocarbones, ou hydrocarbures perfluorés – des liquides similaires au fréon qui (bien qu’ils soient néfastes pour la couche d’ozone lorsqu’ils s’évaporent) sont capables de dissoudre facilement l’oxygène et le dioxyde de carbone. Les premiers résultats ont été bien meilleurs qu’avec les solutions salines oxygénées, et les souris ont pu reprendre une respiration gazeuse normale par la suite. Au cours des décennies suivantes, les formules des perfluorocarbones (PFC) respirables ont encore été affinées. Le liquide le plus connu de ce type est appelé perflubron, également connu sous le nom de marque LiquiVent. Le perflubron est un liquide clair et huileux dont la densité est deux fois supérieure à celle de l’eau. Il a la capacité de transporter deux fois plus d’oxygène par unité de volume que l’air. Et comme il est inerte, il est peu susceptible d’endommager les tissus pulmonaires. Comme il a un point d’ébullition très bas, il peut être évacué des poumons rapidement et facilement par évaporation.
Vous vous dites peut-être : c’est génial que les humains puissent respirer un liquide, mais pourquoi quelqu’un voudrait-il le faire ?
Utilisations par les plongeurs
La principale application de la respiration liquide est le traitement médical de certains problèmes pulmonaires. Par exemple, les bébés nés prématurément ont souvent des poumons sous-développés. Comme le perflubron peut transporter plus d’oxygène que l’air, il peut aider à soulager la détresse respiratoire jusqu’à ce que les poumons soient capables de fonctionner avec de l’air normal. Mais il a également été utilisé pour les adultes souffrant d’une insuffisance respiratoire aiguë, qu’elle soit due à une maladie, un traumatisme, des brûlures ou l’inhalation de fumée, d’eau ou d’autres toxines. Le liquide encourage les alvéoles collabées à s’ouvrir, élimine les contaminants et permet un meilleur échange d’oxygène et de dioxyde de carbone pour les poumons qui ne sont pas entièrement fonctionnels. Dans l’utilisation clinique, les poumons ne sont généralement pas remplis complètement avec le liquide ; au lieu de cela, la ventilation liquide est généralement utilisée en conjonction avec la ventilation gazeuse conventionnelle.
Une autre utilisation potentielle de la respiration liquide est la plongée. D’ordinaire, les plongeurs doivent respirer des gaz fortement pressurisés pour empêcher leurs poumons de s’effondrer en profondeur, mais cela nécessite une décompression à la remontée et comporte le risque de narcose à l’azote et de nombreux autres problèmes. Si les poumons étaient remplis d’un liquide, la plupart de ces problèmes disparaîtraient tout simplement. Cela permettrait, en théorie, aux plongeurs d’atteindre de plus grandes profondeurs, de remonter plus rapidement et de courir moins de risques. Malgré ce que l’on voit dans les films, cette technique n’est pas encore prête pour le grand public, mais grâce aux progrès réalisés en matière d’équipement, de formules de fluides et de formation, la respiration liquide pourrait un jour changer radicalement la nature de la plongée. Elle pourrait également avoir une application pour aider à se protéger contre les forces G élevées lors des voyages dans l’espace.
Pour tous ces avantages étonnants, la respiration liquide comporte encore une difficulté majeure : il est beaucoup plus difficile pour les poumons humains de faire entrer et sortir du liquide que de respirer de l’air. Même si le perflubron est bien meilleur que l’air pour transporter l’oxygène et le dioxyde de carbone, cet avantage peut être perdu si vous ne le faites pas circuler assez rapidement. Sans l’utilisation d’un ventilateur mécanique, cela sera particulièrement problématique pour une personne malade, et même un plongeur en excellente condition pourrait être épuisé par une respiration aussi laborieuse au cours d’une plongée profonde et éprouvante. Je ne ferai donc pas de plans pour vivre au fond d’une piscine remplie de PFC, mais il est certainement intriguant de penser qu’un poumon rempli de liquide pourrait m’empêcher de me noyer.
Note : Ceci est une version mise à jour d’un article qui est apparu initialement sur Interesting Thing of the Day le 24 mai 2005.