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Science de l’apnée : Comment Kate Winslet a-t-elle pu rester sous l’eau pendant plus de 7 minutes dans Avatar 2 ?

par Anthony Bain, Associate Professor, Kinesiology, University of Windsor, Ontario, Canada

Kate Winslet aurait retenu sa respiration pendant sept minutes et quinze secondes sur le tournage d’Avatar : La voie de l’eau. Certaines scènes du film ont été filmées sous l’eau.
Il s’agit d’un exploit remarquable ; tout le monde (y compris les apnéistes professionnels) reconnaît qu’il est extrêmement difficile de retenir sa respiration pendant plus de sept minutes. La plupart des apnéistes professionnels doivent s’entraîner pendant des années avant d’atteindre un tel chiffre – beaucoup n’y parviennent jamais. Or Kate Winslet ne s’est apparemment entraînée que pendant quelques semaines.

Si Kate Winslet détient aujourd’hui le record de l’apnée sur un plateau de tournage, il convient de replacer cet exploit dans un contexte plus large. L’actuel record du monde de maîtrise de la respiration, selon une technique qui est probablement la même que celle employée par l’actrice, est de 24 minutes et 37 secondes. Il est détenu par Budimir Šobat, un plongeur professionnel avec lequel j’ai travaillé en étroite collaboration.

Records de retenue de la respiration

D’autres chercheurs et moi-même avons effectué des mesures physiologiques approfondies auprès de ces plongeurs professionnels pour comprendre comment ils peuvent retenir leur respiration aussi longtemps. Une chose est sûre : l’oxygène est important. Le plongeur Šobat a réussi à retenir son souffle pendant près de 25 minutes en respirant de l’oxygène à 100 % avant de retenir sa respiration . Rappelez-vous que la proportion d’oxygène que nous respirons normalement dans l’atmosphère est de 21 %.

Réaction de l’actrice Kate Winslet après avoir retenu sa respiration pendant plus de sept minutes

Le record du monde pour une apnée sans assistance en oxygène est de 11 min 35 s* pour Stéphane Mifsud. Pour les femmes, il est de 9 min 02 s , détenu par Natalia Molchanova. Ces personnes se sont entraînées pendant de nombreuses années et sont les meilleurs apnéistes professionnels (l’apnée signifie l’arrêt temporaire de la respiration).

Alors comment Kate Winslet a-t-elle fait ? Et si vous deviez essayer, pourquoi ne pourriez-vous (probablement) pas vous approcher des sept minutes, même après quelques semaines d’entraînement ? Il vous faudrait faire ce que Kate Winslet a probablement fait, respirer au préalable un air à 100 % d’oxygène avant de retenir votre respiration Il est également fort probable que Kate Winslet ait pratiqué l’hyperventilation (respiration plus rapide et plus profonde que la normale) lors de son usage d’oxygène à 100 %.

Pour comprendre comment cela peut augmenter la capacité à retenir sa respiration, il est nécessaire de tenir compte d’un bref aperçu du contrôle de la respiration.

Que se passe-t-il quand on retient sa respiration ?

Le signal le plus important pour respirer provient de groupes de cellules spécialisées dans votre cerveau et votre cou, appelés chimiorécepteurs. Ces chimiorécepteurs répondent au niveau de dioxyde de carbone (CO2) et, dans une moindre mesure, au niveau d’oxygène (O2) dans votre sang (oui, le CO2 est plus important dans ce cas).

Il existe également des signaux provenant du tronc cérébral lui-même (système de contrôle central) et des poumons (récepteurs d’étirement pulmonaire), mais ils sont généralement moins importants par rapport au sujet qui nous occupe. Par conséquent, le rythme et la profondeur de la respiration sont principalement contrôlés par ces chimiorécepteurs qui maintiennent le niveau optimal d’O2 et de CO2 dans le sang.

Record mondial de Budimir Šobat, plongeur professionnel qui retient sa respiration sous l’eau pendant 24 minutes et 37 secondes.

Pendant l’apnée, le taux de CO2 sanguin augmente et l’O2 diminue. L’augmentation initiale de l’envie de respirer , disons 30 secondes après le début de l’apnée, provient principalement de l’augmentation du CO2. À un certain seuil, les chimiorécepteurs réagissent également à la baisse de l’O2, et le besoin de respirer augmente alors de façon spectaculaire.

Finalement, l’envie de respirer s’intensifie au point que le diaphragme (le principal muscle respiratoire) se contracte involontairement – ce que l’on appelle un mouvement respiratoire involontaire. C’est à ce moment-là que celui qui retient sa respiration sans être entraîné se détend et recommence à respirer (environ trois minutes s’il est motivé et sans oxygène).

Oxygène avant respiration

Néanmoins en cas d’inhalation préalable d’O2, l’apparition des mouvements respiratoires involontaires est considérablement retardée. Il n’y a plus de signal provenant de la détection de l’O2. Avec environ 15 minutes d’inhalation préalable d’O2 à 100 %, la durée de la respiration peut être prolongée jusqu’à près de 20 minutes et l’oxygène sanguin sera toujours supérieur à la normale.

Pourtant, même avec 100 % d’O2, le CO2 (le principal stimulus de la respiration) augmente pendant l’apnée. Cependant, heureusement pour l’insufflateur, l’augmentation de l’O2 dans le sang atténue la réponse des chimiorécepteurs au CO2. L’effet combiné de l’absence de réponse à l’O2 et de l’atténuation de la réponse au CO2 permet à une personne de retenir sa respiration beaucoup plus longtemps.

Une autre astuce consiste à hyperventiler avant de retenir sa respiration. Cela permet d’abaisser le taux initial de CO2 dans le sang. Cela prolonge le temps avant que le CO2 ne dépasse la normale.

Il est important de noter que l’hyperventilation avant de retenir sa respiration sans O2 à 100 % est dangereuse en apnée car elle augmente le risque de black-out en eau peu profonde.

Il est probable que les entraîneurs de Kate Winslet avaient une connaissance approfondie de la physiologie respiratoire et qu’elle en a bénéficié. Bien que le fait que Kate Winslet ait pu ainsi retenir sa respiration soit un record sur les plateaux de tournage, elle ne bat pas de records en dehors des plateaux, même pour des personnes non entraînées.

Dès 1959, des chercheurs ont démontré chez sept volontaires non entraînés que le fait de respirer 100 % d’oxygène avant une apnée permettait d’atteindre des durées d’apnée maximales de 6à 14 minutes. Il est donc tout à fait possible d’atteindre les sept minutes d’apnée de Kate Winslet après seulement quelques semaines d’entraînement.

L’Association internationale pour le développement de l’apnée (AIDA) est l’organe directeur reconnu pour les disciplines de l’apnée, et elle ne reconnaît pas l’apnée avec une respiration assistée par oxygène à 100 %. Branko Petrovic détient un record de 11:54 minutes de respiration sans assistance d’oxygène via le Guinness World Records, non accrédité par l’AIDA.

Image d’en-tête : Kate Winslet en 2017 au Festival de Toronto, Canada

Texte paru initialement en anglais dans The Conversation, traduit par la Rédaction. La traduction étant protégée par les droits d’auteur, cet article traduit n’est pas libre de droits. Nous autorisons la reproduction avec les crédits appropriés : « Citizen4Science/Science infuse » pour la version française avec un lien vers la présente page.

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