Respirez – l’air qui vous entoure est composé en gros de 78% d’azote, 21% d’oxygène et 1% d’argon. Au cours de votre vie, vous allez inspirer et expirer ce mélange vital 672 768 000 fois. Faites un gros câlin à l’air qui vous entoure.
Mais vous êtes-vous déjà demandé si vous pouviez respirer du liquide ? Les histoires de science-fiction ont maintes fois dépeint cette possibilité, notamment dans le film d’action en eaux profondes Abysses de James Cameron. Est-ce vraiment possible ?
En fait, c’est possible, et c’est déjà arrivé.
Avant d’élucider comment, il peut être utile de comprendre pourquoi nous ne pouvons pas respirer, disons, de l’eau ou du lait. Cela a moins à voir avec les différences physiques entre ces substances et l’air, et beaucoup plus avec le fait qu’elles ne contiennent pas assez d’oxygène dissous. Nos poumons fonctionnent en extrayant l’oxygène de l’air, et ils ne peuvent pas en extraire suffisamment de la plupart des liquides, car ces derniers n’en contiennent tout simplement pas beaucoup. Il y en a cependant qui absorbent l’oxygène comme une éponge…
Les recherches sur la respiration liquide remontent au début des années 1900, mais elles ont vraiment passé à la vitesse supérieure avec la première synthèse des perfluorocarbones (PFC) pendant le projet Manhattan dans les années 1940. Les scientifiques cherchaient des substances capables de résister aux attaques des composés réactifs de l’uranium, lorsqu’ils sont tombés sur les PFC. Ces composés, constitués uniquement de carbone et de fluor, sont inertes, incolores et inodores, sans effets néfastes apparents sur le corps humain. De plus, ils sont extrêmement solubles dans les gaz dissous, capables d’absorber plus d’oxygène et de dioxyde de carbone que le sang.
Ceci a amené les scientifiques à se demander si les animaux pouvaient respirer les PFC. Dans l’une des premières études cherchant à assouvir cette curiosité, les chercheurs ont immergé des souris et des chats dans un PFC, constatant qu’ils respiraient très bien pendant des semaines. Cependant, les animaux ont subi des dommages pulmonaires à la suite de l’exposition à long terme, peut-être parce que l’élimination du dioxyde de carbone était altérée – les animaux ne pouvaient pas expirer aussi efficacement. Des études ultérieures ont montré que la ventilation mécanique était nécessaire pour résoudre ces effets néfastes. Essentiellement, une machine était nécessaire pour inspirer et expirer le liquide plus dense pour les poumons afin que le dioxyde de carbone soit éliminé en temps voulu.
Tirant les leçons des essais antérieurs sur les animaux, en 1989, des médecins de la Temple University School of Medicine se sont demandé si la respiration liquide pouvait aider les bébés prématurés souffrant de détresse respiratoire sévère pour lesquels tous les autres traitements avaient échoué. Ils ont partiellement rempli les poumons de trois sujets avec du PFC, notant quelques améliorations de l’état des bébés. Cependant, tous les trois sont finalement décédés.
Sept ans plus tard, une autre équipe utilisant des techniques raffinées de respiration liquide a essayé la ventilation liquide PFC sur 13 bébés prématurés souffrant de détresse respiratoire sévère qui ne devaient pas survivre. La respiration liquide a entraîné une amélioration pour la majorité des nourrissons, potentiellement en stabilisant les alvéoles et en réduisant la tension de surface dans les poumons naissants. En d’autres termes, les poumons des prématurés n’étaient pas prêts pour un environnement gazeux, et le PFC a permis de créer un pont entre le liquide amniotique dans l’utérus et l’air extérieur. Incroyablement, huit des nourrissons ont survécu au suivi de quatre mois.
La ventilation liquide a également été tentée avec succès sur des adultes gravement malades souffrant de troubles pulmonaires.
Maintenant que l’on sait que les humains peuvent respirer des PFC, la question évidente est de savoir pourquoi nous le voudrions. Au-delà de la stabilisation des poumons des nouveau-nés, les essais médicaux n’ont pas révélé d’avantages clairs. En théorie, la respiration liquide pourrait empêcher les plongeurs profonds de succomber au « mal des caissons » et protéger les astronautes contre les forces G qui endommagent les poumons, mais les PFC ne conviennent pas à ces deux applications et il faudra donc d’abord inventer un nouveau milieu liquide. Des ventilateurs mécaniques spécifiquement adaptés seront également nécessaires pour faire circuler le fluide pour un échange correct d’oxygène et de dioxyde de carbone.
En bref, respirer du liquide est possible, mais n’essayez pas de le faire pour impressionner les invités de votre prochain dîner.