Electricité HA brûlures 2005

Accidents d’électrisation : Conditions du traumatisme et physiopathologie des dommages
Aurengo H1, Bargues L2, Folliot D3
1 – UMJ, Service Pr. Fournier, Hôtel Dieu, 1 place du Parvis de Notre Dame Paris 75004
2 - Hôpital d’Instruction des Armées Percy, BP 406, 101 avenue Henri Barbusse, 92141 Clamart
3 – Délégation Santé Sécurité EDF 22/28 rue Joubert 75009 Paris
Résumé
Grâce aux multiples préventions, les accidents de l’électricité sont devenus rares alors que son
emploi et ses applications continuent de s’accroître.
Les lésions, conséquences pathologiques du passage du courant électrique à travers le corps,
peuvent être graves. Pour évaluer les dommages et déterminer ce qui est imputable à l’électricité,
nous envisagerons successivement :
•
les conditions du traumatisme électrique : l’électrisation survient lorsque le courant passe à
travers deux points du corps en bouclant un circuit électrique. Les conséquences dépendent
des points de contact, du trajet de l’électricité à travers le corps, des paramètres physiques
du courant électrique.
•
les dommages des accidents électriques : description clinique et paraclinique des lésions
•
quelques circonstances particulières de survenue : lors d’un foudroiement, de l’emploi
médical de l’électricité et des tortures électriques.
Nous ne traitons pas des conséquences dues aux brûlures classiques lors d’un « flash » résultant
d’un court-circuit avec des éléments conducteurs sans passage de courant à travers le corps. Les
circonstances de survenue de ces accidents prédominent au travail et lors des loisirs pour les
adultes, hommes souvent jeunes.
Les brûlures dépendent de la loi de Joule et sont beaucoup plus graves en haute tension. Le temps
de passage reste aussi déterminant dans la libération de l’énergie.
Mots clés
Energie, Intensité, tension, résistance, effet thermique
Electrical injury: mechanisms of injuries and pathophysiological approach
Aurengo H1, Bargues L2, Folliot D3
1 – UMJ, Service Pr. Fournier, Hôtel Dieu, 1 place du Parvis de Notre Dame Paris 75004
2 - Hôpital d’Instruction des Armées Percy, BP 406, 101 avenue Henri Barbusse, 92141 Clamart
3 – Délégation Santé Sécurité EDF 22/28 rue Joubert 75009 Paris
Summary
Thanks to increasing precautions, electrical injuries are less frequent, despite growing electricity
utilization.
The passage of current through the body can result in serious damage and even to death. The
estimate of what is really caused by electrical injury relies on several points:
•
The conditions of accident: injury takes place when too parts of the body are connected with
electrical circuit; the outcomes depend on the contacts, the current way and its physical
characteristics which determine the physiopathological effects.
•
The damage of electrical injuries: clinical description and explorations.
Some particular circumstances such as accident by lightning, the medical use of electricity
or the electrical torture.
The burn of a “flash” resulting of a short circuit without passage of current through the body is out
the scope of this paper. The main circumstances of electrical injuries are at work for young male
adults Burns depend on energy. The most frequent and severe was observed using high voltage.
•
Key words
Electrical burns, thermal injury
Accidents d’électrisation : Conditions du traumatisme et physiopathologie des dommages
Introduction
L’emploi de l’électricité est ubiquitaire et omniprésent dans la vie courante.
Les accidents sont devenus rares mais peuvent être dévastateurs. Nous envisagerons
successivement :
1
•
les conditions de survenue du traumatisme électrique ;
•
les dommages des accidents électriques, conséquences pathologiques du passage du courant
électrique à travers le corps : description clinique et paraclinique des lésions, délai
d’apparition des séquelles, rôle de l’état de santé antérieur de la victime, localisation des
lésions et compatibilité avec le type d’accident ;
•
quelques circonstances particulières de survenue : lors de la foudre, de l’emploi médical de
l’électricité et des tortures électriques.
Conditions du traumatisme électrique
L’électricité, énergie si utile, peut devenir dangereuse dans certaines conditions.
1.1
Conditions normales d’utilisation domestique de l’électricité
Le courant électrique, c’est-à-dire le déplacement des électrons, s’effectue par un « fil » aller : la
phase jusqu’à un appareil où il est utilisé ; un « fil » retour, appelé le neutre, reconduit le courant
vers le circuit de distribution collectif puis la centrale de production.
Le « déplacement des électrons » est une image facilitant la compréhension du caractère fermé du
circuit. Il s’agit d’une oscillation des électrons qui ne se déplacent que de quelques millimètres.
Par ailleurs le courant employé pour les habitations et pour la plupart des utilisations industrielles
est alternatif d’une fréquence de 50 Hz.
Le courant est normalement tenu à distance du corps humain : les câbles sont entourés d’isolants.
La masse de l’appareil est une structure métallique isolée des parties actives sous tension. Un fil de
terre relie cette masse au sol (potentiel 0 par définition) pour détourner le courant au cas où cette
masse serait accidentellement mise en liaison avec les parties actives sous tension, par défaillance
des mesures d’isolation : en somme une véritable sortie de secours pour les électrons !
Des normes à valeur légale sont édictées pour que les appareils électriques remplissent les
conditions de sécurité. Les disjoncteurs différentiels interrompent le passage du courant en cas de
court circuit ou de courant de défaut vers la terre pour les appareils dont la masse est reliée à la
terre. Cette interruption a lieu pour des courants d’intensité de
- 500 mA en branchement ordinaire
- 30 mA pour des circuits à risque majoré (piscine, salle de bain, éclairage de jardin) où un
contact direct unipolaire est susceptible d’être dangereux pour l’homme dès 30 mA.
Les isolations évitent les contacts avec le corps humain : isolation simple, renforcée, mise à la terre
ou transformateur de sécurité réduisant la tension à 12 V sont codifiées pour les différentes classes
d’appareils électriques.
1.2
Électrisation
Les électrisations regroupent toutes les manifestations du courant électrique des plus bénignes aux
plus graves résultant du passage du courant à travers le corps. La pénétration de l’électricité dans
l’organisme nécessite une porte d’entrée et une porte de sortie simultanées, nommées contacts et
réalisant le bouclage d’un circuit. Ces « entrées » et « sorties » se font généralement à travers la
peau. Le contact est dit direct si la peau touche un conducteur affecté en service normal à la
transmission du courant ; indirect si elle touche une masse accidentellement sous tension, dont la
vocation n’est pas de transmettre l’énergie électrique en service normal.
L’un de ces contacts peut être réalisé par une chaîne de conduction du corps au sol comme, par
exemple un carrelage mouillé sur lequel reposent les pieds nus : le corps ne touchant alors qu’un
conducteur, le contact est dit unipolaire.
S’il n’y a pas de prise de terre fonctionnelle les effets physiopathologiques seront les mêmes pour le
contact indirect que pour le contact direct, la masse de l’appareil n’offrant pas au passage du
courant une résistance suffisante pour limiter le courant dans le corps de la victime.
L’atteinte corporelle dépend :
•
des points de contact par où passe le courant électrique,
•
de la situation des organes par rapport au trajet du courant,
•
des paramètres physiques du courant électrique.
•
Des effets physiopathologiques de l’électricité : effet thermique par effet joule ; effet
excitomoteur
1.2.1 Contacts du corps avec le circuit électrique
Lorsqu’une personne est accidentellement incluse dans un circuit électrique, le courant circule dans
son corps entre les points de contact. Quand elles sont placées en série, la résistance ou impédance
(en courant alternatif) du circuit est la somme des résistances : résistances du terrain, des
chaussures, de la peau à l’entrée, résistance interne des tissus de l’organisme, enfin résistance de la
peau à la sortie. Quand les résistances sont placées en parallèle par exemple pour les deux jambes
lorsque les deux pieds sont en contact avec le sol ; l’inverse de la résistance résultante est la somme
des inverses des résistances.
La résistance corporelle dépend de la tension de contact, elle diminue quand la tension augmente
pour atteindre une valeur asymptotique. Sans qu’il y ait contact peut avoir lieu une brûlure par arc,
tout aussi destructive si l’amorçage de l’arc a lieu par l’intermédiaire d’une partie du corps de la
victime (cas de la haute tension). Cela se produit lorsque la victime est proche d’un câble et que la
différence de potentiel est élevée : la tranche d’air entre le câble et le corps s’ionise et le courant
passe brutalement lorsqu’il y a rupture du caractère isolant de l’air.
La surface, les conditions et situation des points de contact interviennent dans la gravité des
dommages :
•
surface des contacts
La surface conditionne la densité de courant c’est-à-dire l’intensité par unité de surface. Plus
la surface du contact est petite plus la densité du courant est élevée et plus les brûlures seront
marquées. Les régions articulaires où vaisseaux et nerfs sont réunis en une zone de petite
section comme les poignets sont vulnérables. Sur une surface de contact petite la densité de
courant élevée détermine des brûlures par effet Joule. La théorie du volume du conducteur
explique que les brûlures des extrémités sont beaucoup plus graves que celles du torse et que
le débridement des muscles situés près des os est souvent nécessaire [1].
•
conditions de contact
Le caractère sec ou humide de la peau, la pression au point de contact, la température des
tissus interviennent et font varier la résistance des tissus sous-jacents.
•
la situation des contacts permet d’estimer le trajet du courant dans la traversée de
l’organisme. Une loi générale de physique dite loi d’Ohm (U = R x I) permet cet aphorisme
que « le courant est intelligent en suivant le chemin de moindre résistance ».
Le contact unipolaire est le plus fréquent : une main ou les deux touchent un conducteur
sous tension et le retour s’effectue vers le sol ou une masse liée à la terre tel un tuyau d’eau
(une telle électrisation est possible sans qu’un appareil électrique fonctionne).
L’impédance (ou résistance) interne varie suivant le trajet du courant : en prenant pour
référence le trajet d’une main à l’autre (100%), l’impédance du trajet d’une main à la tête
équivaut à 50%, d’une main au thorax à 45%.
1.2.2 Situation des organes par rapport au trajet du courant
Le trajet par la région cardiaque est un risque vital en raison des effets sur la conduction cardiaque.
Ainsi les contacts poitrine-dos transfixiants sont à la fois les plus dangereux en cas d’accident et les
plus efficaces lors d’une défibrillation thérapeutique (défibrillateur semi-automatique, DSA).
Deux contacts de situation proche ne font pas courir ce risque mortel. Lorsqu’un enfant suce la prise
mobile d’un prolongateur par exemple, il n’y a pas de risque cardiaque si l’enfant est par ailleurs
isolé de la terre par un tapis, un parquet : les contacts étant de surfaces petites et rapprochées, la
densité de courant est élevée et les brûlures sont graves (lèvres, langue, commissures, germes
dentaires).
1.2.3 Paramètres physiques du courant électrique
Les modifications physiologiques ou les lésions, variables selon le tissu traversé, dépendent soit de
l’énergie dissipée dans ces tissus, soit de la quantité d’électricité qui les traverse. Ces deux
grandeurs sont explicitées par leur expression en fonction des paramètres du courant qui les crée :
tension, intensité, résistance, fréquence et temps de passage.
Pour le courant alternatif
•
Les tensions supérieures à 50 volts et inférieures à 1000 volts sont dites « basses tensions ».
•
Les tensions supérieures à 1000 volts sont dites « hautes tensions » parmi lesquelles on
distingue les « hautes tensions A » inférieures à 50.000V et les « hautes tensions B »
supérieures à 50.000V.
Les réseaux aériens de distribution sur de moyennes distances sont sous une tension de 20 000 volts
triphasé. L’électricité des habitations est en règle une installation monophasée à deux câbles : la
phase et le neutre entre lesquels existe une tension de 220 volts. Dans tous les cas, il s’agit d’un
courant alternatif à une fréquence de 50 Hz (Hertz).
L’intensité I, flux ou débit des électrons, est mesurée en ampères (A) et représente la quantité
d’électricité s’écoulant à chaque seconde.
La résistance R (ou impédance Z pour l’alternatif) offerte au passage du courant électrique par les
matériaux ou les tissus qu’il traverse s’exprime en ohms (Ω).
Le temps de passage du courant est compté en secondes. Ces paramètres sont interdépendants à tout
instant.
L’énergie locale dissipée dépend de la résistance, du carré de l’intensité et du temps de passage du
courant selon la loi de Joule : W = U I t = R I2 t
W est exprimé en joules (1 joule = 1 watt x 1 seconde). Cette relation est valable en courant continu
comme en courant alternatif. L’énergie locale représente le risque électrique principal : en haute
tension l’énergie est responsable des brûlures par effet joule ; en basse tension l’énergie peut
déclencher une fibrillation ventriculaire.
La quantité d’électricité est le produit de l’intensité par le temps de passage du courant : Q = I t
Q est exprimée en coulomb (C). En basse tension, la quantité d’électricité est la grandeur la plus
importante pour apprécier le risque vital quand la région cardiaque est touchée.
1.2.4 Effets physiopathologiques de l’électricité
L’électricité expose à un risque mortel (figure 1).
Ces conséquences cliniques relèvent de deux mécanismes :
1. Les contractions, tétanisation musculaire des muscles squelettiques ou la fibrillation
ventriculaire qui est une contraction désordonnée vermiculaire du muscle cardiaque (le
myocarde n’étant pas tétanisable) tiennent à des effets excitomoteurs, propres à la réactivité
des tissus nerveux et musculaires.
2. Les brûlures et destructions tissulaires sont liées aux effets électrothermiques lorsqu’il y a
passage de l’électricité.
Ces processus sont associés et interpénétrés. De façon simplifiée, le risque électrique vital est
principalement lié :
• en basse tension à la quantité de courant parvenue au cœur (Q=It) ;
•
en haute tension à l’énergie locale (W=RI2t) responsable des brûlures étendues atteignant
des organes vitaux.
1.2.4.1 Effets excitomoteurs et fibrillation ventriculaire.
Certains tissus de l’organisme peuvent être générateurs ou récepteurs de l’électricité produite par les
cellules vivantes.
Ce phénomène est utilisé dans des applications thérapeutiques telles la sismothérapie,
l’électronarcose, la cardioversion et l’entraînement électrosystolique, la stimulation neurologique et
musculaire. Les paramètres électriques sont alors codifiés c’est-à-dire traités électriquement par des
montages électroniques limitant tel ou tel facteur, jouant sur l’intensité, la tension, la fréquence, le
rythme des impulsions…pour un effet thérapeutique bénéfique. Exemple : pour le bistouri
électrique, le signal électrique est délivré sous une très haute fréquence (de l’ordre du mégahertz)
permettant de s’affranchir du risque de fibrillation ventriculaire.
Si les signaux électriques sont d’intensité trop élevée, appliqués pendant un temps suffisant, des
altérations pathologiques des tissus vont apparaître. Les plaques motrices des jonctions
neuromusculaires répondent involontairement aux sollicitations du courant : au stimulus
neurologique du choc électrique répond une contraction musculaire d’une durée d’environ 100 ms,
suivie d’une période réfractaire de quelques ms. Un deuxième stimulus fait apparaître une nouvelle
contraction musculaire : il y a sommation des stimuli et la tension mécanique résultante est
beaucoup plus grande.
A la fréquence de 50 Hz, et en fait surtout à partir de 10 Hz, la fusion mécanique des contractions
du muscle est complète ; alors que l’enregistrement électrique note les ondes de chaque influx
nerveux, l’enregistrement mécanique ne décèle pas d’oscillation. Le muscle est tétanisé (Figure 2).
En fonction du trajet du courant, cette contraction prolongée ou tétanisation peut concerner le
diaphragme et les muscles squelettiques. La tétanisation diaphragmatique entraîne un arrêt
respiratoire.
La contraction des muscles squelettiques peut avoir des effets très opposés suivant les muscles
affectés : une contraction violente des extenseurs peut projeter la victime loin du conducteur. La
force des fléchisseurs étant supérieure à celle des extenseurs aux mains, la contraction des
fléchisseurs rend le sujet incapable de lâcher le conducteur : ce « collage » ou non lâcher augmente
grandement le temps de passage du courant, facteur de gravité.
Le muscle cardiaque est excitable mais non tétanisable. Des foyers potentiels, en particulier
ventriculaires, sont prêts à décharger des ondes circulaires par phénomènes de réentrées sans
déclencher de contraction correcte du fait de leur fonctionnement anarchique. Lorsqu’une masse
critique de cellules a été atteinte, le myocarde fibrille, la pompe se désamorce et la mort survient en
3 à 10 minutes. Cette situation est irréversible s’il n’y a pas réanimation cardio-respiratoire jusqu’à
l’arrivée du défibrillateur. Le principe du défibrillateur est d’effacer en une seule fois et en même
temps les phénomènes de réentrée en dépolarisant l’ensemble du myocarde par un choc énergétique
calibré de l’ordre de 300 joules (DSA).
Le tissu conducteur autonome du cœur normal, lui même sous la dépendance du noyau de cellules
spécialisées situées au niveau de la veine cave supérieure ou nœud sinusal, détermine de façon
rythmique des modifications de la polarisation de la cellule myocardique qui se reproduisent pour
chaque battement cardiaque. La membrane des cellules est polarisée, négative en dedans, positive
en dehors : l’intérieur de la cellule au repos présente un potentiel de –90 mV par rapport à
l’extérieur. Cette différence est maintenue activement par la pompe à sodium qui rejette le Na+ en
dehors des cellules (Figure 3).
Lors du potentiel d’action a lieu une phase de dépolarisation rapide ; l’arrêt des pompes à sodium
fait passer le potentiel de –90 à +20 mV avec une entrée lente de Na+ et de Ca++ dans la cellule. La
différence de potentiel se rétablit en deux phases :
•
Une phase réfractaire absolue (PRA) au cours de laquelle aucune stimulation n’a d’effet sur
la cellule myocardique
•
Une phase réfractaire relative (PRR) pendant laquelle à l’inverse la cellule est
hyperexcitable : cette phase est vulnérable car des cellules sont dépolarisées, d’autres non et
un stimulus sur cet état désynchronisé fait naître de nouvelles contractions prématurées non
synchrones. Si « une masse critique » de cellules est touchée, la fibrillation est déclenchée,
c’est-à-dire un ensemble d’ondes circulaires auto entretenues, anarchiques et sans aucune
efficacité.
Sur l’enregistrement électrocardiographique de l’activité électrique spontanée du cœur, cette phase
vulnérable correspond à la fin de la partie ascendante de l’onde T de repolarisation. La phase
réfractaire relative est suivie d’une période d’hypoexcitabilité dite supra normale (PSN).
Lors d’un accident, l’effet d’un courant dont le trajet intéresse la région cardiaque est différent
suivant sa durée et son moment de survenue.
•
Pendant la phase vulnérable un courant de 500 mA d’une durée de seulement 10
millisecondes, suffit à déclencher une fibrillation ventriculaire.
•
En dehors de cette phase, un courant de plus faible intensité et inférieur à 5 secondes (50
mA), entraîne de simples extrasystoles.
•
Un courant durant 1 s touche toutes les phases du cycle cardiaque : une fibrillation
ventriculaire pourra apparaître avec une probabilité plus ou moins élevée fonction de
l’intensité. Par exemple, pour un courant de 80 mA établi pendant 1seconde, la probabilité
de survenue d’une FV est d’environ 10%. Pour 500 mA elle sera voisine de 100%.
L’atteinte neurologique périphérique pourrait être liée à un effet excitomoteur. Il a été montré
expérimentalement que la stimulation électrique prolongée à haute fréquence du nerf péronéal du
chat pouvait causer une destruction nerveuse irréversible sous la forme d’une dégénérescence
axonale des grandes fibres myélinisées. Cette dégénérescence peut être prévenue en bloquant les
potentiels d’action sur la plupart des fibres nerveuses par anesthésie locale (procaïne, lidocaïne) [2].
1.2.4.2 Effets thermiques
Les effets thermiques qui déterminent brûlures et destructions tissulaires sont liés par effet Joule à
l’énergie locale (RI2t) que développe l’électricité. Des brûlures importantes peuvent se produire
dans certaines conditions de contact avec une source en basse tension : c’est le cas de brûlure des
commissures labiales chez l’enfant qui suce un prolongateur sous tension. Néanmoins les brûlures
électriques mettant en jeu le pronostic vital sont dues à des électrisations par haute tension ; les
brûlures de membres par HT arrivant dans les services de brûlés nécessitent amputation dans
environ 70% des cas.
Les dégâts par accident électrique se distinguent des autres brûlures par l’étendue des destructions
tissulaires : les brûlures électrothermiques sont à la fois externes et internes. En haute tension, c’està-dire au-delà de 1000 V il y a « claquage diélectique de la peau », et seule reste la résistance
interne,( entre 500 et1000 Ω) s’oppose au passage du courant. L’effet thermique est associé aux
muscles à l’ « électroporation » : la membrane cellulaire est détruite par perforations et la cellule du
muscle squelettique se nécrose. Plusieurs phénomènes physiopathologiques interviennent :
•
La densité de courant (quantité de courant par unité de surface). La brûlure est d’autant plus
importante aux points d’entrée et de sortie que les contacts sont de plus petite surface. Les
points de passage étroits (poignets) sont sévèrement touchés.
•
Le caractère très élevé de la température (qui peut atteindre des milliers de degrés Celsius
lors d’un foudroiement) expliquerait la perte de tissus profonds [1] ; ces très hautes
températures tiendraient à la résistance des tissus (peau et os) et surtout à l’effet Joule dont
le facteur déterminant est la tension.
•
Les thromboses des petits vaisseaux majorant les destructions par brûlures sont très souvent
rapportées.
•
Les voies de cheminement de l’électricité dans les tissus mous seraient les vaisseaux
sanguins sous-cutanés, les petits vaisseaux étant plus altérés que les grands. Ceci
expliquerait la vulnérabilité de la surface centrale de la membrane du tympan les vaisseaux y
étant plus petits que dans le canal auditif [3].
•
Des modifications du pH intracellulaire par suite d’électrolyse pourraient intervenir pour la
profondeur des lésions électriques cutanées [4]
Les effets premiers de l’électricité et du dégagement de chaleur : oedèmes, troubles électrolytiques,
thromboses, nécroses tissulaires sont poursuivis par des processus physiopathologiques
secondaires : acidose et hyperkaliémie, pertes hydriques et choc hypovolémique, syndrome des
loges musculaires, précipitation de myoglobine dans les tubules rénaux, oligoanurie.
1.2.5 Rôle des paramètres du courant
Le risque électrique est fonction de l’énergie délivrée dans le corps et non de la seule tension de la
source du courant [5].
1.2.5.1 Intensité
L’intensité intervient tant pour les effets excitomoteurs (Q=It) que pour les effets thermiques
(W=RI2t). Quelques valeurs seuils d’intensité auxquels apparaissent ces risques pour un courant de
fréquence 50 Hz ont été déterminées pour un adulte en bonne santé de 70 kg tenant une électrode
cylindrique de cuivre dans la main, les deux pieds nus posés au sol.
•
Perception : 1 mA un picotement de la peau est perçu quel que soit le temps de passage;
cette sensation désagréable peut être responsable de chute.
•
Contraction musculaire : 10 mA seuil de « non lâcher » avec tétanisation musculaire tant
que passe le courant.
•
Seuil d’asphyxie ventilatoire par tétanisation des muscles de la respiration : 20 mA lorsque
le trajet du courant passe par le diaphragme ; ce chiffre est une approximation d’après les
données expérimentales animales ; lorsque le temps de passage du courant dépasse 3 mn la
victime peut décéder par asphyxie en l’absence de gestes élémentaires de survie.
•
Seuil de brûlure : selon la résistance des points d’entrée et de sortie du courant pour des
densités de courant entre 10 et 20 mA/mm2, déterminant érythème puis brûlure superficielle
et au delà de 50 mA/mm2 provoquant la carbonisation.
•
Seuil de fibrillation ventriculaire : le risque vital de fibrillation ventriculaire apparaît si le
trajet du courant intéresse la région cardiaque ; le courant emprunte les chemins de meilleure
conductance dans le corps ; les modalités les plus fréquemment rencontrées et les plus
dangereuses joignent les points de contact à la poitrine et à la main gauche (le trajet poitrine
dos, encore plus dangereux, étant rare). Le poids de la victime intervient : l’intensité seuil
pouvant déclencher une fibrillation ventriculaire est liée au poids par une relation linéaire
I2t= k2 où t est le temps et k fonction du poids. Le moment de survenue importe pour un
courant de durée inférieure à une seconde (phase vulnérable).
Les effets produits pour une intensité et un temps de passage donnés permettent de tracer les
courbes suivantes qui délimitent des zones de dangerosités différentes en fonction de cette relation
temps courant (figure 4).
En zone 3
Une stimulation électrique peut provoquer des extrasystoles, dangereuses si elles
surviennent au moment de l’onde T ; les contractions musculaires sont maintenues (non
lâcher), la victime peut présenter des difficultés respiratoires et une hypertension artérielle.
En zones 4 et 5
Les aires définissent la probabilité de survenue d’une fibrillation ventriculaire : en allant
vers la droite celle- ci passe de 5% à 50% et, quand la zone 5 est atteinte, plus de 50%.
Ainsi l’électrisation risque d’être une électrocution c’est-à-dire la mort par accident
électrique pour le passage d’un courant de 45 mA pendant 5 s ou 80 mA pendant 1 seconde.
1.2.5.2 Tension
La tension de sécurité ou « tension limite conventionnelle » c’est-à-dire la tension indéfiniment
supportable à été déterminée ; cette notion est utile pour installer des systèmes de coupure
automatique sur les appareillages.
Tension de sécurité
Milieu sec
Milieu mouillé
Immergé
Contact direct
25 V
12 V
0V
Contact indirect
50 V
25 V
12 V
Il y a danger dès que la tension dépasse une certaine valeur fonction des conditions d’influence
externe (sec, mouillé, immergé). Le danger augmente quand la tension augmente. Il n’a néanmoins
pas été observé d’augmentation du nombre des accidents électriques entre les années 1950 et 1975
alors que la tension des habitations est passée de 127 (communément appelé110V) à 220 V [6].
La remarque de médecins de service des brûlés « le métro tue plus et brûle moins que le train » tient
à la différence des tensions employées et aux modalités de contacts : pour la RATP le courant
utilisé est à une tension de 750 V continu, pour la SNCF les tensions peuvent aller de 1500 V
continu (RER) à 25 kV (TGV), les dégâts des brûlures augmentant avec la tension.
1.2.5.3 Résistance
Les résistances cutanées, résistances muqueuses et résistance interne du corps s’additionnent ou
constituent des montages combinant des résistances en série et en parallèle. La résistance interne est
de l’ordre de 1000 Ω ; aux extrémités, de petite section, la résistance est moindre : 500 Ω ; pour une
tension donnée, l’intensité est donc plus élevée si la résistance est moindre (U=RI) et les brûlures
sont plus graves (W varie comme I2).
La résistance varie : elle diminue si
• la pression augmente ;
• la surface de contact augmente ;
• le temps de passage du courant augmente sans carbonisation ;
• La peau est humide (sueur).
1.2.5.4 Fréquence et forme du signal électrique
Le courant distribué en France et dans de nombreux pays est alternatif à la fréquence de 50 Hz,
aux Etats-unis de 60 Hz., au Japon les deux (50 et 60 Hz).
Pour des fréquences plus élevées, non utilisées pour la production d’électricité industrielle, mais
utilisées pour certaines applications comme le bistouri électrique, les seuils ont des valeurs de plus
en plus élevées. Avec l’augmentation de la fréquence certains effets disparaissent et d’autres
prennent le pas : en effet les lois physiques de pénétration du courant électrique changent
complètement au delà de 10 000Hz
Le courant alternatif est considéré comme 3 à 5 fois plus dangereux que le courant continu pour les
effets excitomoteurs. Lors d’une électrisation, la forme, la fréquence et la tension sous lesquelles est
délivré le courant sont connues. Le temps de passage est souvent difficile à préciser. La résistance
de l’organisme et l’intensité résultante sont inconnues.
2
Dommages des accidents électriques
Les électrisations peuvent donner des pathologies modestes ou gravissimes, immédiates ou
retardées de quelques heures ou quelques jours après l’accident, et laisser des séquelles
importantes. Nous allons envisager les tableaux cliniques réalisés à ces trois périodes.
2.1
Immédiatement après l’accident
2.1.1 En basse tension
De tels accidents se produisent au travail ou à la maison : courant alternatif à 50 Hz sous une
tension de 220 V.
Le tableau est dominé par les effets excitomoteurs dont les conséquences cardio-respiratoires
peuvent mettre en jeu le pronostic vital avec ce que l’on pourrait qualifier grossièrement de loi du
tout ou rien, à savoir une simple secousse ou un état de mort apparente. Voici les aspects
schématiques de gravité croissante :
•
Secousse électrique : cette secousse est ressentie par suite d’un passage bref de courant dont
le sujet peut se libérer ; il reste conscient et peut présenter une tétanisation transitoire ou être
victime d’une chute sous l’effet de la surprise ; une tachycardie peut être enregistrée à
l’ECG. Ce patient, s’il présente des anomalies à l’ECG, doit être surveillé car des troubles
du rythme graves peuvent survenir dans les 24 ou 48 premières heures.
•
Perte de connaissance immédiate : le trouble de conscience avec une récupération
incomplète, une amnésie rétrograde et agitation plutôt que torpeur. A l’examen la victime
présente une hypertonie neuromusculaire, une polypnée avec anoxie passagère ; l’ECG peut
enregistrer des troubles du rythme et de la conduction mineurs transitoires dans l’immédiat
ou retardés de 12 à 24 heures.
•
Mort apparente d’emblée : la victime ne ventile plus, le pouls carotidien n’est plus
perceptible. Que le patient soit cyanosé (asphyxie ventilatoire par tétanisation du
diaphragme) ou blanc (inefficacité cardiaque par fibrillation ventriculaire) il importe que sur
place, une fois la victime soustraite du risque par coupure du courant sans se mettre en
danger soi-même, soit réalisé un massage cardiaque externe et une ventilation dans l’attente
du défibrillateur. La vie est en jeu et ces gestes de survie immédiats suivis d’une
réanimation prolongée peuvent permettre une guérison sans séquelles.
•
Lésions chirurgicales dominantes : fractures et luxations par suite de tétanisation ou chute et
brûlures forment un tableau chirurgical.
•
Les brûlures électriques en basse tension : elles intéressent les points de contact. Les
brûlures de la cavité buccale sont dramatiques chez l’enfant [7].
2.1.2 En haute tension
Le contact avec les lignes aériennes à haute tension peut avoir lieu lors de réparation ou de
modification d’une installation électrique ou lors de travail sur un chantier à proximité des lignes. Il
s’agit alors d’un courant alternatif sous une tension de 20 000 V. Souvent la victime est projetée à
distance ce qui rend bref le temps de passage du courant : dans ce cas de 10 ms à 500 ms. Mais sous
cette tension et une valeur moyenne habituelle de résistance du corps humain « l’énergie dégagée
est suffisante pour cuire un pot au feu en 1 seconde ! »
Les conséquences cardio-respiratoires décrites pour la basse tension peuvent se voir en haute
tension, mais plus souvent le tableau est dominé par les brûlures, l’énergie électrique étant convertie
en énergie thermique.
2.1.2.1 Brûlures électro-thermiques :
Aux points de contact le courant perfore et brûle la peau. A 1000 V la peau est diélectriquement
rompue. Sur le trajet du courant, les tissus sous-cutanés et adipeux opposent le moins de résistance :
vaisseaux, nerfs et muscles sont brûlés profondément. Les brûlures sont typiquement localisées aux
membres supérieurs, lieu des points de contact (mains, poignets) (Photo N°1). Ces zones de faible
section où la densité de courant est élevée sont très atteintes. Il peut y avoir carbonisation.
Brûlures internes : la particularité des brûlures électro-thermiques est leur dissémination en suivant
le trajet du courant, parfois loin des points de contact. Ces brûlures internes ne sont pas manifestes
d’emblée : la peau et les tissus adjacents peuvent paraître sains avec un œdème du membre limité ;
la nécrose musculaire peut n’apparaître qu’après 24 à 48 heures et toucher tout le membre.
Un syndrome des loges peut se constituer à bas bruit par effet de garrot : aponévrotomies ou
fasciotomies sont nécessaires (photo N°2).
La rhabdomyolyse fait craindre les complications rénales favorisées par la libération des
chromoprotéines avec hémoglobinurie et myoglobinurie. Ces complications sont moins fréquentes
aujourd’hui du fait de la précocité et de la qualité de la réanimation (SAMU). Les brûlures
viscérales, toujours beaucoup plus étendues et plus profondes qu’elles ne le paraissent au premier
examen, mettent en jeu le pronostic vital et fonctionnel.
2.1.2.2 Brûlures par arc de court-circuit
Ces brûlures surviennent sans passage de courant : elles n’ont pas le caractère étendu et disséminé
des brûlures électro-thermiques ; elles sont identiques aux brûlures thermiques, peuvent survenir en
basse comme en haute tension. Elles touchent surtout les parties découvertes et les yeux mais
peuvent affecter tout le corps si elles résultent de l’inflammation des vêtements.
2.2
Complications précoces des électrisations
Les atteintes viscérales principales sont cardio-vasculaires, neurologiques et rénales.
2.2.1 Troubles cardio- vasculaires.
•
Des troubles fonctionnels cardiaques sont possibles après des électrisations à basse tension
dont le trajet a intéressé la région cardiaque : palpitations, angor.
•
Des troubles du rythme ou de la conduction, immédiats ou retardés de 12 ou 24 heures
apparaissent surtout pour des électrisations de quantité d’électricité (I, t) dans la zone 3 :
tachycardie sinusale, flutter, arythmie complète par fibrillation auriculaire.
•
Un infarctus du myocarde peut survenir de façon retardée parfois de plusieurs jours.
•
Des troubles de conduction, une insuffisance cardiaque sont plus rares, une fibrillation
ventriculaire retardée est exceptionnelle.
•
Une cardiomyopathie dilatée peut être rapportée à l’électrisation [8].
•
Des atteintes vasculaires périphériques des membres ont été observées des semaines après
une électrisation en haute tension : thromboses, ruptures pariétales. Une rupture
d’anévrysme est rapportée à la brutale élévation de la pression artérielle (anévrysme
intracrânien) [9]. Dystonie sympathique réflexe, coagulation intra vasculaire disséminée,
rupture artérielle ont été décrites [10,11].
2.2.2 Complications neurologiques.
•
Des atteintes cérébrales, qu’il y ait eu perte de connaissance initiale ou non, peuvent aller de
l’obnubilation avec amnésie de l’accident au coma. Des hypokaliémies majeures et
perturbations acido-basiques peuvent induire une paralysie flasque des extrémités transitoire
[12].
•
Un contact céphalique responsable de désynchronisation et d’œdème peut déterminer
épilepsie et hémiparésie et le classique œdème de Jellinek.
•
Des troubles cérébelleux et médullaires sont tardifs et bénéficient des images par résonance
magnétique.
•
Les neuropathies périphériques sont fréquentes ; parésie, paralysie, troubles sensitifs,
touchant souvent le nerf médian au poignet. Des algoneurodystrophies ont été rapportées.
2.2.3 Complications rénales
Le remplissage vasculaire précoce et agressif pour obtenir un débit urinaire de 100 ml/h avec
alcalinisation a rendu plus rare la survenue d’insuffisance rénale aiguë par précipitation des
chromoprotéines en milieu acide comme la myoglobinurie [1]. Douleurs, faiblesse musculaire,
oligoanurie, vomissements, hypertension, acidose, œdème cutanéo-musculaire, fièvre et frissons
puis œdème pulmonaire, stupeur et hyperkaliémie sont les manifestations cliniques de la
rhabdomyolyse [13]
Une analyse multi variée [14] retient comme facteurs de prédiction d’atteinte rénale : la haute
tension, un arrêt cardiaque pré hospitalier, des brûlures profondes étendues, un syndrome des loges
musculaires ; l’existence de la myoglobinurie ne serait pas prédictive.
Il s’agit d’une tubulopathie [15] avec oligoanurie de durée évaluée en moyenne à 16 ± 6 jours [16].
Les risques en seraient l’hyperkaliémie et le sepsis (infections à Gram négatifs) [17]. L’épuration
extra rénale permet de dépasser cette phase et la récupération est entière.
2.3
Séquelles des électrisations
A distance d’une électrisation, les perturbations principales sont neurologiques et sensorielles ; leur
développement est souvent lent et insidieux [18], il est difficile de les diagnostiquer avant un délai ;
par ailleurs les handicaps fonctionnels sont liés aux conséquences des brûlures malgré la chirurgie
plastique et réparatrice et la rééducation fonctionnelle.
2.3.1 Séquelles neurologiques et psychologiques
2.3.1.1-Le syndrome post commotionnel après électrisation ressemble fort à celui qui fait suite à un
traumatisme crânien. Céphalées, vertiges, troubles du sommeil et de la mémoire, troubles
intellectuels et du caractère peuvent être associés à un état dépressif, une asthénie
physique, psychique et sexuelle.
•
Les images d’IRM montrant une atrophie corticale sont un argument pour l’organicité de ce
syndrome.
•
La survenue d’un syndrome post traumatique (PTSD) chez certains patients et non d’autres
a fait rechercher les facteurs de risque [19] : sur un échantillon de 73 patients suivis après
accident électrique, le risque de PTSD est significativement associé à l’expérience de nonlâcher, au fait d’avoir été éjecté, à la perte ou à l’altération de conscience au moment de
l’événement et à l’amnésie.
•
Les tests des altérations cognitives sont utiles en raison de l’apparition retardée des troubles
[20] : une équipe a montré le déclin des résultats entre 2 séries de tests effectués à 6 et 56
mois d’un accident sous haute tension.
2.3.1.2-Les atteintes cérébrales :
•
Les signes de localisation sont souvent liés à des phénomènes vasculaires ; une quadriplégie
spastique avec retard mental sévère, par exemple a été décrite chez un garçon de 12 ans
après un accident à haute tension qui l’avait laissé stuporeux, brûlé à 25% ; l’IRM montrait
une hémorragie thalamique droite ; 16 mois plus tard, après une récupération lente, il
présente une hémiparésie gauche modérée et son quotient intellectuel est à 71. [21]
•
L’épilepsie est exceptionnelle ; ont été décrites des clonies [22], une encéphalopathie
épileptique (Ohtahara syndrome) chez 2 enfants dont les mères avaient été électrisées
pendant leur grossesse [23].
•
Un syndrome choréo-athétosique peut apparaître après un délai de plus d’un an.
2.3.1.3-Les atteintes médullaires :
•
Elles sont essentiellement traumatiques par projection et chute ;
•
L’action directe du courant serait responsable d’une atteinte progressive de la corne
antérieure avec amyotrophie spinale : la fédération de neurologie de Montpellier [24]
rapporte 5 cas d’atteinte spinale retardée qui ont commencé en moyenne 44 mois après
l’accident, 4 progressent lentement et une s’améliore progressivement.
•
Le niveau de la lésion est difficile à déterminer : dans un cas de paraparésie spastique avec
amnésie [25], une hyperdensité apparaît au putamen droit eu T2 et les vitesses de conduction
sont normales en périphérie et allongées pour un passage central (de membre inférieur à
membre supérieur).
2.3.1.4-Les neuropathies périphériques
Les douleurs des nerfs périphériques et des plexus sont persistantes : il s’agit :
•
d’une atteinte directe
•
de douleur de désafférentation après amputation
•
de compression : pour 3 cas de neuropathie périphérique sans brûlure [26] la chirurgie a
montré une fibrose péri neurale compressive liée à l’importante production de chaleur dans
les régions de petite section.
2.3.2 Séquelles sensorielles
Les atteintes oculaires sont multiples : photophobie, larmoiement, hyperhémie conjonctivale,
blépharospasme, kératite. Le fond d’œil peut objectiver des brûlures rétiniennes maculaires. La
lampe à fente peut révéler des vacuoles sous-capsulaires (à distinguer des vacuoles des cataractes
congénitales) annonce d’une cataracte d’origine électrique. La cataracte, atteinte la plus fréquente,
apparaît dans un délai de 4 à 6 mois. Elle siège du côté du passage du courant ; beaucoup plus
rarement elle peut être bilatérale en cas de contact main/main. Une maculopathie avec dénaturation
thermique des pigments de l’épithélium de la rétine a été décrite secondaire à un accident sous haute
tension [27].
Les atteintes cochléovestibulaires s’accompagnent de déficit auditif ou de troubles de l’équilibre.
Des tableaux disparates associent atteintes sensorielles et déficit neurologique [28].
2.3.3 Séquelles des brûlures
Les destructions tissulaires extensives des brûlures nécessitent souvent des gestes chirurgicaux
répétés et des amputations. Les conséquences sont lourdes, personnelles, professionnelles et
familiales ; lors d’une présentation non publiée de 12 dossiers de brûlés par HT, l’orateur signalait
11 divorces dans les suites post accidentelles !
Ce catalogue des effets immédiats et des conséquences des électrisations ne saurait être exhaustif ;
il cherche à donner un aperçu de la multiplicité et de la variété des tableaux pathologiques qui
peuvent être vus après un accident électrique.
2.3.4 Séquelles endocriniennes
Une hypothyroïdie et un diabète transitoires ont été observés [29]. Le choc électrique a démasqué
un diabète sucré chez un garçon [30] : aglycosurique dans les premières 24 heures, porteur
d’anticorps anti-îlots, il a développé rapidement un diabète par la suite.
3
Cas particuliers
3.1
Accidents dus à la foudre
Ce phénomène naturel, mettant en jeu des tensions et intensités considérables, reste imparfaitement
connu. Le plus souvent, l’essentiel du courant de la foudre passe à l’extérieur du corps, par
ionisation de l’air autour de lui. Cet arc électrique peut faire apparaître une image arborescente en
feuille de fougère à son point d’arrivée sur la peau, griller poils et cheveux et faire fondre les bijoux.
La part du courant qui traverse le corps peut toucher l’encéphale, le cœur, les nerfs, les muscles et
les vaisseaux (spasme ou thrombose) provoquant une ischémie secondaire. Le rôle de la libération
de radicaux libres a été discuté [31].
L’atteinte peut être fonctionnelle rapidement régressive ou plus grave ne régressant que lentement
et souvent incomplètement. Charcot a décrit un exemple de déficit régressif appelé
« kéraunoparalysie »lors d’un foudroiement collectif dans une église où tous les assistants ont perdu
connaissance ; ceux qui étaient debout sur les dalles de pierre ont eu les membres inférieurs
paralysés pendant quelques minutes à quelques heures ; ceux qui étaient sur une estrade, isolés du
sol, en ont été indemnes [32].
La foudre s’accompagne d’un photo et d’un barotraumatisme par dilatation de la colonne d’air sous
l’effet de l’augmentation brutale de température et de pression : la rupture du tympan et les brûlures
du segment antérieur de l’œil sont fréquentes (conjonctivite, kératite, iridocyclite, souvent associées
à une blépharite).
Amnésie et confusion sont habituelles au décours, fréquemment suivies des troubles fonctionnels du
syndrome de stress post-traumatique.
3.2
Accidents lors de l’emploi médical de l’électricité
Des accidents peuvent survenir au cours d’activités thérapeutiques utilisant incorrectement
l’électricité :
3.3
•
Lors de diathermie, une énergie trop importante ou un temps trop long peuvent être
responsables de brûlure compliquée d’atteintes vasculaires.
•
Des dispositifs de différentiels de haute sécurité sont en place dans les salles de réanimation
ou d’opération ; ils veillent à ce que le courant des multiples appareils qui entourent les
patients, aux circuits non vitaux, ne viennent pas au contact du corps : exemple, la sécurité
de plaque pour les bistouris électriques. La fréquence du courant employé pour le bistouri
électrique est de l’ordre du Méga Hz, ce qui, permet de s’affranchir du risque de fibrillation
•
La sismothérapie pouvait être à l’origine de lésions traumatiques avant l’emploi concomitant
des méthodes de curarisation ; une récente conférence de consensus en a précisé les
modalités.
•
Le choc électrique pour réduire une fibrillation auriculaire pourrait déclencher une
fibrillation ventriculaire : ce risque est prévenu depuis l’asservissement du défibrillateur au
complexe QRS.
Tortures électriques
Dans les dernières décennies, l’électricité a été employée au cours de conflits ou par des
gouvernements totalitaires : peu d’articles rapportent les interrogatoires ou examens de personnes
qui allèguent l’exposition à des tortures électriques dans des circonstances politiques.
La fragilisation des victimes est souvent préparée par une mise en condition : isolement,
confinement solitaire, maintien d’un bandeau, menaces [33], coups, simulacre d’exécution [34].
La localisation des points d’impact est souvent inhabituelle et donne l’éveil quand ces victimes sont
examinées : une atteinte bilatérale de la cornée [35], des cicatrices chéloïdes pigmentées des oreilles
[36] en sont des exemples. Dans une revue sur 5 ans, les doléances intéresseraient surtout les
articulations et le tractus gastro-intestinal [37].
Il s’agit généralement de personnes jeunes, par ailleurs en bonne santé et entourées des soins d’une
bonne éducation avant qu’elles ne soient brutalement appréhendées. Les victimes souffrent de maux
de tête, de troubles cardio-pulmonaires variés, de douleurs musculaires, de dyspepsie ; de labilité
émotionnelle, de troubles de concentration, de difficulté à lire ; de perturbation du sommeil,
cauchemar, défauts de mémoire [33].
En contraste avec ces plaintes multiples, l’examen physique montre peu de chose : les modalités
d’emploi de l’électricité cherchent à laisser peu de traces, en mouillant la peau par exemple, pour en
réduire la résistance. Scarification, fracture, dent cassée sont à rechercher. La résonance magnétique
peut être utile à la recherche de lésion profonde.
Les perturbations psychologiques sont durables, de la dépression au comportement taciturne, sidéré.
Dans un but non de torture mais de contrainte des dispositifs électriques sont parfois employés dans
des implications légales : contrôle de la foule, immobilisation de suspects menaçants [38].
Dans trois états des USA, la chaise électrique est le mode légal de la peine capitale.
Rechercher s’il y a eu ou non sévices utilisant l’électricité reste souvent un problème difficile.
Conclusion
Les accidents d’électrisation sont relativement peu fréquents mais potentiellement dévastateurs ;
leurs atteintes multiples sont responsables d’une morbidité et d’une mortalité importantes. La
plupart des accidents concernant les adultes surviennent au travail tandis ou lors de loisirs . Les
accidents électriques par la foudre (une dizaine en moyenne par an en France) présentent quelques
caractéristiques particulières et sont les plus grands pourvoyeurs de mortalité des accidents de
l’électricité.
La sévérité des atteintes dépend de l’intensité du courant électrique (déterminée par la tension de la
source et la résistance de la victime) , du trajet qu’il emprunte à travers le corps et de la durée du
contact avec la source de courant. La mort immédiate peut survenir essentiellement par fibrillation
ventriculaire, soit beaucoup plus rarement par arrêt respiratoire central ou par tétanisation du
diaphragme.
La présence de brûlures sévères, commune en haute tension, la nécrose myocardique, le niveau
d’altération du système nerveux et les multiples complications déterminent la morbidité consécutive
et le pronostic à court et long terme.
Il n’y a pas de traitement spécifique et la prise en charge est symptomatique. Les services de soins
intensifs (SAMU et réanimations) et les services de brûlés ont amélioré le devenir. La prévention
reste la meilleure voie pour réduire la prévalence et la sévérité des accidents électriques.
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Accidents d’électrisation.
- 20 -
Figure 1 : schéma des risques mortels de l’électricité
Basse tension
Asphyxie – mort apparente
Ventilatoire
Circulatoire
périphérique
Tétanisation du
diaphragme
centrale
périphérique
Fibrillation
Ventriculaire
Haute tension
Brûlures
Fibrillation
Ventriculaire
Accidents d’électrisation.
- 21 -
Figure 2 : tétanisation musculaire
I max
ondes de contraction fusionnées
enregistremen
t
mécanique
du muscle
squelettique
PA suivant
la fréquence
de
stimulation
stimulation
Accidents d’électrisation.
- 22 -
Figure 3 : électrophysiologie cardiaque
tension
Seuil
d’excitation
Diastolique
+ 20 mV
0 mV
Polarisatio
n
cellulaire
- 90 mV
EC
G
systol
e
PRA
0
300
PRR
500
PSN
600
750
Période réfractaire relative
Phase d’hyperexcitabilité cellulaire
temps ms
Accidents d’électrisation.
- 23 -
Figure 4 : zones des effets des courants alternatifs 50-60 Hz sur les adultes
Temps de passage du courant
T (ms)
10000
1000
1
2
3
4
5
100
mA
10
0,1
0,5 1
10
100
1000
10000
intensité du courant
traversant le corps
Accidents d’électrisation.
Photo N°1 : point de contact électrique
Photo N° 2 : aponévrotomies
- 24 -