Le monoxyde de carbone : pourquoi
ne pas le sentir est le plus grand danger ?
Pas de couleur. Pas d'odeur. Pas de goût non plus. Pas de fumée. Sans détecteur, nos sens sont donc totalement incapables de détecter sa présence. Pire encore, ce gaz commence par priver sa victime de la capacité même de décider de fuir. Ce n'est pas qu'on ne le remarque pas : on est rendu incapable de le remarquer.
Une nuit d'hiver. Dans une pièce chauffée par un poêle à pétrole, vous regardez la télévision. Le vent souffle fort à l'extérieur, alors les fenêtres restent fermées. La ventilation est coupée. Plusieurs heures passent.
Un mal de tête vous vient, sans raison apparente. Une fatigue légère. Vous pensez : « je dois être fatigué », « je sens venir un rhume ». Et en effet, les symptômes ressemblent beaucoup à ceux d'un rhume. Personne ne s'inquiète.
Puis vous commencez à somnoler. La somnolence est elle-même un symptôme, mais la capacité de le reconnaître s'est déjà affaiblie.
Pendant tout ce temps, la pièce se remplit de monoxyde de carbone. Sans que les yeux ni le nez ne perçoivent quoi que ce soit.
Sans couleur, sans odeur, sans goût. Le gaz de ville et le propane reçoivent une odeur ajoutée intentionnellement, mais pas le monoxyde de carbone. L'être humain n'a aucun moyen de le détecter : seul un détecteur peut le faire.
Les premiers symptômes sont le mal de tête, la fatigue, la somnolence. C'est-à-dire que la capacité même de penser « c'est anormal, il faut fuir » est la première à s'émousser. On perd le jugement avant même de s'effondrer.
Ces deux phénomènes se combinent, et c'est ainsi que l'intoxication au monoxyde de carbone se produit : « quand on s'en rend compte, on ne peut plus bouger ». Voyons cela en détail.
Raison 1 : il détourne le « transporteur d'oxygène » du corps
Nous pouvons respirer parce que les globules rouges de notre sang transportent l'oxygène partout dans le corps. Cette fonction de transport est assurée par une protéine à l'intérieur des globules rouges : l'hémoglobine.
L'hémoglobine dispose d'un siège où l'oxygène vient se fixer. Elle le charge dans les poumons et le relâche doucement là où il est nécessaire. Cette capacité à « se lier faiblement et se libérer facilement » est absolument essentielle à son rôle de transporteur.
Or le monoxyde de carbone se fixe sur ce même siège, bien plus fortement que l'oxygène. Cette force est souvent citée comme étant plus de 200 fois supérieure à celle de l'oxygène.
Résultat : même une infime quantité de monoxyde de carbone dans l'air suffit à occuper les sièges les uns après les autres. Et une fois fixé, il ne se détache guère. Les poumons fonctionnent normalement, la respiration ne semble pas gênée, mais l'oxygène n'arrive plus au corps.
La sensation d'« essoufflement » vient principalement d'une augmentation du dioxyde de carbone dans le sang. Or dans l'intoxication au monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone continue d'être évacué normalement.
Autrement dit, le corps manque d'oxygène, mais aucune alarme de « suffocation » ne sonne. On n'éprouve pas cette sensation violente de « besoin de respirer » comme sous l'eau. On s'endort donc, tout simplement.
Raison 2 : on en respire autant, où qu'on se trouve dans la pièce
Le chlore, traité dans un précédent article, est plus lourd que l'air et s'accumule au sol. Le monoxyde de carbone, lui, fait presque exactement le même poids que l'air.
Il ne se concentre donc ni en haut ni en bas. Il se répand uniformément dans toute la pièce. Des stratégies comme « rester debout, ça va » ou « se réfugier en hauteur » ne fonctionnent pas. Il passe aussi par les interstices des portes vers les pièces voisines.
Pas le moindre indice.
Où survient-il ?
Le monoxyde de carbone naît lorsqu'une combustion manque d'oxygène. On appelle cela une combustion incomplète. Autrement dit, utiliser du feu dans une pièce fermée peut en produire, quel que soit le combustible.
- Poêle à pétrole ou à gaz dans une pièce fermée. Pendant le sommeil surtout, il devient impossible de fuir
- Braise, réchaud à gaz portable ou brûleur dans une tente ou en bivouac en voiture. Les espaces exigus sont les plus dangereux. « C'est un peu ouvert, donc ça va » ne suffit pas
- Voiture dont le pot d'échappement est enseveli sous la neige. Les gaz d'échappement refluent dans l'habitacle. En cas d'immobilisation, commencez par dégager la zone autour du pot d'échappement
- Groupe électrogène utilisé à l'intérieur, dans un garage ou sous un auvent. Des accidents se répètent lors de coupures de courant. Un groupe électrogène doit toujours être utilisé en extérieur, dans un espace dégagé
- Combustion incomplète d'un chauffe-eau. Elle survient quand la sortie d'évacuation est bouchée ou que l'arrivée d'air est insuffisante
- Cuisson au charbon de bois ou braséro sans ventilation
Un des rares indices perceptibles : la couleur de la flamme. Si une flamme de gaz vacille en orange ou rougeâtre au lieu de bleu, si de la suie se forme, ou si le verre ou le mur noircit, suspectez une combustion incomplète.
Que faire ?
- Au moindre mal de tête, nausée ou fatigue, sortir immédiatementC'est précisément quand on pense « c'est peut-être un rhume » qu'il faut agir. Si plusieurs personnes dans la même pièce se sentent mal en même temps, ou si l'animal de compagnie semble abattu, suspectez fortement une intoxication. Respirer de l'air extérieur passe avant toute recherche de la cause.
- Ouvrir fenêtres et portes pour ventiler, et arrêter le feuMais votre propre évacuation vient en premier. Ne vous précipitez pas directement dans une pièce où quelqu'un est inconscient. Retenez votre respiration, ouvrez la fenêtre, et sortez immédiatement. Des sauveteurs s'effondrant à leur tour sont un accident fréquent.
- Appeler les secours. Consulter un médecin même en cas de symptômes légersConsultez même si « ça va mieux depuis que je suis sorti ». Des troubles de la mémoire ou moteurs peuvent apparaître plusieurs jours à plusieurs semaines après une récupération apparente. Lors du transport, précisez ce qui brûlait et depuis combien de temps.
Puisque nos sens ne peuvent pas le détecter, il n'y a pas d'autre choix que de s'en remettre à une machine. Un détecteur de monoxyde de carbone (détecteur de CO) coûte quelques milliers de yens.
- Au Japon, l'installation d'un détecteur d'incendie résidentiel est obligatoire, mais le détecteur de CO ne l'est pas. Les détecteurs de fumée ne détectent pas le monoxyde de carbone : il faut un appareil séparé
- Placez-le dans la pièce où se trouve l'appareil de combustion et dans la chambre. Comme le monoxyde de carbone pèse presque autant que l'air, la hauteur d'installation importe peu (suivez tout de même les instructions du fabricant)
- Vérifiez les piles et la durée de vie (souvent 5 à 10 ans). Un détecteur dont la durée de vie est dépassée équivaut à ne pas en avoir
- Un modèle portable est utile en camping, en bivouac en voiture, ou lors de l'usage d'un groupe électrogène pendant une coupure de courant
Ce qu'on peut vérifier dans sa cuisine (sans aucun danger)
- Allumez la cuisinière à gaz et observez la couleur de la flamme. Normalement, elle est d'un bleu limpide
- Vérifiez l'absence de suie sous la casserole. Un noircissement est le signe d'une combustion incomplète
- Vérifiez aussi que le brûleur n'est pas encrassé et que l'arrivée d'air n'est pas poussiéreuse
Une flamme bleue indique que le combustible se mélange suffisamment à l'oxygène et brûle complètement. Une flamme orange signale un manque d'oxygène, une situation propice à la production de monoxyde de carbone. L'orange d'une bougie ou d'un feu de camp a la même origine (des particules de carbone non entièrement brûlées qui brillent), ce qui signifie aussi qu'une ventilation est nécessaire en intérieur.
En résumé
Le monoxyde de carbone n'est pas seulement redoutable par sa toxicité. Sa dangerosité tient à une structure où aucune alarme ne se déclenche jamais : ① il échappe à nos sens, ② il ne provoque pas d'essoufflement, ③ on en respire autant partout dans la pièce, ④ il prive la victime de sa capacité à décider de fuir avant toute autre chose.
Nos sens ne peuvent pas le détecter.
Alors installez un détecteur.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules chimiques et liens avec les programmes scolairesDu niveau collège à des sujets encore en recherche, le niveau de chaque partie est indiqué
- Collègeprogramme de sciences du collège
- Lycéeprogramme de « chimie générale » / « biologie générale » du lycée
- Lycée+programme de « chimie » / « biologie » de spécialité, ou contenu approfondi/encadré du manuel
- Universitécontenu universitaire spécialisé (toxicologie, biochimie), non enseigné au lycée
- Recherchesujet encore à l'étude, pas même enseigné comme acquis à l'université
CollègeVocabulaire, et pourquoi ce gaz apparaît
- Combustion complète : quand l'oxygène est suffisant. Le carbone devient du dioxyde de carbone (CO2). C + O₂ → CO₂
- Combustion incomplète : quand l'oxygène manque. Le carbone n'est oxydé qu'à moitié, produisant du monoxyde de carbone (CO). 2C + O₂ → 2CO
- Monoxyde de carbone (CO) : gaz sans couleur, sans odeur, sans goût. Sa masse molaire de 28 est presque identique à celle moyenne de l'air (environ 29), ce qui explique sa diffusion uniforme dans une pièce.
- Hémoglobine : protéine présente dans les globules rouges, qui transporte l'oxygène. Elle contient du fer en son centre, où l'oxygène se fixe.
- Carboxyhémoglobine (CO-Hb) : hémoglobine liée au monoxyde de carbone. Son pourcentage dans le sang sert d'indicateur de gravité de l'intoxication.
À noter : le gaz de ville et le propane reçoivent une odeur ajoutée intentionnellement (un agent odorisant) pour qu'on remarque les fuites. Le monoxyde de carbone, lui, naît sur place comme résultat de la combustion : on ne peut pas lui ajouter d'odeur à l'avance. Cette différence se traduit directement en différence de danger.
LycéeVérifions par le calcul : pourquoi 0,02% suffit-il à mettre la vie en danger ?
Ce qui rend le monoxyde de carbone redoutable, c'est qu'il agit même à très faible concentration. On peut chiffrer ce seuil par le calcul.
Occupation des sièges ＝ rapport des quantités ÷ rapport d'affinité
| Rapport des quantités | Combien chaque gaz est présent dans l'air, l'un par rapport à l'autre |
| Rapport d'affinité | Le monoxyde de carbone se fixe environ 200 à 250 fois plus facilement que l'oxygène |
| Siège | Le site de liaison sur l'hémoglobine du sang |
L'oxygène et le monoxyde de carbone se disputent le même emplacement sur l'hémoglobine. Celui qui est le plus abondant a l'avantage, mais celui qui se fixe le mieux a aussi l'avantage. C'est un bras de fer entre ces deux facteurs, donc on divise.
C'est là que le « 250 fois » entre en jeu. Ce chiffre signifie que même 250 fois moins abondant, le monoxyde de carbone peut faire jeu égal.
| Oxygène dans l'air | environ 21% ＝ 210000 ppm |
| Monoxyde de carbone | 200 ppm (0,02%), comme hypothèse |
| Rapport des quantités (l'oxygène est combien de fois plus abondant) | 210000 ÷ 200 ＝ 1050 fois |
| On divise par le rapport d'affinité | 1050 ÷ 250 ＝ 4,2 |
| Rapport des sièges (oxygène contre monoxyde de carbone) | 4,2 contre 1 |
| Le total fait | 4,2 ＋ 1 ＝ 5,2 |
| Part des sièges pris par le monoxyde de carbone | 1 ÷ 5,2 ≒ 0,19 (environ 19%) |
Un gaz présent à seulement 0,02% dans l'air s'empare d'environ un cinquième de la capacité de transport du sang. Avec une concentration de deux dix-millièmes seulement.
※ Ceci est un ordre de grandeur une fois l'équilibre atteint après un temps suffisant. En réalité, cela varie beaucoup selon la durée d'exposition, la profondeur de la respiration et les différences individuelles, et le rapport d'affinité lui-même varie selon les sources.
Une capacité de transport réduite de 20%, c'est un peu comme si on vous avait retiré 20% de votre sang. Au repos, cela peut passer inaperçu, mais à l'effort, cela devient insuffisant.
Et c'est là que se superpose la propriété la plus dangereuse de cet accident.
- Ni couleur, ni odeur, ni goût. Le seul indice possible est un changement de l'état du corps
- Les premiers symptômes sont le mal de tête, la fatigue, la somnolence. On pense « je suis fatigué, reposons-nous un peu »
- En s'allongeant pour se reposer, on ne bouge plus, et on continue donc à inhaler le gaz
- Le jugement lui-même s'effondre en premier. La capacité même de penser à fuir disparaît
Le calcul indique « une baisse de 20% », mais ce qui se produit réellement, c'est « une baisse de 20% dont on ne se rend jamais compte ». Le détecteur est nécessaire précisément parce que nos sens sont totalement incapables de percevoir cet adversaire.
Le monoxyde de carbone apparaît lorsque la combustion se produit avec un manque d'oxygène. On peut aussi calculer la quantité d'oxygène nécessaire.
| Combustion du composant principal du gaz de ville | pour 1 unité de combustible, il faut 2 unités d'oxygène |
| Proportion d'oxygène dans l'air | environ 21% ＝ 0,21 |
| Quantité d'air nécessaire | 2 ÷ 0,21 ≒ 9,5 fois |
Il faut environ 10 fois le volume d'air par rapport au combustible. Brûler, c'est consommer cette quantité d'air.
Une pièce fermée, une sortie d'échappement bouchée par la neige, une tente, un garage. Quand le renouvellement de l'air devient insuffisant, la combustion ne s'arrête pas en cours de route : elle continue, mais de façon incomplète. C'est alors que naît le monoxyde de carbone.
Si la flamme s'éteint, tout s'arrête ; mais le plus dangereux, c'est quand elle continue de « brûler incomplètement » sans s'éteindre. Dans une chaleur et une lumière sans rien de visiblement anormal, le calcul du point ② continue de progresser.
| Quelques dizaines de ppm | mal de tête possible sur une longue exposition |
| Environ 200 ppm | mal de tête, nausées en quelques heures |
| Quelques centaines à 1 000 ppm | risque de trouble de la conscience en peu de temps |
| Plusieurs milliers de ppm et plus | danger vital en peu de temps |
※ Les effets dépendent de la combinaison concentration/durée, et les différences individuelles sont importantes. Les femmes enceintes, les personnes atteintes de maladies cardiaques ou pulmonaires, et les nourrissons seraient affectés à des concentrations plus basses.
LycéeLycée+Un autre dommage, moins connu
Le mal causé par le monoxyde de carbone ne se limite pas à « voler le siège ». L'hémoglobine possède quatre sièges, et ils coopèrent entre eux lors de la libération de l'oxygène (c'est pourquoi la courbe de dissociation de l'oxygène a une forme en S).
Quand le monoxyde de carbone occupe une partie des sièges, l'oxygène fixé sur les sièges restants devient plus difficile à libérer là où il est nécessaire. En termes de biologie, la courbe de dissociation de l'oxygène se décale vers la gauche. Autrement dit, on transporte moins d'oxygène, et en plus on ne peut plus le livrer à destination. Un double obstacle.
C'est pourquoi mesurer seulement « la quantité d'oxygène dans le sang » peut faire passer le danger inaperçu. Le fait que l'oxymètre de pouls, porté au doigt, puisse afficher une valeur proche de la normale lors d'une intoxication au monoxyde de carbone est lié à ce phénomène.
UniversitéIl perturbe aussi au niveau cellulaire
On sait que le monoxyde de carbone se fixe aussi sur une enzyme de la chaîne respiratoire des mitochondries (la cytochrome c oxydase), et pas seulement sur l'hémoglobine. Autrement dit, même quand l'oxygène parvient à destination, son utilisation elle-même est entravée.
Il se fixe également sur la myoglobine, qui stocke l'oxygène dans les muscles. On pense que c'est pour cette raison que l'atteinte du muscle cardiaque pose problème.
Le traitement consiste à faire inhaler de l'oxygène à forte concentration pour chasser le monoxyde de carbone. Une méthode plus intensive, l'oxygénothérapie hyperbare, consiste à faire respirer de l'oxygène pur dans un environnement pressurisé, ce qui permettrait de réduire fortement le temps nécessaire pour l'évacuer.
RechercheCe qui n'est pas encore tranché
- On ne sait pas encore si l'oxygénothérapie hyperbare réduit réellement les séquelles. Plusieurs essais randomisés contrôlés ont été menés, mais leurs résultats ne concordent pas. Certains essais montrent un effet, d'autres aucune différence, et les comparaisons directes sont difficiles car les critères de sélection des patients et le moment du traitement diffèrent. Le débat continue sur quels patients traiter, et à quel moment.
- On ne sait pas prédire qui développera des troubles neurologiques retardés. Après une guérison apparente, des troubles de la mémoire, une apathie ou des symptômes parkinsoniens peuvent apparaître plusieurs jours à plusieurs semaines plus tard. Mais il n'existe pas de méthode établie pour distinguer à l'avance qui en sera atteint et qui ne le sera pas. On sait aussi que le taux de carboxyhémoglobine dans le sang ne correspond pas bien à la gravité des séquelles.
- En réalité, le corps produit lui-même du monoxyde de carbone. Une enzyme qui décompose l'hème (l'hème oxygénase) génère en permanence une quantité infime de monoxyde de carbone, et l'on découvre qu'il agit comme messager, relâchant les vaisseaux sanguins ou freinant l'inflammation. Un gaz connu comme un poison se révèle utile à l'intérieur du corps. Des recherches sont en cours sur des médicaments exploitant cette propriété (des composés libérant une petite quantité de monoxyde de carbone à un endroit précis), mais aucun n'est encore arrivé sur le marché.
- Les effets d'une exposition prolongée à faible concentration restent eux aussi flous. On continue d'étudier dans quelle mesure une combustion incomplète chronique dans un logement, ou une exposition chronique dans une zone à fort trafic, affecte le système cardiovasculaire et nerveux.
Ce qui ressemble à un « poison simple » recèle en fait encore beaucoup d'inconnues. C'est justement pour cela qu'il est bien plus décisif de prévenir son apparition et le détecter rapidement que de compter sur le traitement.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Section de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences・combustion et oxygène／propriétés des gaz／respiration humaine | Combustion incomplète, couleur de la flamme, fonction des globules rouges |
| Lycée | Chimie générale・équations de réaction／quantité de matière | Équations de combustion complète et incomplète, masse molaire 28 et comparaison à l'air |
| Lycée | Biologie générale・sang et hémoglobine | Transport de l'oxygène, comparaison des affinités de liaison |
| Lycée+ | Biologie・courbe de dissociation de l'oxygène／chimie・équilibre chimique | Décalage de la courbe vers la gauche, force de liaison et équilibre |
| Université | Biochimie・toxicologie・médecine d'urgence | Action sur la chaîne respiratoire mitochondriale, oxygénothérapie hyperbare |
| Recherche | Médecine d'urgence・biologie moléculaire (non résolu) | Efficacité de l'oxygénothérapie hyperbare, prédiction des troubles neurologiques retardés, monoxyde de carbone produit par le corps |
| ― | Prévention des risques・éducation à la sécurité | Sortir → ventiler → appeler les secours, détecteur de CO, prévention des accidents de sauvetage |
- Agence des pompiers du ministère des Affaires intérieures et des Communications du Japon (総務省消防庁) et divers centres de secours, mises en garde sur l'intoxication au monoxyde de carbone (appareils de chauffage, groupes électrogènes, conduite à tenir en cas d'immobilisation d'un véhicule).
- Centre japonais d'information sur les intoxications (公益財団法人 日本中毒情報センター), informations sur les intoxications au monoxyde de carbone.
- U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC), Carbon Monoxide Poisoning (symptômes, ordres de grandeur de concentration, recommandations sur les détecteurs).
- Weaver, L. K. et al., Hyperbaric oxygen for acute carbon monoxide poisoning, New England Journal of Medicine 347, 2002, et d'autres essais cliniques sur l'oxygénothérapie hyperbare (résultats divergents).
- Motterlini, R. & Otterbein, L. E., The therapeutic potential of carbon monoxide, Nature Reviews Drug Discovery 9, 728–743, 2010 (monoxyde de carbone produit par le corps et son rôle physiologique).
- Organisme national d'évaluation technologique des produits (NITE, 独立行政法人 製品評価技術基盤機構), cas d'accidents liés aux appareils de combustion et mises en garde.
※ Les rapports d'affinité et la correspondance entre concentration et symptômes varient selon les conditions de mesure. Cet article présente les ordres de grandeur généralement cités.
※Cet article est une explication générale destinée à prévenir les accidents. En cas de malaise, ne vous fiez pas à votre propre jugement : quittez les lieux, puis appelez les secours ou un établissement médical, et suivez les instructions des pompiers et du personnel médical. Pour l'inspection et l'installation d'appareils de combustion, suivez toujours le mode d'emploi ainsi que les conseils du revendeur ou de l'installateur. Les valeurs chiffrées indiquées ici sont des ordres de grandeur destinés à comprendre le mécanisme.