Déjà en 2005, une thèse expérimentale (étude croisée randomisée) a démontré que le port de masques chirurgicaux chez le personnel médical en bonne santé (15 sujets, 18-40 ans) entraîne des effets physiques mesurables avec des valeurs de PtcCO2 élevées de manière transcutanée après 30 minutes [13]. Ici, pour le changement significatif (p<0,05) des gaz du sang vers l’hypercapnie, toujours dans les limites, le rôle du volume de l’espace mort et d’une rétention de CO2 comme cause a été discuté. Les masques élargissent l’espace mort naturel (nez, gorge, trachée, bronches) à l’extérieur, au-delà de la bouche et du nez. L’augmentation expérimentale du volume de l’espace mort pendant la respiration accroît la rétention du dioxyde de carbone (CO2) au repos et pendant l’exercice, et augmente en conséquence la pression partielle du dioxyde de carbone pCO2 dans le sang (p<0,05) [14].

Outre l’augmentation de la réinspiration de dioxyde de carbone (CO2) due à l’espace mort, les scientifques discutent également de l’infuence de la résistance respiratoire accrue lors de l’utilisation de masques [15-17].

Selon les données scientifiques, les porteurs de masques dans leur ensemble présentent des changements physiologiques visiblement fréquents, typiques, mesurables, liés au port du masque. Lors d’une récente détermination de la teneur en gaz pour l’oxygène (mesuré en O2 %) et le dioxyde de carbone (mesuré en CO2 ppm) dans l’air sous une protection bucco-nasale chez 8 sujets, une étude d’intervention a montré une disponibilité d’oxygène plus faible même au repos sous les masques que sans les masques. Un analyseur de gaz multi-rae a été utilisé pour les mesures (RaeSystems®) (Sunnyvale, Californie CA, États-Unis). Au moment de l’étude, l’appareil était l’analyseur de gaz en temps réel multivariable portable le plus avancé, qui est également utilisé dans la médecine de sauvetage et les urgences opérationnelles. La concentration absolue d’oxygène (O2-vol%) dans l’air sous les masques a été signifcativement réduite (-12,4 vol% O2 en termes absolus, statistiquement significatif à p<0,001) avec 18,3% dans l’ensemble contre 20,9% dans l’air ambiant. Dans le même temps, sous les masques – une valeur critique pour la santé – une concentration de dioxyde de carbone (CO2 vol%) augmentée d’un facteur 30 par rapport à l’air ambiant normal était mesurable (14162 ppm avec masque par rapport à 464 ppm sans masque, statistiquement significatif avec p<0.001) [18].

Ces phénomènes sont responsables d’une augmentation statistiquement significative du taux de dioxyde de carbone (CO2) sanguin chez les porteurs de masque [19,20], mesurable d’une part par voie transcutanée via une augmentation de la valeur de la PtcCO2 [15,17,19,21,22], et d’autre part via une augmentation de la pression partielle de dioxyde de carbone en fin d’expiration (PETCO2) [23,24], ou via la pression partielle artérielle de dioxyde de carbone (PaCO2) [25].

Outre l’augmentation du taux de dioxyde de carbone (CO2) dans le sang du porteur (p<0,05) [13,15,17,19,21-28], une autre conséquence des masques qui a souvent été démontrée expérimentalement est une diminution statistiquement significative de la saturation en oxygène du sang (SpO2) (p<0,05) [18,19,21,23,29-33]. Une diminution de la pression partielle en oxygène du sang (PaO2), accompagnée d’une augmentation de la fréquence cardiaque (p<0,05) [15,23,29,30,34] et d’une augmentation de la fréquence respiratoire (p<0,05) [15,21,23,35,36] a également été documentée.

Une augmentation mesurable et statistiquement significative de la fréquence du pouls (p<0,05) et une diminution de la saturation en oxygène SpO2 après la première (p<0,01) et la deuxième heure (p<0,0001) sous un masque (chirurgical) jetable ont été rapportées par des chercheurs dans une étude d’intervention au masque qu’ils ont menée sur 53 neurochirurgiens en activité [30].

Dans une autre étude expérimentale (étude comparative), les masques chirurgicaux et N95 ont provoqué une augmentation significative de la fréquence cardiaque (p<0,01) et une sensation d’épuisement correspondante (p<0,05) chez 10 volontaires sains des deux sexes après seulement 90 minutes de port pendant une activité physique, accompagnée d’une sensation de chaleur (p<0,0001) et de démangeaisons (p<0,01) avec mouillage de la protection bucco-nasale (p<0,0001) [35]. La pénétration de l’humidité a été déterminée par des capteurs en évaluant les logs (SCXI-1461, National Instruments, USA).

Ces phénomènes ont pu être reproduits dans une autre expérience utilisant des masques chirurgicaux sur 20 sujets sains. Les sujets masqués ont présenté une augmentation statistiquement signifcative des fréquences cardiaque (p<0,001) et respiratoire (p<0,02), accompagnée d’une augmentation également transcutanée statistiquement signifcative de la valeur de la PtcCO2 (p<0,0006), et se sont plaints de difficultés respiratoires pendant l’exercice physique [15].

La réinhalation accrue de dioxyde de carbone (CO2) provenant de l’augmentation du volume de l’espace mort chez les porteurs de masque peut déclencher par réflexe une augmentation de l’activité respiratoire avec un travail musculaire accru et, par conséquent, une augmentation de la demande et de la consommation d’oxygène [17]. Il s’agit d’une réaction aux changements pathologiques dans le sens d’un effet d’adaptation. Une baisse de la saturation en oxygène du sang (SpO2) [30] ou de la pression partielle d’oxygène du sang (PaO2) [34] induite par le masque peut à son tour intensifier les plaintes thoraciques subjectives [25,34].

Les changements documentés des gaz sanguins induits par le masque vers l’hypercapnie (augmentation des taux sanguins de dioxyde de carbone/CO2) et l’hypoxie (diminution des taux sanguins d’oxygène/O2) peuvent entraîner des effets non physiques supplémentaires tels que la confusion, la diminution de la capacité de réfexion et la désorientation [23,36-39], ainsi qu’une altération générale des capacités cognitives et une diminution des capacités psychomotrices [19,32,38-41]. Cela souligne l’importance des modifcations des paramètres des gaz du sang comme cause d’efets psychologiques et neurologiques cliniquement pertinents. Les paramètres et effets susmentionnés (saturation en oxygène, teneur en dioxyde de carbone, capacités cognitives) ont été objectivés dans une étude sur les capteurs de saturation (Semi-Tec AG, Therwil, Suisse) via une échelle d’évaluation de Borg, une échelle de Frank, une échelle de confort des appareils respiratoires de Roberge et une échelle de symptômes subjectifs au travail de Roberge ainsi qu’avec une échelle de Likert [19]. L’ECG conventionnel, la capnographie et les questionnaires sur les symptômes ont également été utilisés dans l’autre travail primaire avec la mesure des niveaux de dioxyde de carbone, du pouls et des capacités cognitives [23]. D’autres données physiologiques ont été recueillies à l’aide d’oxymètres de pouls (Allegiance, MCGaw, USA). Les plaintes subjectives ont été objectivées au moyen d’une échelle de Likert en 5 points et l’enregistrement de la vitesse motrice au moyen de transducteurs à position linéaire (Tendo-Fitrodyne, Sport Machins, Trencin, Slovaquie) [32]. Certains chercheurs ont utilisé des questionnaires standardisés et anonymes pour recueillir des données sur les plaintes subjectives associées aux masques [37].

Dans un cadre expérimental avec différents types de masques (grand public, chirurgical, N95), une augmentation significative de la fréquence cardiaque (p<0,04), une diminution de la saturation en oxygène SpO2 (p<0,05) avec augmentation de la température de la peau et des difcultés respiratoires (p<0,002) ont été objectivées chez 12 jeunes sujets sains (étudiants). En outre, les enquêteurs ont observé des vertiges (p<0,03), une apathie (p<0,05), des troubles de la pensée (p<0,03) et des problèmes de concentration (p<0,02), qui étaient également statistiquement signifcatifs sous le port du masque [29]. Selon d’autres chercheurs et leurs publications, les masques interfèrent également avec la régulation de la température, altèrent le champ visuel et la communication non verbale et verbale [15,17,19,36,37,42-45]. Les efets physiologiques mesurables, mais aussi qualitatifs, des masques mentionnés ci-dessus peuvent avoir des conséquences dans divers domaines de la médecine. La pathologie a montré que les stimuli supraliminaires dépassant les limites normales ne sont pas les seuls à avoir des conséquences sur la maladie. Les stimuli sous-seuil sont également capables de provoquer des changements pathologiques si le temps d’exposition est suffisamment long. Par exemple, la moindre pollution atmosphérique par le sulfure d’hydrogène entraîne des troubles respiratoires (irritation de la gorge, toux, absorption réduite d’oxygène) et des maladies neurologiques (maux de tête, vertiges) [46]. En outre, une exposition inférieure à un seuil mais prolongée aux oxydes d’azote et aux particules est associée à un risque accru d’asthme, d’hospitalisation et de mortalité globale [47,48]. De faibles concentrations de pesticides ont également été associées à des conséquences pathologiques, telles que des mutations, la cancérogénèse et des maladies neurologiques, chez l’homme en cas d’ingestion à long terme [49]. De même, l’apport chronique d’arsenic en dessous du seuil est associé à un risque accru de cancer [50], l’apport de cadmium en dessous du seuil à la promotion de l’insufsance cardiaque [51], l’apport de plomb en dessous du seuil à la génération d’hypertension, de troubles métaboliques rénaux et de déficience cognitive [52], ou l’apport de mercure en dessous du seuil à une défcience immunitaire et à des troubles neurologiques [53]. L’exposition subliminale aux rayons UV pendant de longues périodes est également connue pour provoquer des efets cancérigènes favorisant la mutation (notamment le cancer de la peau blanche) [54].

Les conséquences pathologiques à long terme des modifications défavorables induites par le masque sont donc à prévoir dans le cas de manifestations relativement mineures mais d’une exposition répétée sur de longues périodes, conformément au principe pathogénique susmentionné. À cet égard, les résultats statistiquement signifcatifs obtenus dans les études présentant des diférences mathématiquement tangibles entre les porteurs de masque et les personnes sans masque sont cliniquement pertinents. En effet, ils indiquent que – avec une exposition correspondante, répétée et prolongée, aux conditions physiques, chimiques, biologiques, physiologiques, physiques et psychologiques, dont certaines sont subliminales, mais qui sont sensiblement orientées vers des domaines pathologiques – des changements réduisant la santé et des tableaux cliniques tels que l’hypertension artérielle et l’artériosclérose, y compris les maladies coronariennes (syndrome métabolique), ainsi que des maladies neurologiques peuvent se développer. Pour de faibles augmentations de dioxyde de carbone dans l’air inhalé, cet effet pathogène est prouvé par la production de maux de tête, l’irritation des voies respiratoires pouvant aller jusqu’à l’asthme, ainsi que par l’augmentation de la pression artérielle et de la fréquence cardiaque avec des dommages vasculaires, et enfin des conséquences neuropathologiques et cardiovasculaires [38]. Cependant, même en cas d’augmentation légère mais persistante de la fréquence cardiaque, il a été démontré que le stress oxydatif favorise le dysfonctionnement endothélial par le biais d’une augmentation des messagers infammatoires et, fnalement, la promotion de l’athérosclérose des vaisseaux sanguins [55]. Un efet similaire, avec promotion de l’hypertension, perturbation de la fonction cardiaque et dommages aux vaisseaux sanguins qui alimentent le cerveau, est suggéré pour les rythmes respiratoires qui soint légers et également augmentés sur de longues périodes [56,57]. Les masques sont responsables des changements physiologiques susmentionnés, avec une augmentation du dioxyde de carbone dans l’air inhalé [18-28], de petites augmentations soutenues de la fréquence cardiaque [15,23,29,30,35] et une augmentation légère mais soutenue de la fréquence respiratoire [15,21,23,34,36].

Pour mieux comprendre les efets secondaires et les dangers des masques présentés dans cete revue de la litérature, il est possible de se référer aux principes connus de la physiologie respiratoire (Figure 3).

Le volume moyen de l’espace mort pendant la respiration chez l’adulte est d’environ 150- 180 ml et il augmente de manière significative lorsque l’on porte un masque couvrant la bouche et le nez [58]. Par exemple, avec un masque N95, une étude expérimentale a déterminé que le volume de l’espace mort était d’environ 98 à 168 ml [59]. Cela correspond à une augmentation de l’espace mort induit par le masque d’environ 65 % à 112 % pour les adultes, et donc à un quasi-doublement. Pour une fréquence respiratoire de 12 par minute, le volume respiratoire pendulaire serait donc d’au moins 2,9-3,8 litres par minute avec un tel masque. Par conséquent, l’effet du masque augmentant l’espace mort entraîne une réduction relative de 37 % du volume d’échange gazeux disponible pour les poumons par respiration [60]. Ceci explique en grande partie l’altération de la physiologie respiratoire et les effets défavorables qui en résultent pour tous les types de masques en usage quotidien chez les personnes saines et malades (augmentation de la fréquence respiratoire, augmentation de la fréquence cardiaque, diminution de la saturation en oxygène, augmentation de la pression partielle du dioxyde de carbone, épuisement, maux de tête, vertiges, troubles de la pensée, etc.) [36,58].

Outre l’effet de l’augmentation du volume de l’espace mort, la résistance des voies respiratoires induite par le masque est également d’une importance capitale (Figure 3) [23,36]. Des expériences ont démontré une augmentation de la résistance des voies respiratoires due à un masque N95 de 126 % pendant l’inspiration et de 122 % pendant l’expiration [60]. Des études expérimentales ont également démontré que l ´humidification du masque (N95) augmente la résistance des voies respiratoires de 3% supplémentaires [61] et est donc capable d’augmenter la résistance des voies respiratoires jusqu’à 2,3 fois la valeur normale.