La toxicité de l’oxygène est une condition qui se produit lorsque l’on respire trop d’oxygène pur. L’air respirable contient environ 21% d’oxygène; le reste est composé d’azote et d’une variété d’autres substances. Lorsque l’oxygène moléculaire, ou O2, est inhalé à un rapport plus élevé, une variété de symptômes, notamment une vision en tunnel, des nausées et une inflammation des voies respiratoires, peuvent survenir. Différentes formes de toxicité de l’oxygène peuvent résulter de différentes formes d’exposition à des niveaux élevés d’oxygène. Les dommages au système nerveux central ont tendance à résulter d’une exposition de courte durée à haute pression à des niveaux d’oxygène élevés, tandis qu’une exposition à plus long terme à des niveaux d’oxygène élevés à une pression atmosphérique normale a tendance à entraîner des problèmes pulmonaires ou oculaires.
La toxicité de l’oxygène du système nerveux central a tendance à se produire uniquement à haute pression, c’est donc principalement un problème pour les plongeurs et les autres personnes qui passent du temps dans des conditions supérieures à la pression atmosphérique. Lorsqu’un plongeur s’enfonce plus profondément dans l’eau, la pression partielle de tous les gaz dans son réservoir augmente proportionnellement à sa profondeur. La toxicité de l’oxygène du système nerveux central est donc possible à des profondeurs suffisantes, car le plongeur respire de l’oxygène à une pression atmosphérique nettement supérieure à la normale. Cela peut entraîner une grande variété de symptômes, notamment des nausées; vertiges; contractions musculaires ; et dans les cas graves, des convulsions et la mort possible.
La toxicité de l’oxygène est encore possible à pression atmosphérique normale; cela se produit lorsque la fraction d’oxygène dans l’air est considérablement plus élevée que la normale d’environ 21 %. La toxicité peut survenir à 50 % d’oxygène ou plus, bien qu’il faille généralement un certain temps, généralement plus de 24 heures, pour que les symptômes se manifestent. À plus près de 100 pour cent d’oxygène, les symptômes peuvent se manifester beaucoup plus rapidement, généralement après 14 heures, mais parfois après aussi peu que quatre heures. La toxicité de l’oxygène qui se produit en raison d’une exposition prolongée à des niveaux élevés d’oxygène à une pression atmosphérique normale entraîne généralement des symptômes pulmonaires plutôt que des symptômes du système nerveux central. Ces symptômes comprennent une inflammation des voies respiratoires et des poumons, de la toux, des difficultés respiratoires et de la fièvre.
Une variété de mécanismes chimiques liés à la respiration et au métabolisme cellulaires sont responsables des symptômes associés à la toxicité de l’oxygène. Alors que l’oxygène est nécessaire pour que la respiration cellulaire se produise, des concentrations supérieures à la normale conduisent à la production de sous-produits hautement réactifs qui peuvent causer des dommages importants aux cellules. Des espèces chimiques hautement réactives similaires pénètrent ou sont produites par le corps régulièrement, mais le corps possède de nombreux systèmes capables de prévenir ou de réparer les dommages qui peuvent être causés. Les systèmes corporels ne sont pas en mesure de suivre la production de ces éléments destructeurs dans des conditions d’oxygène élevées, de sorte que la toxicité de l’oxygène sous la forme de dommages cellulaires se produit.