La plongée sous-marine, également appelée plongée subaquatique, est une activité consistant à rester sous l'eau, soit en apnée dans le cas de la plongée libre, soit en respirant à l'aide d'un narguilé ou encore en s'équipant d'une bouteille de plongée dans le cas de la plongée en scaphandre autonome. La plongée bouteille est une autre forme de plongée loisir. Le matériel spécifique commun aux différentes formes de plongée se compose généralement d'une combinaison isothermique, d'un masque, de palmes, et d'un lestage. Le plongeur bouteille sera également muni d'une bouteille de plongée qui contient le gaz respiré apporté via un détendeur. Il doit contrôler sa plongée à l'aide d'un manomètre et d'un ordinateur de plongée et respecter des tables de décompression incluant d'éventuels paliers de décompression. Les plongeurs en apnée n'effectuant pas de ventilation pulmonaire sous l'eau n'ont, de leur côté, pas besoin d'utiliser ces tables.
Héritage historique et évolution des techniques d'immersion
La mer a toujours été une source précieuse pour l'Homme, de nourriture bien sûr mais aussi de matériaux et d'objets précieux comme les perles. La volonté d'y plonger plus profond et plus longtemps a donc sans doute toujours habité de nombreux peuples côtiers, à tel point que certains comme les Bajau d'Indonésie ont développé des adaptations physiologiques et génétiques accroissant leurs performances en apnée. Bien qu'il soit difficile d'avoir des traces de cette activité, la plongée en apnée en poids constant est le mode de plongée naturel chez les mammifères, dont l'Homme, et est donc vraisemblablement pratiquée dès la Préhistoire, notamment pour la pêche et le ramassage de crustacés, mollusques et coquillages. Avant la naissance des techniques de plongée en scaphandre, du tourisme et du loisir, on peut noter l'existence de cette activité notamment dans les travaux de Mario Mationi en archéologie précolombienne, à la fin des années 1960, qui montrent que la plongée en apnée alimentaire était déjà pratiquée aux Antilles, bien avant la colonisation, 4 000 ans environ. Au Japon, on retrouve les Amas, des pêcheuses de coquillages et en Corée, cette activité masculine est devenue féminine au XIXe siècle avec les Haenyo. En Indonésie, les Suku Laut qui plongent en apnée de manière traditionnelle peuvent passer jusqu'à dix heures par jour dans la mer. Enfin en Méditerranée, l'apnée était encore pratiquée jusqu'au milieu du XXe siècle à usage professionnel. Il s'agissait en effet de ramasser du corail rouge et des éponges, ainsi que quelques perles. Le corail servait au commerce avec notamment l'Asie qui lui donnait une valeur symbolique.
L'idée d'objets voire de machines permettant de prolonger les séjours sous l'eau est ancienne. On fait remonter au règne d'Alexandre le Grand la conception d'une « cloche de plongée » imaginée par le philosophe Aristote, vers 322 av. J.-C. Des objets similaires ont été reproduits à la Renaissance par des inventeurs comme Guglielmo de Lorena puis Franz Kessler. La cloche de plongée est perfectionnée en 1690 par le physicien Edmond Halley, qui produit les premiers modèles à utilisation régulière. Cette invention permettra d'effectuer des travaux sous-marins jusqu'à près de 20 m de profondeur, avant d'être rendue obsolète par l'invention du scaphandre. Les premières esquisses d'un équipement mobile et autonome datent de la fin du XIVe siècle, avec Konrad Kyeser qui imagine une « robe de plongée », sorte de gros tonneau équipé d'un hublot et de bras, qu'il ne réalisera cependant jamais : il faudra attendre le XVIIIe siècle pour que son idée soit reprise et testée par John Lethbridge, sur la base d'innovations de Denis Papin. Le premier prototype de scaphandre est inventé en 1824 par Charles et John Deane : il s'agit d'un gros casque hermétique alimenté en air sous pression par un tuyau relié à un compresseur mécanique en surface. Il faut attendre 1865 pour que Lodner D. Phillips invente le premier scaphandre intégral, sorte d'armure médiévale étanche : il ne réalisa probablement jamais son prototype, mais fut une source d'inspiration majeure pour les frères Carmagnolle, inventeurs du premier scaphandre étanche fonctionnel en 1882. Joseph Peress invente en 1930 le Tritonia Diving Suit, modèle très populaire bien qu'encore extrêmement lourd et rigide ; dès les années 1930 les progrès de la chimie permettent à certains scaphandres de se dispenser d'un tuyau grâce à un système de recycleur d'air. Toutes ces inventions serviront de base pour l'élaboration, dans les années 1960, du scaphandre spatial.
Mais c'est évidemment l'invention du scaphandre autonome qui va révolutionner l'histoire de l'exploration marine. Le principe de fonctionnement du scaphandre autonome est théorisé par Manuel Théodore Guillaumet en 1838, mais ne sera mis en application que dans les années 1860 par Benoît Rouquayrol et Auguste Denayrouze. La forme actuelle de l'équipement de plongée autonome est élaborée par Maurice Fernez puis Yves Le Prieur pendant l'entre-deux-guerres, et perfectionné par Émile Gagnan et Jacques-Yves Cousteau en 1943 : l'invention capitale pour la plongée autonome est le détendeur automatique.
Physiologie et risques en milieu hyperbare
Le facteur principal influant sur l'organisme humain en plongée est la pression exercée par l'eau. Celle-ci augmente avec la profondeur : le corps est soumis à une pression d'environ 1 bar à l'air libre au niveau de la mer, mais le poids de l'eau au-dessus du plongeur immergé soumet celui-ci à une pression additionnelle d'environ 1 bar tous les 10 mètres en eau de mer et environ 0,98 bar tous les 10 mètres en eau douce. Cette pression inhabituelle pour un être humain provoque des phénomènes que le plongeur doit connaître et gérer. La perception est modifiée sous l'eau où le son se propage plus de quatre fois plus vite que dans l'air. Les accidents dus aux variations anormales de pressions dans les organes creux sont appelés des barotraumatismes. Lors de la descente, en plongée bouteille comme en plongée en apnée, l'air contenu dans l'oreille moyenne du plongeur est en dépression par rapport au milieu ambiant, ce qui crée une déformation du tympan. Le plongeur doit volontairement insuffler de l'air dans son oreille moyenne via les trompes d'Eustache, afin d'éviter toute déchirure ou douleur. Il existe plusieurs manœuvres d'équilibrage, la plus répandue consiste à se pincer le nez et à souffler légèrement bouche fermée, appelée manœuvre de Valsalva. On peut également équilibrer son oreille en faisant une « béance tubaire volontaire ». Lors de la remontée le phénomène inverse se produit et l'oreille moyenne passe en surpression. Le vertige alterno-barique est dû à une différence de pression entre les deux oreilles moyennes. L’appareil vestibulaire sert à donner au cerveau des informations concernant sa position dans l’espace. Lorsqu’il y a une pression gazeuse sur la paroi de l’appareil vestibulaire, celle-ci change les informations. S’il y a une différence de pression entre les deux oreilles moyennes, le cerveau reçoit des données contradictoires qu’il ne sait pas interpréter.
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Pour les pressions rencontrées en plongée sous-marine, les gaz respirés se comportent comme des gaz parfaits. Il est ainsi possible d'utiliser la notion de « pression partielle » pour un gaz respiré. Le dioxygène, pourtant indispensable à la survie du plongeur, devient toxique lors d'une plongée bouteille avec l'augmentation de sa pression partielle. Cet effet nommé hyperoxie est dû à la toxicité neurologique du dioxygène à partir d'une pression partielle de 1,6 bar. Il soumet le plongeur à un risque de crise hyperoxique et donc de perte de connaissance conduisant à la noyade. D'autre part, une exposition prolongée à une pression partielle d'O2 de plus de 0,6 bar peut provoquer des lésions pulmonaires de type inflammatoire. Les gaz inertes, outre leur rôle évoqué dans l'accident de décompression, ont des propriétés narcotiques à partir d'une certaine pression partielle. Le risque de syncope est la plus grande crainte des apnéistes en compétition et justifie des mesures de sécurité spécifiques. L'apnée sportive lui doit sa qualification de sport extrême. Le plongeur bouteille en est rarement victime. La baisse du taux d'oxygène dans le sang est appelée « hypoxie ». Même si des entrainements en apnée permettent d'améliorer la tolérance individuelle à l'hypoxie, il s'agit du facteur limitant le plus dangereux lors d'une compétition d'apnée sportive. Le risque de syncope est plus important lors de la remontée. Lors de la descente, la pression ambiante est communiquée à tout le corps. Ainsi, en vertu de la loi de Henry, le dioxygène de l'air contenu dans les poumons se dissout dans le sang et se répand plus rapidement dans l'organisme, donnant une impression de bien-être au plongeur. Or, pendant la remontée, le taux de dioxygène dans le sang chute brusquement tandis que le corps continue à consommer du dioxygène.
Typologie des pratiques et compétitions
Ces deux formes de plongée sont largement pratiquées au sein de la plongée loisir qui a pour but principal la détente, la pêche, la pratique sportive ou la découverte du monde subaquatique. Elle peut se pratiquer en piscine ou dans les mers, lacs, carrières, rivières, cénotes ou grottes marines. Les compétitions de plongée sous-marine sont essentiellement l'apanage de l'apnée sportive. Parmi celles-ci, les plus prestigieuses et médiatisées sont le Vertical Blue ainsi que les championnats du monde d'apnée qui concernent l'apnée en poids constant en eau libre mais également l'apnée dynamique et l'apnée statique en piscine. La pêche sous-marine donne elle aussi lieu à des championnats et rassemblements populaires, de même que la plongée traditionnelle avec skandalopetra et l'apnée dynamique sous glace. Les plongées professionnelles sont principalement effectuées dans l'industrie, pour l'exploration ou l'exploitation de ce milieu ainsi que dans l'armée. Elles sont également pratiquée dans le secteur de la recherche, de la protection ou de la restauration des écosystèmes.
Le tir sur cible subaquatique a des racines qui remontent à la première moitié du 20ᵉ siècle, où il est apparu comme une activité d'entraînement hivernal pour les chasseurs sous-marins et comme l'une des nombreuses nouvelles disciplines compétitives dans l'évolution du loisir de plongée sous-marine. La première pratique attestée de tir sur cible subaquatique remonte à 1935, lorsqu'une compétition de tir sur cible et de nage à la palme a été organisée à la piscine des Tourelles à Paris. À ses débuts, le tir sur cible subaquatique impliquait parfois des tirs verticaux de la surface vers le fond. Le tir sur cible subaquatique propose une gamme variée d'épreuves individuelles et par équipe : la précision, où les compétiteurs doivent réaliser 10 tirs précis en apnée ; le biathlon, qui associe un parcours en apnée à des tirs sur cible ; le super biathlon, exigeant endurance et précision ; et le relais, où les équipes de quatre membres se relaient sur un parcours chronométré. Choisir les bonnes palmes est crucial pour exceller dans le tir sur cible subaquatique. Pour l'épreuve de précision, des palmes longues et souples sont préférables. En revanche, pour les épreuves de rapidité ou les biathlons, des palmes plus courtes et maniables peuvent être privilégiées. Un chausson de qualité est tout aussi essentiel.
Psychologie et comportements des plongeurs
Les attitudes des plongeurs sont intéressantes à observer dans la pratique de notre activité préférée. Le plongeur pessimiste va trouver dans chaque plongée LE détail qui a gāché son expérience. Énergique et plein d’enthousiasme, le plongeur optimiste à une attitude d’ouverture et de bonheur terriblement contagieuse. Le plongeur à l’attitude individuelle plonge pour lui et rien que pour lui. Le plongeur coopératif est enclin à aider les autres pour s’équiper, par exemple, et se montre généralement serviable. Le plongeur arrogant à l’impression d’avoir TOUT vu, tout compris, tout connu. Alors que le plongeur arrogant ne va jamais poser de questions, le plongeur humble sera toujours dans une attitude d’ouverture, de recherche et de compréhension. Le plongeur qui adopte une attitude passive attend de la plongée qu’elle LUI apporte bonheur et plénitude sans devoir fournir aucun effort. Le plongeur actif est un vrai leader avec qui il est difficile de s’ennuyer. Le plongeur inconscient laisse son « neurone de garde » en surface et fait fi des règles élémentaires de sécurité. Le plongeur qui plonge de manière consciente privilégie la sécurité, réfléchit aux règles de sécurité et comprend l’intérêt de les suivre. Le plongeur tourné vers le passé adore vous sortir qu’après tout il a « TOUJOURS fait comme ça ». A l’opposé, le plongeur tourné vers l’évolution comprend que les ordinateurs sont de plus en plus performants et fiables et ont pour mission de réduire au maximum son risque de faire un accident de décompression. Le plongeur impatient n’aime pas les étapes. Il mène une COURSE effrénée au passage de niveau et à la descente en profondeur. Le plongeur patient quant à lui comprend l’importance de prendre son temps pour chaque étape et privilégie l’expérimentation sérieuse. Le plongeur irrespectueux de l’environnement et des structures mises à sa disposition adopte une attitude méprisante. De son côté, le plongeur respectueux est intéressé par l’avenir des mers et des océans. Il observe la faune et la flore. Il ramasse les déchets posés au fond de l’eau pour que ceux-ci ne blessent pas les espèces marines.
Synergie entre l'humain et la technologie : le rôle des ROV et de la sécurité
Les industries recherchent activement des moyens plus sûrs et rentables pour mener leurs inspections sous-marines. Cependant, la pensée critique et la faculté d’adaptation des plongeurs demeurent des atouts indispensables. La question n’est donc pas de remplacer l’humain par la machine, mais de les faire collaborer. Le choix d’opter pour un plongeur, un ROV (robot sous-marin téléopéré), ou une équipe mixte dépend de chaque mission. L’intervention des plongeurs est fondamentale pour une large gamme d’opérations sous-marines, que ce soit pour l’exploration des fonds marins ou les missions militaires et de sauvetage. Dans les domaines industriels et commerciaux, ils sont indispensables pour l’inspection et la maintenance d’infrastructures immergées ou pour le secteur de l’aquaculture. L’intervention humaine offre plusieurs avantages sur les systèmes robotisés lors des opérations sous-marines : la capacité des plongeurs à penser de manière critique et à s’adapter en temps réel leur permet de gérer avec précision des environnements complexes et non structurés. Ils peuvent accomplir des tâches délicates exigeant une dextérité manuelle et des compétences en résolution de problèmes. De plus, les plongeurs apportent une évaluation tactile et visuelle qu’une machine ne peut reproduire.
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Bien que les plongeurs apportent des compétences essentielles, leur utilisation présente plusieurs défis par rapport aux ROV. Leurs limitations physiques, comme la profondeur opérationnelle restreinte et le temps limité sous l’eau pour des raisons de sécurité et de physiologie, peuvent freiner les projets. La plongée sans lumière ambiante est l’un des scénarios les plus dangereux. Travailler dans des courants forts représente une situation extrêmement périlleuse, avec un risque élevé de noyade. La plongée à des profondeurs importantes introduit le risque de maladie de décompression. Elle impose aussi des limites de temps strictes. Le risque de défaillance matérielle constitue une menace sérieuse pour la sécurité des plongeurs. Les robots sous-marins téléopérés comme le Photon ou le Pivot de Deep Trekker offrent plusieurs avantages distincts sur les plongeurs humains dans le cadre des opérations subaquatiques. Ils peuvent intervenir dans des environnements dangereux et à des profondeurs extrêmes où l’homme ferait face à des risques importants, éliminant ainsi le danger de blessure ou de maladie de décompression. Libérés des contraintes physiques, les ROV peuvent rester immergés pour des périodes prolongées sans pause ni palier de décompression. Leurs capacités technologiques avancées, incluant des caméras haute résolution, des sonars et divers capteurs, permettent une collecte de données complète et un suivi en temps réel. La sécurité est généralement le premier et le plus important facteur à considérer. Les ROV sont conçus pour opérer dans des conditions difficiles, protégeant ainsi les humains. Sur la quasi-totalité des projets, l’utilisation d’un ROV pour inspecter une zone avant d’envoyer un plongeur améliore considérablement la sécurité, tout en économisant du temps et de l’argent. L’efficacité est un autre bénéfice clé des ROV. En revanche, un robot sous-marin peut être déployé en quelques minutes par un seul opérateur, avec très peu de temps de préparation. Avec des options hybrides de batteries longue durée ou d’alimentation directe, les ROV ont un temps d’immersion virtuellement illimité. La rentabilité est une considération importante. Utiliser des ROV élimine le besoin de formation coûteuse pour les plongeurs, d’assurances, d’équipements spécialisés et les dépenses logistiques associées.
Bien que les ROV offrent des avantages considérables, ils présentent également des limites inhérentes par rapport aux plongeurs, notamment un manque de jugement humain, une dextérité réduite, une autonomie de batterie limitée et un coût initial élevé. Les ROV peuvent être moins adaptables que les plongeurs. Ils sont généralement configurés pour des missions spécifiques et ne peuvent pas toujours faire face à des situations uniques ou imprévues. Contrairement à un plongeur qui utilise son instinct et ses réflexes, un ROV dépend d’un opérateur en surface, ce qui peut introduire un délai de réaction. La dextérité et l’absence de retour tactile sont des obstacles pour les ROV. En comparant plongeurs et ROV, il est crucial de reconnaître qu’il ne s’agit pas de choisir l’un au détriment de l’autre. Les deux possèdent des forces uniques et sont complémentaires dans la plupart des scénarios. Le plongeur apporte une touche humaine et une grande adaptabilité. En comparaison, le ROV offre des avantages distincts en termes de portée, d’endurance et de collecte de données. En combinant leurs forces, les résultats sont optimaux.
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