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. Plongeur muni d'un narguilé effectuant une réparation sous-marine. 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.
Des origines ancestrales à la conquête des profondeurs
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 (XVIe siècle) 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. Aux environs de 330 av. J.-C., parmi les engins inventés : la cloche de plongée. Il s'agit d'un simple tonneau ouvert vers le bas et lourdement lesté, pouvant contenir plusieurs plongeurs. Dans les premières versions, les plongeurs ne peuvent pas en sortir. Construite en bois et recouverte de plomb, cette cloche est alimentée par 2 tonneaux contenant de l'air comprimé, qui sont descendus sur le fond. Le plongeur peut ainsi renouveler lui-même l'air dans la cloche. Pour remonter, le plongeur tire sur un fil relié à une clochette située en surface.
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. John Lethbridge plonge à 16 mètres de profondeur pendant 30 minutes. 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. Ce genre d'équipement commence à être produit et utilisé en grande quantité, même si le risque est encore grand. 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.
La révolution du scaphandre autonome
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 (leur prototype est utilisé par Jules Verne dans son célèbre roman Vingt mille lieues sous les mers). La forme actuelle de l'équipement de plongée autonome est élaborée par Maurice Fernez puis Yves Le Prieur pendant l'entre-deux-guerres (le scaphandre autonome Fernez-Le Prieur est breveté en 1926), et perfectionné par Émile Gagnan et Jacques-Yves Cousteau en 1943 : l'invention capitale pour la plongée autonome (sans aucun tube relié à la surface), est le détendeur automatique, dit aussi « de débit à la demande ».
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D'une manière générale, il est possible de classer les différentes techniques de plongée sous-marine selon la technologie utilisée pour plonger. Selon le type de circuit respirable utilisé, on distingue la plongée avec narguilé (circuit ouvert), la plongée à l'air ou aux mélanges (circuit ouvert) et la plongée avec un recycleur (circuit fermé). Lors d'une plongée bouteille, les gaz en circuit ouvert sont expulsés à l'extérieur du circuit respirable à chaque expiration du plongeur (production de bulles). Les gaz en circuit fermé restent dans les équipements du plongeur et sont « recyclés » à chaque expiration. 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.
Physiologie et risques en milieu subaquatique
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 (pression atmosphérique), 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. Par exemple, à 25 mètres de profondeur, un plongeur est soumis à 3,5 bars de pression totale (également nommée pression absolue) (1 bar de pression atmosphérique et 2,5 bars de pression hydrostatique) ; cette pression inhabituelle pour un être humain adapté au milieu terrestre provoque des phénomènes que le plongeur doit connaître et gérer sous peine de mettre sa santé ou sa vie en danger.
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 (manœuvre de Valsalva). On peut également équilibrer son oreille en faisant une « béance tubaire volontaire » qui consiste à plonger « trompes ouvertes », grâce au contrôle des muscles péristaphylins qui participent à leurs ouvertures. Cette technique est difficile à pratiquer car elle nécessite une concentration cérébrale importante et un entraînement à une gymnastique musculaire qui n'est pas commune. La déglutition peut permettre d'obtenir le même résultat. Lors de la remontée le phénomène inverse se produit et l'oreille moyenne passe en surpression. La plupart du temps, aucune manœuvre d'équilibrage volontaire n'est nécessaire. Cependant, pour aider l'équilibrage, le plongeur peut utiliser la manœuvre de Toynbee. Il est contre-productif et dangereux d'utiliser la méthode de Valsalva à la remontée. Lors de la remontée, en plongée bouteille uniquement, l'air contenu dans les poumons du plongeur se dilate. 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. Le plongeur a donc un vertige, souvent passager de 30 secondes à quelques minutes, qui peut entraîner des complications en cas de panique. Il perd en effet tout repère spatial, et ne peut pas dans l’eau se réorienter sur des repères visuels. La différence de pression entre les deux oreilles moyennes est souvent due à une manœuvre de Valsalva (injection d’air à partir de la gorge vers la trompe d’Eustache) mal exécutée, ou alors à une trompe d’Eustache peu perméable à l’air. À la remontée, l'encombrement d'une des trompes d'Eustache peut entraîner d'importants vertiges et une sérieuse désorientation alors que la descente s'est passée sans encombre.
Pour les pressions rencontrées en plongée sous-marine, les gaz respirés se comportent comme des gaz parfaits, et obéissent donc à la loi de Dalton. Il est ainsi possible d'utiliser la notion de « pression partielle » pour un gaz respiré. Par exemple, étant donné un plongeur respirant de l'air (environ 80 % de diazote, 20 % de dioxygène) à 20 mètres de profondeur (soit une pression totale de 3 bars), la pression partielle de diazote respiré est de 2,4 bars (80 % de 3 bars), et celle du dioxygène est de 0,6 bar (20 % de 3 bars). Le dioxygène (O2), 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 (effet Paul Bert) et donc de perte de connaissance conduisant à la noyade. D'autre part, une exposition prolongée (plusieurs heures) à une pression partielle d'O2 de plus de 0,6 bar peut provoquer des lésions pulmonaires de type inflammatoire (effet Lorrain Smith). Toutefois en mélange avec du diazote, par exemple, c'est au-delà de 2 bars de pression partielle que la toxicité du dioxygène se révèle. Les gaz inertes (diazote, mais aussi hélium, dihydrogène, argon, etc.), outre leur rôle évoqué dans l'accident de décompression, ont des propriétés narcotiques à partir d'une certaine pression partielle et selon le type de plongée pratiqué. Le pouvoir narcotique dépend de la nature du gaz : l'argon et le diazote sont très narcotiques, de même que le dihydrogène à en croire la Comex, l'hélium l'est beaucoup moins. La narcose à l'azote peut débuter dès 3,2 bars de pression.
La perception (vision et l'audition) est modifiée sous l'eau (où le son se propage plus de quatre fois plus vite que dans l'air, et l'effet de barrière acoustique du corps humain est atténué). Certains signaux acoustiques sont bien perceptibles et repérables (plus ou moins selon la fréquence du signal, sa durée d'émission et la position de la source émettrice). 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. En effet, si l'immersion se prolonge malgré l'atteinte du seuil de rupture d'apnée (forte hypercapnie), ou que celui-ci n'apparait pas du fait d'une hyperventilation, l'hypoxie conduit le corps à déclencher une perte de connaissance, ou syncope. Celle-ci, sans gravité à l'air libre, met le corps en sommeil face à la situation de détresse avant d'entamer une reprise de la respiration réflexe. Si toutefois l'apnéiste est sous l'eau et inconscient, il risque la noyade ou un œdème pulmonaire traumatique. 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. Entre 10 et 5 mètres sous la surface, le phénomène s'accélère car la pression varie en proportion d'autant plus vite qu'on se rapproche de la surface. En effet, si la variation de pression est la même entre 20 et 10 mètres qu'entre 10 mètres et la surface (variation de 1 bar), dans le premier cas on passe de 3 bar à 2 bar donc la pression diminue d'un tiers, alors que, dans le deuxième cas, elle passe de 2 bar à 1 bar donc la pression diminue de moitié. Le corps, en fin de plongée et alors que le plongeur bouge, a un intense besoin de dioxygène, tandis que celui-ci se raréfie.
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Cadres de pratique et organisation de la plongée
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.
La plongée subaquatique demande un matériel spécifique qui peut varier en fonction du type d’activité. Le matériel de plongée commun se compose d’un masque permettant la vision sous l’eau, d’un tuba pour la respiration en surface, de palmes pour la propulsion et la stabilisation, d’une combinaison isothermique plus ou moins épaisse pour se protéger du froid, et d’un lestage. Pour la pratique de la chasse, une arbalète ou fusil sous-marin sera nécessaire ainsi qu’un couteau ou dague. Dans beaucoup de pays, il est interdit de pratiquer la chasse en scaphandre. Concernant la pratique en scaphandre autonome, le matériel est plus conséquent. Il impose l’utilisation d’une bouteille de plongée (ou bloc) contenant un gaz comprimé (la plupart du temps de l’air), et d’un détendeur pour permettre la respiration à la pression ambiante. Le gilet gonflable ou gilet stabilisateur ou encore stab permet au plongeur de porter sa bouteille dans le dos confortablement ainsi que de se stabiliser quelque soit la profondeur en injectant de l’air par l’intermédiaire de l’inflateur et du direct system branché au détendeur. Des instruments complémentaires pourront être conseillés afin de gérer l’activité en toute sécurité : le manomètre pour contrôler la pression de la bouteille et donc son autonomie, l’ordinateur de plongée pour connaître la profondeur, le temps d’immersion et le calcul des paliers de décompression, l’éclairage sous-marin pour explorer et observer la faune et la flore, l’appareil photo sous-marin et son caisson pour immortaliser vos expériences sous-marines.
Les plongeurs doivent impérativement respecter des règles de sécurité. Précision importante : la plongée sous-marine ne se pratique en aucun cas seul. Où que vous soyez, il est indispensable de commencer avec un organisme agréé et un moniteur diplômé. Si vous voulez découvrir la plongée, vous pouvez avant cela effectuer un baptême de plongée : une première immersion d’environ 20 minutes, en piscine ou en mer, qui vous permettra d’appréhender et de découvrir une première fois le milieu sous-marin. Le code du sport encadre la pratique de la plongée et précise les aptitudes requises, l’encadrement nécessaire et les zones de plongée autorisées, en fonction de 5 niveaux de plongée correspondant au niveau de loisir FFESSM, devant être validés dans des centres agréés. Niveau 1 : plongeur encadré jusqu’à 20 m. Niveau 2 : plongeur encadré jusqu’à 40 m et autonome jusqu’à 20 m. Niveau 3 : plongeur autonome jusqu’à 40 m et autonome jusqu’à 60 m avec accord du directeur de plongée (personne responsable de l’organisation de la plongée). Niveau 4 : guide de palanquée (encadrement en exploration de plongeurs de 0 à 40 m) et plongeur autonome jusqu’à 60 m. Niveau 5 : directeur de plongée et plongeur autonome jusqu’à 60 m.
Condition physique et contre-indications
Il faut une bonne condition physique pour effectuer une séance de plongée. Il est seulement recommandé d’effectuer une pratique sportive régulière et de savoir correctement nager. Les problèmes respiratoires tels que l’asthme, les pathologies cardio-vasculaires, neurologiques ou les tympans fragiles peuvent constituer des contre-indications. La visite médicale est obligatoire avant la plongée, et le médecin fédéral vérifie l’absence de contre-indications médicales majeures (cardiaques, pulmonaires, neurologiques, ou autres) pour garantir la sécurité du plongeur. La grossesse est une contre-indication formelle. Hormis pour le baptême, il est nécessaire de fournir un certificat médical, qui peut être délivré par votre médecin de famille ou un spécialiste agréé par la Fédération française d’études et de sports sous-marins (FFESSM). Certains clubs ou structures de plongée sont organisés pour l’accueil et l’encadrement de personnes en situation de handicap.
Si vous prenez un bateau pour aller au large, il est impératif de hisser un pavillon indiquant que vous et/ou d’autres personnes êtes en plongée. Ces pavillons sont utilisés dans le cadre de la plongée en apnée ainsi qu’en bouteille. Il en existe trois : Le pavillon Alpha : il signifie « plongeurs en immersion ». Le pavillon rouge à diagonale blanche ou le pavillon à croix de Saint-André : ils signifient « plongeur isolé ». Ce pavillon est une indication pour les plaisanciers, pêcheurs ou autre utilisateur de Jet-Ski® de l’obligation de passer à une distance minimum de 100 mètres pour ne pas blesser un plongeur qui remonterait en surface à distance du bateau.
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Lieux de pratique et conseils de sécurité
On peut plonger partout en France, le territoire français abrite d'ailleurs de magnifiques spots de plongée. Il n'est pas forcément nécessaire d'aller à Bali ou dans les Caraïbes pour faire de belles découvertes. Comme pour toutes les activités un peu risquées, la SNSM recommande fermement de ne jamais pratiquer la plongée seul et de plonger avec une structure reconnue, par exemple par la FFESSM (Fédération française d'études et de sports sous-marins).
En mer Méditerranée, on trouve des eaux translucides qui regorgent de faune, de flore et d'épaves : le golfe de Porto (Corse-du-Sud), le parc national de Port-Cros (Var), la réserve marine de Cerbère-Banyuls (Pyrénées-Orientales), le golfe d'Ajaccio (Corse-du-Sud), la réserve naturelle des îles Lavezzi (Corse-du-Sud), le parc naturel des Calanques (Bouches-du-Rhône). La côte Atlantique abrite des eaux magnifiquement turquoise, notamment en Bretagne sud, pour découvrir des reliefs et une faune extraordinairement variés : la rade de Brest et Le Conquet (Finistère), Belle-Île-en-Mer (Morbihan), archipel des Glénan (Finistère). En Manche, les eaux sont froides et sombres, avec une faune variée et d'innombrables épaves de bateaux du débarquement américain en Normandie : les plages du débarquement (Normandie), pour les amateurs d'épaves, et Arromanches (Calvados). Dans les Alpes, découvrez la plongée souterraine (plongée spéléo) ou la plongée en eau froide. Ces pratiques hors du commun nécessitent toutefois des formations spécifiques : le lac de Tignes (Savoie), Crest, Grotte du Grounier (Vercors), la Grotte de Choranche (Vercors).
Pour profiter au mieux de votre exploration sous-marine, quelques accessoires peuvent être utiles : des gants et chaussons en Néoprène® (notamment si vous plongez en eaux froides, mais également pour vous protéger d'éventuelles coupures), une petite lampe ou un phare pour voir au mieux toute la richesse des paysages sous-marins, un appareil photo étanche ou, si vous plongez plus profond, un caisson étanche pour votre appareil, afin de ramener un maximum de souvenirs.
Les conseils pour pratiquer la plongée sous-marine sont les suivants : commencez par vous former dans un club. Vous apprendrez à vous équiper et à vérifier le bon fonctionnement de votre matériel. Informez un proche de votre mise à l'eau, de votre heure prévue de retour en sécurité ainsi que du site de plongée. Ne plongez jamais seul. Plongez toujours au minimum en binôme, que vous soyez des plongeurs débutants ou un peu plus expérimentés, c'est la règle pour que la pratique de la plongée se déroule en toute sécurité. Avant de plonger, assurez-vous de ne pas être fatigué, de ne pas avoir froid ou de ne pas être enrhumé. Ne consommez pas d'alcool, de drogue ni de médicaments avant une plongée. Ne plongez avec un scaphandre autonome que si vous êtes en bonne condition physique. Si vous faites de l'apnée, respirez normalement avant de plonger et entamez votre remontée avant de ressentir le besoin de respirer. Des cursus de formation existent dans certains centres agréés. Ne pratiquez pas l'apnée après avoir effectué une plongée bouteille. Pendant la plongée, respectez les paliers de décompression s'il y en a et signalez votre présence en surface à l'aide d'un pavillon approprié (pavillon Alpha, croix de Saint-André ou rouge avec une diagonale blanche). Après une plongée, attendez 24 heures avant de prendre l'avion. Réhydratez-vous bien après être sorti de l'eau, car la plongée déshydrate.
Chaque plongeur doit savoir réagir en cas d'accident de plongée. Déclenchez les secours en mer via le canal 16 de votre VHF ou par téléphone au 196, même en cas de doute. La rapidité de l'intervention des secours est déterminante et l'état d'une victime d'un accident de plongée ne s'améliore jamais de lui-même. La majorité des plongeurs sous-marins, tout comme les apnéistes, sont sensibles à la protection de l'environnement. En faisant découvrir la richesse de la faune et la flore sous-marine à un maximum de personnes, les professionnels de la plongée cherchent aussi à mettre en avant leur fragilité. Naturellement, après avoir exploré des sites de plongée grouillant de vie et colorés par la variété de coraux, un plongeur ne peut que militer pour leur conservation.
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