La plongée sous-marine, également appelée plongée subaquatique, est une activité consistant à rester sous l'eau. Cette quête millénaire de l'homme pour explorer le milieu aquatique se décline en plusieurs formes, notamment la plongée libre (en apnée), la plongée avec narguilé, et la plongée en scaphandre autonome. 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, permettant une interaction fondamentale avec l'environnement aquatique.
Historiquement, la mer a toujours été une source précieuse pour l'Homme, fournissant de la nourriture, mais aussi des matériaux et des 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. Certains, comme les Bajau d'Indonésie, ont développé des adaptations physiologiques et génétiques accroissant leurs performances en apnée, témoignant d'une connexion profonde et ancienne avec le monde sous-marin. Bien qu'il soit difficile d'avoir des traces précises de cette activité dans des temps immémoriaux, 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. Ces recherches montrent que la plongée en apnée alimentaire était déjà pratiquée aux Antilles, bien avant la colonisation, il y a environ 4 000 ans. 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, notamment pour le ramassage de corail rouge, d'éponges, et quelques perles. Le corail, en particulier, était prisé pour le commerce, notamment avec l'Asie, où il revêtait une valeur symbolique importante.
L'Évolution des Dispositifs d'Immersion : Des Cloches aux Scaphandres
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, montrant une persistance de l'intérêt pour l'exploration sous-marine. La cloche de plongée est ensuite 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 mètres 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. Cependant, il ne réalisera jamais son projet, et 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, marquant une étape cruciale vers la mobilité individuelle sous l'eau. 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, constituant un pas significatif vers des interventions plus complexes. Il faut attendre 1865 pour que Lodner D. Phillips invente le premier scaphandre intégral, sorte d'armure médiévale étanche. Bien qu'il n'ait probablement jamais réalisé son prototype, cette conception fut une source d'inspiration majeure pour les frères Carmagnolle, inventeurs du premier scaphandre étanche fonctionnel en 1882. Ce genre d'équipement commence alors à être produit et utilisé en grande quantité, même si le risque associé restait considérable. Joseph Peress invente en 1930 le Tritonia Diving Suit, un 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, ouvrant la voie à une autonomie accrue. Toutes ces inventions serviront de base pour l'élaboration, dans les années 1960, du scaphandre spatial, soulignant le lien entre l'exploration des fonds marins et celle de l'espace.
Le Scaphandre Autonome : Une Révolution et son Fonctionnement
C'est l'invention du scaphandre autonome qui va véritablement révolutionner l'histoire de l'exploration marine, en offrant une liberté de mouvement sans précédent. Le principe de fonctionnement du scaphandre autonome est théorisé par Manuel Théodore Guillaumet en 1838, mais il ne sera mis en application que dans les années 1860 par Benoît Rouquayrol et Auguste Denayrouze. Leur prototype est notamment utilisé par Jules Verne dans son célèbre roman Vingt mille lieues sous les mers, où l'auteur dépeint les aventures du capitaine Nemo et de son équipage évoluant sous l'eau. Dans ce cadre, Verne décrit une sensation d'apesanteur : "Je ne sentais déjà plus la lourdeur de mes vêtements, de mes chaussures, de mon réservoir d’air, ni le poids de cette épaisse sphère, au milieu de laquelle ma tête ballotait comme une amande dans sa coquille." Cette citation illustre la perception de la légèreté et de l'autonomie, même si elle se réfère à un équipement antérieur à l'ère moderne du scaphandre autonome.
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La forme actuelle de l'équipement de plongée autonome est élaborée par Maurice Fernez, puis Yves Le Prieur pendant l'entre-deux-guerres, avec le scaphandre autonome Fernez-Le Prieur breveté en 1926. Ce dispositif sera perfectionné de manière décisive par Émile Gagnan et Jacques-Yves Cousteau en 1943. L'invention capitale pour la plongée autonome, permettant l'absence de tout tube relié à la surface, est le détendeur automatique, dit aussi « de débit à la demande ». Ce régulateur délivre l’air à la pression ambiante, permettant au plongeur de respirer confortablement à n'importe quelle profondeur. Le plongeur porte ainsi sur le dos une réserve d’air comprimé. 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.
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, produisant les bulles caractéristiques. À l'inverse, les gaz en circuit fermé restent dans les équipements du plongeur et sont « recyclés » à chaque expiration, offrant une plus grande autonomie et discrétion. Ces avancées ont été le fruit d'une collaboration multidisciplinaire, comme le reflète cette association d'officiers de marine, de plongeurs, d’ingénieurs, de médecins et de chimistes qui permet d’améliorer les connaissances sur l’adaptation de l’homme au milieu sous-marin et de faciliter son autonomie respiratoire.
Les Lois de la Physique Sous l'Eau et Leurs Implications Physiologiques
La plongée subaquatique soumet le corps humain à des contraintes environnementales uniques, principalement liées à la pression. 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), résultant de 1 bar de pression atmosphérique et de 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. Pour éviter toute déchirure ou douleur, le plongeur doit volontairement insuffler de l'air dans son oreille moyenne via les trompes d'Eustache. Il existe plusieurs manœuvres d'équilibrage, la plus répandue consistant 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 également 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 important de noter qu'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, nécessitant une expiration continue pour éviter un barotraumatisme pulmonaire.
Outre les barotraumatismes, la perception sensorielle est également modifiée sous l'eau. La vision et l'audition sont altérées, 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.
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Le vertige alterno-barique est un autre phénomène physiologique pouvant survenir sous l'eau, 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 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, qui stipule que la pression totale d'un mélange de gaz est la somme des pressions partielles de chacun des gaz. 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).
La toxicité des gaz est une considération majeure en plongée. 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, tels que le diazote, l'hélium, le dihydrogène, ou l'argon, outre leur rôle évoqué dans l'accident de décompression (non détaillé dans le présent texte mais crucial pour la sécurité), 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, tandis que l'hélium l'est beaucoup moins. La narcose à l'azote, connue sous le nom d'ivresse des profondeurs, peut débuter dès 3,2 bars de pression partielle, affectant la clarté de jugement et la coordination du plongeur.
En apnée, la baisse du taux d'oxygène dans le sang, appelée « hypoxie », 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, grâce à la respiration constante d'air comprimé. Même si des entraînements 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'apparaît 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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Les Exigences et la Formation pour Devenir Plongeur en Scaphandre Autonome
La plongée en scaphandre autonome requiert des connaissances, des techniques et une formation spécifiques, de manière similaire à la conduite d’une voiture. Pour se qualifier en tant que plongeur, l'obtention d'une certification de plongée est nécessaire. Une certification de plongée permet de faire remplir les bouteilles de plongée, de louer de l’équipement de plongée et de réserver des aventures de plongée partout dans le monde. Ceux qui sont intéressés par la plongée en scaphandre mais ne sont pas prêts à s’engager dans un cours complet peuvent essayer une expérience Discover Scuba Diving®. Une expérience Discover Scuba Diving n’est pas nécessaire, c’est juste une option pour ceux qui ne sont pas sûrs de vouloir suivre un cours de certification de plongée de plusieurs jours.
Il n’est pas nécessaire d’être un excellent nageur pour devenir plongeur, mais il est essentiel d'être à l’aise dans l’eau et de savoir nager. Il existe de nombreuses techniques adaptatives que les personnes souffrant d’une incapacité physique peuvent utiliser pour satisfaire aux exigences de compétences aquatiques. Les personnes souffrant de paraplégie, d’amputations et d’autres incapacités obtiennent souvent leur certification PADI Open Water Diver, témoignant de l'accessibilité de cette activité. Certaines conditions médicales nécessitent l’accord d’un médecin pour participer à des activités de plongée en scaphandre. Dans certains pays, la signature d’un médecin est requise pour plonger, quel que soit l'état de santé du plongeur. En ce qui concerne l'équipement personnel, si un ensemble de tuba est déjà possédé, il est recommandé d'apporter le tuba, le masque et les palmes au magasin de plongée avant la première séance dans l’eau. Certains masques de snorkeling de haute qualité peuvent être utilisés pour la plongée en scaphandre, mais la plupart des palmes de snorkeling sont trop fragiles pour cet usage. Si l'apprentissage se déroule en eaux froides, il sera peut-être nécessaire d'emporter ou d'acquérir des gants et une cagoule.
La durée d'une certification de plongée peut être de quatre jours seulement, mais cela peut représenter une pression intense. Du début à la fin, il faut en moyenne quatre à sept jours pour obtenir une certification de plongée. Une partie de ce temps est consacrée à l'étude individuelle, mais la majeure partie se déroule en collaboration avec un instructeur. Pour ceux qui préfèrent une approche plus personnalisée, un cours privé peut être préférable s'ils n’aiment pas aborder de nouvelles techniques en étant entourés d’inconnus. Quant au coût d'une certification de plongée, c'est une question à laquelle il est difficile de répondre précisément. En règle générale, un cours de certification de plongée coûte à peu près autant qu’une journée entière de cours de surf, trois heures de cours de golf privé ou une soirée exceptionnelle. Si, en recherchant les prix, une qualification nettement inférieure à toutes les autres est proposée, il est judicieux de demander ce qu’elle inclut.
PADI Adventures représente une porte d’entrée numérique vers les aventures sous-marines. Conçu pour les plongeurs débutants et expérimentés, il rend l’exploration des profondeurs océaniques aussi simple que l’utilisation d’une application sur un appareil mobile. Il permet de trouver et de réserver des cours et des plongées pour le plaisir dans le monde entier en tapant sur quelques touches, sans planification fastidieuse. Que ce soit pour rechercher un cours, poursuivre une formation dans une autre région ou acquérir de l’expérience après la formation initiale, PADI Adventures peut accompagner à chaque étape.
Le processus de certification commence par le développement des connaissances. Avec le passage à l’apprentissage numérique, la majorité des centres de plongée, des instructeurs et des élèves utilisent aujourd’hui la plateforme PADI eLearning®. Pendant cette partie de la formation, on apprend tout sur l’équipement et la terminologie de la plongée et on visionne des vidéos de techniques de plongée. Bien que la tendance soit à l’apprentissage en ligne, certains centres de plongée proposent toujours l’option du développement des connaissances en personne, avec des séances de cours régulièrement programmées. Cette méthode traditionnelle nécessite l’achat d’un manuel à étudier à la maison entre les cours. Bien qu’elle ne soit plus aussi fréquente, elle reste une option pour ceux qui préfèrent une expérience d’apprentissage plus tactile. Pour ceux qui ne sont pas convaincus par la formation en ligne, il est possible de commencer un cours de certification de plongée en ligne gratuitement, afin d'explorer l'approche avant de s'engager.
Après la théorie, les premières respirations sous l’eau se font dans une piscine ou un environnement similaire, lors des séances en milieu protégé. L'instructeur y montre les techniques de plongée une par une, puis aide les élèves à les pratiquer jusqu’à ce qu’ils les maîtrisent. Le cours PADI Open Water Diver est basé sur la maîtrise et est conçu pour aider les nouveaux plongeurs à prendre confiance en leurs techniques. Par exemple, la formation commence souvent par s'entraîner à vider une petite quantité d’eau de son masque. Les séances en milieu protégé sont également l’occasion de s’entraîner à monter un scaphandre autonome et à se familiariser avec son fonctionnement.
Une fois les techniques de base de la plongée en milieu protégé maîtrisées, le plongeur progresse vers les plongées en milieu naturel. Ce milieu peut être l’océan, un lac, une carrière ou même des sources d’eau chaude. Les deux premières plongées se feront à 12 mètres/40 pieds ou à une profondeur inférieure. Au total, quatre plongées en milieu naturel sont effectuées, généralement sur deux jours. Lors de la dernière plongée, l'élève et son binôme, ou le groupe, établissent un plan de plongée. Sous la supervision de l'instructeur ou d’un assistant qualifié, la plongée se déroule selon ce plan, en prêtant attention à la pression d’air et à d’autres pratiques de plongée en toute sécurité.