Introduction : Un Défi au Cœur des Profondeurs Océaniques
Les événements survenus au cours du mois de juin 2023, impliquant le sort tragique des cinq participants à l’expédition Ocean Gate, ont interrogé la communauté internationale quant à l’avenir de l’exploration sous-marine et son exploitation touristique. Cet avancement est contrarié par un seul et unique élément hostile : la pression. Surnommé « le monde sans soleil » par le célèbre explorateur Jacques-Yves Cousteau pour son film documentaire sorti en 1964, l’océan représente 90% de l’espace viable sur Terre et 70% de la surface de notre planète. En effet, 50% de l’oxygène atmosphérique est produit par le phytoplancton. À ce jour, le point connu le plus profond de la planète est la fosse des Mariannes, à 11 000 m de profondeur dans les eaux du Pacifique nord-ouest. Malgré sa grande adaptabilité et pour des raisons criantes (oxygène, froid, pression, dissolution des gazes…), il est bien impossible pour l’homme d’atteindre sans aucun équipement et sans rencontrer de problèmes, des profondeurs abyssales. La question de la pression et de ses effets sur le corps humain est donc centrale pour toute activité sous-marine, de l'exploration scientifique au tourisme de luxe, en passant par la plongée de loisir.
Comprendre la Pression : Des Notions Fondamentales aux Mécanismes en Plongée
Qu'est-ce que la Pression ? Une Force Omniprésente
Mais tout d’abord qu’est-ce que la pression ? La pression est une force appliquée sur une surface. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, l’air au-dessus de vous exerce sur votre corps une pression d’environ 1kg sur chaque centimètre carré de votre peau. C'est la pression atmosphérique au niveau de la mer. Mais pourquoi ne ressentons-nous rien ? Et bien la pression s’exerce simultanément à l’intérieur et à l’extérieur de notre corps, créant ainsi un équilibre. Quand le corps humain se trouve à la surface, ce dernier subit la pression du poids de l'air, qu'on appelle "pression atmosphérique". Cette pression se mesure en "bars" et tend à diminuer avec l'altitude. Ainsi, plus vous vous élevez dans l'atmosphère, moins il y a d'air au-dessus de vous et moins la pression atmosphérique est importante. Le bar est l’unité de mesure la plus courante ; 1 bar équivaut à 100 000 pascals. Pour mesurer la pression, on aime donner la pression en "cm de mercure" (cm Hg).
La Pression en Milieu Aquatique : Une Augmentation Linéaire et Implacable
Une fois dans l'eau, la situation est inversée. Plus on s'enfonce dans les profondeurs marines, plus la pression est forte sur le corps humain. Pourquoi la pression est-elle plus importante sous l'eau qu'en altitude ? Comme nous l'expliquions plus haut, dans l'eau, la pression augmente avec la profondeur : plus on s'enfonce dans l'océan et plus la couche d'eau qui nous recouvre s'épaissit, entraînant une pression plus élevée. Le mécanisme inverse se déroule quand on monte en altitude. Mais comment expliquer ce phénomène ? Tout simplement parce que la densité de l'eau est supérieure à celle de l'air. Un litre d’eau douce pèse 1 kg.
Dans l'eau, la pression due à l'eau augmente de 1 bar tous les 10 m. À 10 mètres en dessous de la surface, la pression est de 2 bars : 1 bar pour la pression atmosphérique et 1 bar pour les 10 mètres de profondeur. Ces données varient en fonction de nombreux facteurs comme la salinité et la qualité de l'eau. On estime que la pression s'accentue d'un bar tous les 10 mètres. Ainsi, à 2000 mètres de profondeur dans l'océan, la pression sur le corps humain est d'environ 200 bars. Cette pression est insupportable pour le corps sans protection spécialisée, comme celle offerte par des submersibles. Quand le plongeur plonge sous l’eau, le plongeur subit 2 types de pression, la pression atmosphérique et la pression relative.
Le Corps Humain et ses Interactions avec la Pression
L'Adaptabilité du Corps et ses Limites Physiologiques
Le corps humain étant adaptatif, il lui est possible de s’accoutumer à des conditions extrêmes de plongée, si les règles de sécurité sont suivies. Toutefois, une question demeure : sous l'eau, quelle pression notre corps peut-il supporter ? Quelle profondeur peut supporter le corps humain ? Nous sommes constitués d’organes mous remplis de liquide et d’os, deux types de tissu quasi insensibles à la pression. Seules les cavités creuses comme les sinus et les voies respiratoires sont susceptibles de se déformer, sauf si elles sont remplies d’un gaz comprimé à la même pression que celle qui s’exerce à l’extérieur. C’est le cas lors d’une plongée en bouteilles. En théorie, on peut donc dire que, mécaniquement, notre corps peut résister à des centaines de bars. Une pression de 200 bars est une pression insupportable pour le corps sans protection spécialisée. Pour vous donner une idée, la plongée la plus profonde au monde avec bouteilles d'oxygène a été réalisée en 2014 par le nageur de combat égyptien Ahmed Gamal Gabr, qui a atteint la profondeur de 332,35 mètres.
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La Pression sur les Oreilles : Un Signal d'Alerte et la Manœuvre de Valsalva
Au fur et à mesure que nous descendons sous l’eau, la pression devient une contrainte. Elle s’exerce à différents endroits du corps, comme par exemple les oreilles et plus précisément sur le tympan. Lorsque nous plongeons en profondeur, nos oreilles bourdonnent et nous ressentons une forte douleur, nos oreilles sont à cet instant victimes de pression barométrique. Il y a donc une différence de pression entre l’air situé dans la partie avant du tympan et l’air situé dans la partie arrière du tympan. Pour rééquilibrer cette pression, nous devons appliquer la manœuvre de Valsalva qui consiste à se boucher le nez et la bouche afin d’équilibrer la pression dans l’oreille externe et l’oreille interne. La manœuvre de Valsalva consiste à envoyer de l’air vers les trompes d’Eustache après s’être bouché le nez et la bouche.
Les Risques Spécifiques Liés aux Gaz Comprimés en Profondeur
Lorsque nous plongeons, une pression est exercée sur notre corps et l'air inspiré par le plongeur contient 3 fois plus d'azote qu'habituellement. Les gaz que nous respirons sous pression peuvent avoir des effets insidieux et potentiellement mortels sur notre physiologie.
L'Azote : De la Dissolution aux Accidents de Décompression (ADD)
Une partie de cet azote va être dissoute dans le sang, et le gaz va se répandre dans tout le corps. Quand un gaz est en contact avec de l’eau, comme dit précédemment, il se dissout mais va également créer une augmentation de la pression par conséquent la diminution de la masse volumique (masse en g, dans un volume d’eau en l). Et quand la pression augmente de plus en plus, l’azote se stocke de plus en plus également. Quand nous remontons à la surface, ce gaz, on le libère et la pression diminue, il se crée donc un déséquilibre. La pression va donc agir sur les molécules de gaz, en particulier les molécules d’azote et ce volume d’azote va se réduire. Mais ces molécules doivent absolument être libérées car si ces bulles circulent encore dans notre corps, elles peuvent rester coincées dans les vaisseaux sanguins et donc les boucher. C’est la sur-saturation, ce qui engendre les ADD (accidents de décompression). Ces accidents peuvent se manifester, par exemple, par des accidents au niveau des tympans (les plus fréquents) ou bien encore au niveau du cerveau, car l’azote freine la transmission du message nerveux et provoque la narcose.
La Narcose à l'Azote ou "Ivresse des Profondeurs"
La narcose ou autrement appelée « l’ivresse des profondeurs » est due à un excès d’azote dans le sang. Elle agit à 30 mètres de profondeur. Elle est très dangereuse et agit sur le comportement des gens. Des plongeurs peuvent paniquer et devenir très agressifs, ce qui est dangereux pour eux et également pour les personnes qui les entourent lors de cette excursion. La narcose représente un risque majeur car elle altère le jugement et les capacités cognitives du plongeur, pouvant mener à des décisions erronées ou à une incapacité à gérer une situation d'urgence.
La Toxicité de l'Oxygène : L'Effet Paul Bert
Mais le problème vient aussi de l'oxygène. En effet, l’oxygène, au-delà d’une certaine pression, devient dangereux pour les cellules. Sa toxicité neurologique démarre à 1,6 bar. Cette pression dite partielle est atteinte vers 70 m de profondeur. Elle entraîne des crises connues sous le nom d'effet "Paul Bert". Ces crises convulsives peuvent être suivies d'une perte de connaissance et entraîner la mort du plongeur. La toxicité de l'oxygène, tout comme la narcose et les accidents de décompression, souligne la complexité des interactions entre le corps humain et l'environnement hyperbare. La gestion des mélanges gazeux, des profondeurs et des temps de plongée est donc primordiale pour la sécurité des plongeurs.
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