Le rêve d'explorer les fonds marins est un désir ancestral. Déjà, au XIXe siècle av. J.-C., Homère évoquait des plongeurs récoltant des coquillages dans l’Iliade, et Aristote au IVe siècle av. J.-C. Plus tard, la course aux abysses fut marquée par le duel entre Jacques Mayol et Enzo Maiorca, popularisé par le film Le Grand Bleu, avec un record du monde en apnée à -105 mètres en octobre 1983. L'apnée, définie comme un arrêt volontaire ou involontaire de la ventilation, suscite un intérêt croissant tant pour ses aspects physiologiques que pour ses bienfaits potentiels sur la santé.
Le Réflexe de Plongée : Une Adaptation Innée
La suspension de la ventilation induite par l'apnée stimule un réflexe inné présent chez tous les êtres humains et les mammifères marins : le "réflexe de plongée". Ce mécanisme physiologique complexe redirige le sang vers les organes vitaux tels que le cerveau et le cœur, afin de les protéger du manque d’oxygène. La rate se contracte également, libérant des globules rouges dans la circulation sanguine pour augmenter la capacité de transport de l’oxygène. C'est ce que l'on appelle la « réponse cardiovasculaire de plongée ».
Modifications du Système Nerveux Autonome
L’apnée et l’immersion induisent une augmentation de l’activité du système nerveux parasympathique vers le cœur, généralement associée à un ralentissement du métabolisme. Simultanément, le système nerveux sympathique, responsable de l’activation globale du fonctionnement de nos organes et associé à une accélération du métabolisme, est également activé. Ces activations antagonistes entraînent une baisse de la fréquence cardiaque et une augmentation de la vasoconstriction globale des vaisseaux sanguins.
Bradycardie et Économie d'Oxygène
La diminution de la fréquence cardiaque, ou bradycardie, est une composante essentielle du réflexe de plongée. Il a été prouvé que les apnéistes de haut niveau ont une bradycardie plus rapide et plus prononcée, ce qui leur permet d’économiser davantage d’oxygène. Cette adaptation est davantage due à l’adaptation du système nerveux autonome qu’à l’augmentation de la pression avec la profondeur.
Mouvements Respiratoires Involontaires
À la fin de l’apnée, le système nerveux sympathique engendre des mouvements respiratoires involontaires, induisant une pression négative dans le thorax. Cela permet au sang de revenir normalement vers le cœur, augmentant ainsi le débit cardiaque et maintenant l’oxygénation du cerveau. L’apparition de ces mouvements respiratoires involontaires serait due à une augmentation des mouvements du diaphragme lors de la phase terminale de l’apnée.
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Un Corps Sous Pression : Physiologie de la Profondeur
L’eau étant environ 800 fois plus dense que l’air, la pression exercée sur le corps augmente considérablement avec la profondeur. À 40 mètres, le poids total appliqué sur le corps d’un plongeur peut atteindre environ 100 tonnes. Cette pression influe sur le volume d’air disponible dans les poumons du plongeur. Alors que le volume pulmonaire d’un apnéiste est de 6 litres à la surface, il passe à 1,2 litre à 40 m de profondeur.
Blood Shift : L'Érection des Poumons
Au-delà de 60 mètres, la pression à l’intérieur du thorax devient négative par rapport à l’environnement aquatique, attirant les viscères vers le thorax. Le sang présent dans les gros vaisseaux et les capillaires des poumons est alors aspiré et retenu dans la circulation pulmonaire. Ce phénomène, appelé « blood shift », permet de rigidifier les poumons, leur permettant de supporter des pressions plus importantes encore. On parle alors d’une véritable « érection des poumons » !
Adaptation Cardiaque : Loi de Frank-Starling
En parallèle, le sang afflue davantage vers le cœur grâce à un retour veineux de plus en plus important à mesure que l’on descend en profondeur. Le volume sanguin moyen du cœur passe ainsi d’environ 650 ml à l’air libre à environ 900 ml en immersion. Cette augmentation permet au muscle cardiaque d’économiser son énergie de fonctionnement grâce à la loi de Frank-Starling : plus la cavité ventriculaire est remplie en fin de phase de diastole, plus le tissu entourant les ventricules se contractera fortement en phase de systole.
Hypertension Progressive et Protection Cérébrale
Avec l’augmentation de l’activité du système nerveux sympathique pendant la descente en apnée, la tension artérielle moyenne augmente elle aussi, progressivement. Cette forme d’« hypertension progressive » pourrait fournir une réserve de pression sanguine permettant de maintenir une alimentation optimale du cerveau, en amplifiant lors de la plongée en apnée le phénomène de baisse des résistances vasculaires cérébrales.
Les Phases de l'Apnée : Du Confort à la Lutte
L’apnée se décompose en périodes successives, débutant par une phase d’aisance, au cours de laquelle le plongeur ne ressent pas d’inconfort, et se terminant par une phase de lutte, durant laquelle le corps envoie des signaux parfois violents visant à faire reprendre la respiration. Le début d’apnée se caractérise par une suppression volontaire des contractions musculaires respiratoires et un arrêt des mouvements de la cage thoracique.
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Le Réflexe Respiratoire : La Soif d'Air
L’envie de respirer, ou « soif d’air », qui surgit au bout d’un moment lorsqu’on fait une apnée est provoquée par l’accumulation de CO₂ dans le sang. Lorsque la pression partielle en O2 dans le sang passe sous un certain seuil, des signaux sont envoyés au bulbe rachidien, à la base du cerveau, par des récepteurs particuliers situés au niveau des carotides et de la crosse aortique.
Hyperventilation et Syncope
Lorsqu’un apnéiste hyperventile, il diminue la concentration en dioxyde de carbone dans son sang sans augmenter pour autant la concentration en oxygène. Le signal d’alerte (l’augmentation en dioxyde de carbone) est donc retardé et l’organisme manque d’oxygène sans que l’apnéiste ne ressente le besoin de respirer : c’est la syncope. La syncope en apnée est un risque pour les débutants comme pour les apnéistes confirmés.
L'Étonnante Adaptation des "Nomades de la Mer"
Il a été démontré que la physiologie des Bajau, un peuple insulaire d’Asie du Sud-Est adepte de l’apnée subaquatique depuis des millénaires, avait subi plusieurs adaptations favorables à cette activité, qui leur permettent de mieux supporter le manque d’O2. Leur rate, notamment, peut avoir un volume jusqu’à deux fois plus important que celui d’autres individus. Elle se contracte pendant l’apnée pour « libérer » un surplus d’O2 dans l’organisme. L’une des adaptations sélectionnées chez les Bajau a pour conséquence de les rendre moins sensibles à l’hypothyroïdie.
Effets Bénéfiques et Risques de l'Apnée
L'apnée, qu'elle soit pratiquée comme sport ou activité de loisir, procure souvent une sensation de bien-être.
Bienfaits Physiologiques
Il a été prouvé que les apnéistes de haut niveau avaient une bradycardie plus rapide et plus prononcée, ce qui leur permet d’économiser davantage d’oxygène. Les apnéistes travaillent beaucoup leur technique de ventilation. Ces techniques issues du pranayama - exercices respiratoires pratiqués dans le yoga - les dotent d’un meilleur contrôle de leur souffle tout en réduisant leur stress - non seulement avant la plongée mais aussi dans la vie courante.
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Bienfaits Psychologiques
Une étude comparant les niveaux de stress, d’anxiété et d’affects négatifs de 36 apnéistes avec ceux de 41 non-athlètes a mis en évidence qu’ils étaient meilleurs chez les plongeurs. La pratique de l’apnée subaquatique était aussi liée à des caractéristiques psychologiques plus stables. Enfin, réaliser des épisodes répétés d’apnée aquatique entraînerait aussi une amélioration des défenses antioxydantes de l’organisme.
Risques Associés
Malgré toutes ses vertus, l’apnée demeure une activité à risque, soumise à un examen médical préalable afin de vérifier qu’il n’existe pas de contre-indication. Au cours de la plongée en apnée, la pression augmente et une partie du sang est redirigée vers les poumons, les protégeant ainsi de l’écrasement. Le cerveau peut toutefois finir par manquer d’oxygène - c’est la syncope, dont les conséquences à long terme sont mal connues. D’autres études révèlent que des marqueurs cérébraux indicatifs d’une souffrance cérébrale sont augmentés après une syncope ou une apnée de très longue durée, c’est-à-dire supérieure à six minutes. Dans les profondeurs, ceux-ci évoquent également souvent des symptômes assimilables à une narcose. Il est crucial de ne jamais pratiquer l'apnée seul et de progresser lentement tout en travaillant la flexibilité de sa cage thoracique.
Accident de Décompression
À la remontée, les gaz dissous dans le sang auront tendance à reprendre leur forme gazeuse, formant des microbulles. Si la remontée se fait trop rapidement depuis une trop grande profondeur, l’organisme ne peut éliminer correctement ces gaz : c’est l’accident dit « de décompression », qui se traduit par des douleurs et des embolies (obstructions) des vaisseaux.
Apnée et Autres Disciplines Sportives
Les effets bénéfiques du manque d’oxygène après des séjours en altitude sont bien connus chez les sportifs : or les mêmes effets ont été constatés à la suite d’un entraînement à l’apnée. Chez les nageurs sprinteurs (50 mètres), par exemple, l’enjeu est de savoir s’il faut respirer sur cette distance, au risque de perdre du temps et de voir sa coordination perturbée à force de tourner la tête. Sur le plan respiratoire, l’apnée peut servir d’entraînement ventilatoire additionnel pour les personnes souffrant de problèmes pulmonaires tels que les bronchopathies obstructives chroniques. Des recherches récentes rapportent une forte diminution de la glycémie (environ 25 %) chez les diabétiques de type II après cinq cycles d’hypoxie de six minutes.
Conseils aux Débutants
Pour un jeune qui souhaite pratiquer l’apnée, il est essentiel de s'adresser à un club pour pratiquer l’apnée et faire des plongées progressives sans prendre de risque. L’apnée c’est une discipline qu’il faut pratiquer ensemble. Il ne faut PAS pratiquer l’apnée SEUL. Un entraînement intensif ne peut être envisagé que vers 13-14 ans. Le plongeur va flotter avec sa combinaison en néoprène, il doit donc utiliser une ceinture de lest. Elle entoure la taille du plongeur qui y accroche un ou plusieurs poids en plomb afin de s’alourdir. La ceinture est fermée par une boucle spéciale qui doit pouvoir être réouverte très rapidement.