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. 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. 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.
Les fondements historiques et l’évolution des équipements
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.
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 (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 ».
La physiologie et la physique du 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). 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.
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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).
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. 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 à une pression partielle d’O2 de plus de 0,6 bar peut provoquer des lésions pulmonaires de type inflammatoire (effet Lorrain Smith).
La sécurité et l’encadrement de la pratique
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.
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. Le gilet stabilisateur assure un bon équilibre à votre équipement et permet de fixer votre bouteille de plongée.
Les contre-indications sont sérieuses : 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 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).
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L’apnée : une discipline naturelle et sportive
Les plongeurs en apnée n’effectuant pas de ventilation pulmonaire sous l’eau n’ont, de leur côté, pas besoin d’utiliser ces tables. 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. 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.
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. 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.
Marseille, berceau de la plongée moderne
Cité maritime depuis sa fondation il y a 2 600 ans, Marseille s’est distinguée comme berceau de la plongée subaquatique moderne. Les Calanques en particulier furent le théâtre de plusieurs innovations. En 1733, John Lethbridge tente de récupérer des piastres d’argent englouties dans un naufrage à l’entrée du port de Marseille. L’équipement utilisé se compose d’un tonneau en bois, muni d’un hublot, cerclé de fer et lesté de plomb, et équipé de deux manchons de cuir pour passer les bras ! Dans les années 1850 et 1860 sont inventés scaphandre à casque de suivre et appareil respiratoire fournissant l’air à la demande.
C’est à Sormiou que, dès 1942, Georges Beuchat, Albert Falco et le commandant Cousteau réalisent les premières plongées avec un nouveau scaphandre équipé d’une bouteille d’air comprimé et d’un détendeur. Le nouveau scaphandre autonome offre aisance de mouvement et mobilité. Les « hommes-grenouilles » équipés de palmes supplantent les « pieds-lourds » chaussés de plomb. À Riou, le navire océanologique Calypso localise en 1952 deux épaves antiques et des milliers d’amphores et de céramiques ! Cet emplacement et ses alentours sont désormais désignés sous le nom de « triangle Cousteau », et constituent une zone de protection archéologique. En 1962, côté professionnel, l’ingénieur Henri-Germain Delauze crée à Marseille la Comex ainsi qu’un centre hyperbare.
La plongée et le milieu éducatif
Sensibiliser les élèves au monde aquatique et tout ce qui orbite autour selon les opportunités que nous rencontrons. Par exemple, aborder les exponentielles en mathématiques devient plus facile à concevoir autour de l’idée de saturation ou désaturation tissulaire. La forme de certains sites de plongée rappelle certaines courbes ou fonctions. Le programme de Français est décliné autour de textes où la Méditerranée est centrale, puisque un voyage est effectué aux alentours des vacances de Pâques dans la région de Hyères. La biodiversité et ses variations sont recensées sous l’eau lors de notre semaine à Hyères où le club de plongée Espace Mer nous accueille durant une semaine, ou en surface lors de balades dans les salins ou la maquis de la Presqu’île de Giens.
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Le projet est fonctionnel depuis 2 ans grâce à l’AVAN, mais a pris cette année un tournant plus ambitieux avec la construction et la finalisation du prototype N°1 du drone sous-marin en 2019. Développer des liens avec des établissements publics, tels l’agence de l’eau et les voies navigables de France pour donner de l’ambition et une utilité au contenu scientifique de notre démarche. Un drone sous marin a été construit dans ce sens et ses applications sont liées aux besoins de ces 2 établissements. C’est à eux aussi de trouver une majorité des ingrédients auprès d’entreprises ou de proches qui constitueront nos repas lors du séjour à Hyères.
Aspects techniques des mélanges gazeux
On sait aussi qu’un minimum d’oxygène est vital. D’autre part, lors des plongées profondes, le mélange respiré comporte toujours une proportion importante de gaz « neutre » (azote ou hélium) en plus de l’oxygène. C’est l’absorption et la rétention de ces gaz neutres qui imposent des paliers de décompression. Donc, plus il y a d’oxygène, moins il y a de gaz neutre et plus la décompression sera rapide. Lorsqu’on respire sous l’eau à partir de bouteilles de gaz comprimé, la consommation augmente avec la profondeur. À 50 mètres, on consomme six fois plus qu’en surface.
Une plongée profonde aux mélanges est une plongée qui commence avec un gaz sur-oxygéné à partir de la surface jusqu’à une vingtaine de mètres. Puis, le plongeur change de bouteille pour respirer un mélange « fond » pauvre en oxygène et riche en hélium. Plus que jamais, la mesure du temps passé sous l’eau est indispensable. Avec la plongée tech en circuit ouvert, on se rend compte que le nombre de bouteilles et l’incroyable gaspillage de gaz est un sérieux handicap. D’un côté, on conçoit des économiseurs de gaz (recycleurs semi-fermés) et de l’autre, on développe des appareils recyclant totalement le gaz expiré (recycleurs fermés). 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 symbolique de l’immersion
Dans le baptême, il y a une idée de plongée. Jean le Baptiste, c’est son surnom, mais il s’appelle Jean, en fait. Et dans le baptême, il y a une idée de plongée. Aujourd’hui on verse trois gouttes sur le front quand on baptise, mais à l’époque les premiers chrétiens, ils étaient vraiment plongés. Si vous voyez les premiers baptistères, en Europe, c’est des piscines avec des escaliers qui descendent et qui remontent… et l’évêque était là, dans l’eau. Il y avait une idée de MORT dans le baptême : on meurt à notre ancienne vie et on renaît avec le Christ.
Moi qui n’avais pas plongé depuis vingt ans, quand je suis arrivé ici, la première fois que j’ai recommencé à plonger… j’ai ressenti comme une mort. Mais tout ça pour dire que, le baptême, bien sûr on l’a reçu - souvent quand on était petit - mais symboliquement on peut recommencer ! On peut vivre souvent des baptêmes. Eh bien si vous faites l’exercice tout à l’heure - ou un autre jour de la semaine, quand vous serez dans l’eau, dans le lagon - réfléchissez à ce que vous avez envie de laisser derrière vous… qu’est-ce que je dois laisser mourir ? Et puis immergez-vous complètement, mettez la tête sous l’eau, et quand vous ressortirez, si vous écoutez bien, vous entendrez peut-être la voix de Dieu dire : « Celle-ci est ma fille bien-aimée ! Celui-ci est mon fils bien-aimé ! »
La pratique moderne : une expérience sensorielle
Testé pour vous. La section subaquatique proposait des baptêmes de plongée. Muni de palmes, d’un masque et d’une bouteille d’air comprimé, j’ai touché le fond… Depuis le temps que je voulais me lancer à l’eau… Au bord du bassin, pas de Jacques Mayol, mais Didier Blais. Le président de la SAS m’explique la règle n° 1 : « On plonge toujours par deux, pour s’assurer mutuellement que tout va bien. Le moniteur va t’aider à monter et à descendre en gonflant et dégonflant ton gilet stabilisateur. » Allez hop, des palmes, un masque et j’enfile le fameux gilet lesté d’une bouteille d’air comprimé à 200 bars qui permet, si besoin, de gambader une heure par 15 m de fond.
Pour communiquer sous l’eau, tu dois connaître deux signes. Plouf ! Les palmes qui, au bord du bassin, nous donnent l’air empoté, trouvent toute leur grâce et leur utilité sous la ligne de flottaison. « OK ? » interroge Jean-Yves. Pour compenser la pression de l’eau sur les oreilles, je me pince le nez et envoie de la pression, « les six premiers mètres sont les plus difficiles, après on s’habitue », m’a prévenu Jean-Yves. Sous l’eau, les mouvements sont amples, le temps semble ralenti. Le bruit, également, est différent : on entend les bulles d’air qui s’échappent. Étrange impression d’équilibre complètement différente, sans doute un peu comme dans l’espace… Je remonte à la surface, avec un grand sourire.
Les zones de pratique en France
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. En mer Méditerranée, 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).
Côté Atlantique, elle 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). Manche : des eaux 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. Arromanches (Calvados). Alpes : Il n’y a pas que l’eau salée ! Découvrez dans les Alpes 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).