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. 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.
Évolution Historique des Techniques d'Immersion
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 : 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. 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.
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. La forme actuelle de l'équipement de plongée autonome est élaborée par Maurice Fernez puis Yves Le Prieur pendant l'entre-deux-guerres, 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 ».
Physiologie et Environnement 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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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. 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).
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.
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).
Équipements Spécifiques pour le Plongeur Moderne
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.
La plongée subaquatique demande un matériel spécifique qui peut varier en fonction du type d’activité. Pour 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, et d’un détendeur pour permettre la respiration à la pression ambiante. Le gilet gonflable ou gilet stabilisateur 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.
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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.
Cadres de Pratique et Formation
La plongée peut se pratiquer de façon professionnelle : dans le cadre de travaux sous marins, le matériel sera adapté aux exigences de la tâche à accomplir. Le plongeur pourra utiliser un masque facial et un système de communication. Un gaz spécifique pourra être respiré suivant le temps à passer sous l’eau (nitrox), ou en fonction de la profondeur (trimix). Le progrès technologique voit l’émergence de drones pour la prospective ou l’expertise avant plongée. Dans le cadre de l’enseignement avec le passage de diplôme de moniteur ou d’instructeur affilié à différentes fédérations ou organisations, cela permet de former des plongeurs loisirs dans le monde entier.
La plongée peut également se pratiquer dans un cadre loisir. En club associatif, le plongeur paie une adhésion à l’année et pourra être formé par des moniteurs bénévoles non professionnels affiliés à la fédération française d’étude et des sports sous marin (FFESSM). La plongée en scaphandre à été pratiquée au démarrage principalement par des hommes, dans la recherche, dans l’armée, puis s’est largement diversifiée. Si vous souhaitez vous initier à la plongée sous-marine, la première étape consiste à trouver une école de plongée ou un moniteur de confiance. La plupart des écoles de plongée proposent des cours d'initiation ou des séances de découverte qui permettent de s'initier à cette activité dans un environnement contrôlé. Une fois que vous aurez suivi un cours d'initiation, vous pourrez vous inscrire à un cours complet menant à la certification.
Il existe plusieurs certifications différentes en plongée sous-marine, chacune exigeant l'acquisition d'un ensemble spécifique de compétences et de connaissances qu'il faut démontrer pour l'obtenir. Les niveaux de base incluent le « Discover Scuba Diving », l'Open Water Diver, l'Advanced Open Water, le Rescue Diver, et le Divemaster. Une fois ces niveaux validés, les plongeurs peuvent choisir de suivre des formations spécialisées dans des domaines tels que la plongée sur épave, la spéléologie, etc.
La Plongée en 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 les tables de décompression. 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.
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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. 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 ramasser du corail rouge et des éponges.
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. 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.
Techniques Avancées et Plongée Technique (Tek)
La plongée technique, souvent appelée « plongée tek », est une forme de plongée plus avancée qui implique l'utilisation d'équipements et de techniques spécialisés, tels que les paliers de décompression et les mélanges gazeux, afin de plonger plus profondément et d'explorer des environnements plus difficiles. On peut considérer aussi que toute plongée avec un gaz différent de l'air (NITROX ou TRIMIX) relève de la plongée technique. En effet, en fonction de la profondeur, vous devrez adapter votre mélange gazeux pour gérer la toxicité de l'oxygène ou les effets narcotiques de l'azote. Les ordinateurs de plongée seront aussi dédoublés tout comme les lampes et les détendeurs par exemple. La spéléologie sous-marine consiste à plonger dans des grottes ; elle est considérée comme l'une des disciplines de plongée les plus exigeantes et les plus dangereuses.
La plongée sur épave consiste à explorer des navires coulés et d'autres structures sous-marines. Ces activités exigent non seulement un équipement doublé, mais également une gestion rigoureuse de la planification des gaz et des procédures de décompression. Contrairement à la plongée loisir classique, la plongée technique impose une autonomie totale et une capacité à résoudre des problèmes complexes dans un milieu où l'accès direct à la surface est parfois impossible. Les plongeurs techniques utilisent des configurations de matériel spécifiques, comme le montage « sidemount » (bouteilles sur les côtés) ou le bi-bouteille avec isolateur, permettant de sécuriser leur réserve de gaz en cas de défaillance.