Plongée sous-marine - Définition

La plongée sous-marine consiste, en général, à explorer le monde sous-marin équipé d'un scaphandre autonome spécifique composé généralement d'une combinaison isothermique, d'un masque, de palmes et, à la différence de la plongée en apnée, d'une bouteille de plongée, d'un détendeur.

La plongée de loisir a pour but principal de découvrir le monde sous-marin, sa faune, sa flore, sa beauté, son univers sonore particulier. Il existe également des activités spécifiques, notamment professionnelles, liées à la plongée (moniteur de plongée par exemple). Ainsi, un plongeur peut être spéléologue, biologiste, scaphandrier offshore, plongeur de combat, plongeur démineur, photographe, archéologue, chercheur d'épave, etc.

De la même manière qu'il existe quantité de types de plongeurs différents, il existe de nombreux types de plongées ou activités sub-aquatiques comme le hockey subaquatique, l'apnée, la chasse sous-marine, etc.

Incidence des variations de pression

Le facteur principal influant sur l'organisme humain en plongée est la pression exercée par l'eau. Celle-ci augmente avec la profondeur : alors que nous sommes soumis à une pression d'environ 1 bar à l'air libre au niveau de la mer (pression atmosphérique), 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.

Par exemple, à 25 mètres de profondeur, un plongeur est soumis à 3,5 bars de pression totale (1 bar de pression atmosphérique et 2,5 bars de pression hydrostatique); cette pression inhabituelle pour un être humain adapté au milieu terrestre va provoquer différents phénomènes, que le plongeur doit connaître et gérer sous peine de mettre sa santé (voire sa vie) en danger.

La majeure partie du corps humain, composée de liquides/solides incompressibles, n'est pas directement affectée par les variations de pression. En revanche, l'air contenu dans les différentes cavités du corps (oreille moyenne, sinus, appareil respiratoire...) voit son volume varier de manière inversement proportionnelle à la pression ambiante, suivant la loi de Boyle-Mariotte.

Barotraumatismes

Les accidents dus aux variations anormales de pressions dans les organes creux sont appelés des barotraumatismes. Ceux-ci touchent les différents cavités en contact avec l'air inspiré : oreilles, sinus, dents, intestin, mais aussi l'espace situé entre le masque et le visage.

Lors de la descente, 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 (procédé dit de Valsalva). On peut également équilibrer son oreille en faisant une "béance tubaire volontaire" qui consiste à bailler bouche fermée en avançant la machoire inférieure. L'air inspiré pénètre sans traumatisme dans la trompe d'Eustache béante pour repousser le tympan contre la pression de l'eau et ainsi l'équilibrer. Lors de la remontée le phénomène inverse se produit et l'oreille moyenne passe en surpression. Cependant aucune manœuvre d'équilibrage volontaire n'est nécessaire.

Lors de la remontée, l'air contenu dans les poumons du plongeur se dilate. Si le plongeur n'est pas attentif et n'expire pas ou pas assez (en cas d'apnée involontaire, de panique, de remontée trop rapide...), la surpression pulmonaire ainsi créée peut entraîner des lésions graves.

Vertige alterno-barique

Le vertige alterno-barique est du 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. Si 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 être mortel 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 (injection d’air à partir de la gorge vers la trompe d’Eustache) mal exécutée, ou alors à une trompe d’Eustache peu perméable à l’air.

A la remontée, l'encombrement d'une des trompes d'Eustache peut entrainer d'importants vertiges et une serieuse desorientation alors que la descente s'est passée sans encombre.

La toxicité des gaz

Le troisième effet de l'augmentation de la pression sur le plongeur concerne l'impact des gaz respirés sur l'organisme.

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. Par exemple, étant donné un plongeur respirant de l'air (environ 80% d'azote, 20% d'oxygène) à 20 mètres de profondeur (soit une pression totale de 3 bars), la pression partielle d'azote respiré est de 2,4 bars (80% de 3 bars), et celle d'oxygène est de 0,6 bars (20% de 3 bars). L'effet physiologique d'un gaz dépend de sa pression partielle, qui elle-même dépend donc de la pression (de la profondeur) d'une part, et de la proportion du gaz dans le mélange respiré par le plongeur d'autre part.

L'augmentation de la pression partielle (pp) a des effets différents en fonction du gaz.

L'oxygène

L'oxygène (O₂), indispensable à la survie du plongeur, devient toxique avec l'augmentation de sa pression partielle. Cet effet nommé hyperoxie est dû à la toxicité neurologique de l'oxygène à partir d'une pression partielle de 1,6 bar. Il soumet le plongeur à un risque de crise épileptique (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 de l'azote, par exemple, c'est au-delà de 2 bars de pression partielle que la toxicité de l'oxygène se révèle.

Les gaz inertes

Les gaz inertes (azote, mais aussi hélium, hydrogène, argon, etc.), outre leur rôle déjà évoqué dans l'accident de décompression, ont des propriétés narcotiques à partir d'une certaine pression partielle. Le pouvoir narcotique dépend du gaz : l'argon et l'azote sont très narcotiques, l'hélium et l'hydrogène beaucoup moins. La narcose à l'azote peut débuter dès 3,2 bars de pression partielle (soit 30 mètres de profondeur en respirant de l'air), et devient très dangereuse au-delà de 5,6 bars de pression partielle (60 mètres). Les réflexes s'amenuisent, l'esprit s'engourdit ; les facultés de jugement du plongeur sont altérées, au point de provoquer euphories, angoisses et comportements irraisonnés pouvant conduire à l'accident (on parle ainsi d'ivresse des profondeurs). À plus grande profondeur, la perte de connaissance survient inévitablement. La diminution de la pression partielle du gaz narcotique entraîne immédiatement la disparition de ces symptômes, sans autres séquelles (un plongeur narcosé peut ainsi se soustraire aux symptômes simplement en remontant de quelques mètres). La narcose est un phénomène mal connu, probablement lié à l'effet des gaz dissous dans les tissus nerveux et au poids moléculaire du gaz concerné, dont les conséquences peuvent être très variables d'une plongée à l'autre. En fonction de la profondeur à atteindre, l'utilisation d'un "mélange" qui comporte de l'hélium (trimix, heliox, heliair, ...) permet de diminuer les effets de la narcose ainsi que les durées de décompression. D'autre part, il permet également de plonger à des profondeurs plus importantes. Il est aussi possible d'utiliser des mélanges comportant moins de 80% d'azote en y ajoutant de l'oxygène, ces mélanges sont appelés nitrox (de la contraction en anglais de nitrogen, l'azote, et d'oxygen, l'oxygène). Les nitrox jusqu'à 40% d'oxygène permettent de limiter la saturation des tissus en azote lors de la plongée et sont utilisés de plus en plus couramment en plongée loisir en lieu et place de l'air. Les nitrox avec plus de 40% d'oxygène sont utilisés pour accélérer la désaturation des tissus en gaz inertes durant les paliers de décompression, ils sont plutôt utilisés par des plongeurs professionnels ou techniques.

Pour information, l'hélium respiré à plus de 10 à 15 bars de pression partielle (au-delà de 120 mètres de profondeur environ selon le mélange utilisé) présente une autre forme de toxicité : le syndrome nerveux des hautes pressions (SNHP).

Le dioxyde de carbone

Il existe également une intoxication au dioxyde de carbone (CO2) appelée " essoufflement ". Elle peut survenir si la ventilation n'est pas suffisante, c'est pourquoi, lors d'un effort particulier (palmage vigoureux, ...) il est nécessaire de réaliser des expirations longues afin de "chasser" le plus de CO2 possible. D'autre part ce phénomène d'essouflement est largement aggravé par la profondeur, aggravation notamment liée aux pressions partielles. Un essoufflement à grande profondeur déclenche souvent une narcose associée, avec parfois perte de conscience, car l'augmentation de la ventilation pulmonaire provoquée par l'essoufflement provoque une augmentation très importante de la quantité d'azote absorbée.

La décompression

L'augmentation de la pression ambiante cause la dissolution des gaz.

Lorsqu'un gaz se trouve en contact avec un liquide, il va s'y dissoudre progressivement jusqu'à atteindre une limite proportionnelle à la pression et dépendant des caractéristiques du gaz et du liquide en matière de solubilité, suivant la loi de Henry. Si la pression augmente, de plus en plus de gaz se dissout dans le liquide. Si la pression diminue doucement, du gaz reflue vers la limite du liquide sous forme dissoute ou de micro-bulles. Si la pression diminue très rapidement, le gaz s'échappe de manière explosive et forme des bulles au sein du liquide (exemple de la bouteille de soda au moment de l'ouverture).

Le corps humain est essentiellement constitué de liquide, et est donc soumis au même phénomène d'absorption et de restitution des gaz. Il est à noter que seuls les gaz inertes (azote, hélium, hydrogène, ...), non métabolisés par l'organisme, sont impliqués dans ce mécanisme pathologique. Le comportement de l'oxygène et du gaz carbonique obéit à des mécanismes physiologiques supplémentaires, qui font que ces gaz ne posent pas de problème du point de vue de la dissolution.

Restent donc les gaz inertes. Lors de l'immersion, les gaz inertes diffusent dans le corps du plongeur (sang et tissus) et s'accumulent progressivement, et ce d'autant plus que la profondeur et la durée de la plongée augmentent. Lors de la remontée, si la pression baisse trop rapidement - comme pour la bouteille de soda - des bulles pathogènes vont se former dans l'organisme. Suivant la localisation de leur apparition, ces bulles peuvent entraîner notamment des accidents circulatoires, des paralysies, des douleurs articulaires, que l'on regroupe sous le terme d'accidents de décompression. Si les vaisseaux sanguins au bas de la moelle épinière sont encombrés, il peut y avoir mort par anoxie de celle-ci, donc paraplégie. Le cerveau est aussi très sensible. L'enjeu pour le plongeur est de remonter suffisamment doucement pour qu'il n'y ait pas de formation de bulles, ou que les bulles formées soient suffisamment petites pour être asymptomatiques.

Ces phénomènes ont été modélisés empiriquement, afin de proposer au plongeur des procédures de décompression en fonction de sa plongée. Ces procédures limitent la vitesse de remontée (entre 6 et 18 mètres par minute en fonction des procédures), et imposent des paliers (des temps d'attente sans remonter). Les procédures de décompression sont soit décrites sous forme de tables, soit implantées dans un ordinateur de plongée, et ont fait l'objet de validations statistiques sur des populations de plongeurs. Ces procédures sont aujourd'hui fiables, et les accidents de décompression surviennent essentiellement suite à un non-respect des procédures.

Toutefois, il faut bien comprendre que, à ce jour, personne ne peut proposer de modèle satisfaisant permettant d'expliquer la décompression d'un plongeur. La recherche s'oriente actuellement sur l'évolution des micro-bulles dans le corps du plongeur, avec des résultats intéressants et une évolution vers des procédures de décompression plus optimisées, en diminuant le temps de décompression sans en dégrader la sûreté.

Interdiction de prendre l'avion

Il est interdit de prendre un avion dans les heures qui suivent une plongée pour éviter un accident de décompression potentiel. En effet, l'accident de décompression survient quand le taux de saturation, qui est le rapport entre la TENSION (pression d'un gaz dans un liquide) des gaz dissous dans le corps du plongeur sur la PRESSION du gaz à l'extérieur de son corps, dépasse un certain seuil appellé taux de sursaturation critique. Ce taux est approximativement de 2. Les tables de plongée sont conçues pour permettre au plongeur de sortir de l'eau avec un rapport de saturation inférieur ou presque égal à 2 au niveau de la mer. L'intérieur d'un avion de ligne n'étant pressurisé en altitude qu'à environ 0.8 fois la pression atmosphérique au niveau de la mer (soit ~0.8 bars), le risque existe alors de voir le rappport de saturation du plongeur dépasser la valeur critique, ce qui risque d'entraîner un accident.

Exemple : sortie de l'eau avec une saturation de 1.9. Rapport de saturation 1.9/1 = 1.9, pas d'accident. Montée dans un avion deux heures après, avec un taux qui est entretemps redescendu à 1.8. Lors de la montée en altitude, la pression cabine passe à 0.8. Le rapport de saturation du plongeur passe alors à 1.8/0.8 = 2.25, et l'accident peut survenir.

Pour les mêmes raisons, il est déconseillé de monter rapidement en altitude après une plongée.

Équipement

l'équipement de base du plongeur consiste à avoir palmes, masque, tuba, couteau, combinaison le reste pouvant être loué sur place. Toute fois, afin d'acquerir une autonomie complète, il est important d'avoir rapidement son materiel personnel en plus des bases citées. -Gilet stabilisateur(ou tout autre moyen permettant une remontée en surface et de s'y maintenir à l'aide d'air comprimé) -Détendeurs(Principal, octopus et manométre) -Ordinateur( ou à défaut un moyen pour contrôler les paramètres de plongée) -Parachute de palier

Respiration

Sous l'eau, les réflexes respiratoires sont modifiés: en effet, à la surface, l'inspiration et l'expiration sont des automatismes. Sous l'eau, le travail respiratoire est plus difficile en raison de la pression qui augmente et devient volontaire. Le mécanisme complexe qui a lieu au sein de l'alvéole est modifié, le CO2 devient plus difficile à évacuer, le risque d'essoufflement devient important.

(le contributeur va compléter au plus tôt ce paragraphe, car ce qui était écrit était faux et potentiellement dangereux à suivre).

Scaphandre

Choix des mélanges respiratoires

Les bouteilles des plongeurs peuvent contenir du nitrox, du trimix, de l'héliox, de l'air ou de l'oxygène pur, suivant le type de plongée et le niveau de plongeur. L'air est le gaz le plus utilisé de nos jours car beaucoup plus facile à comprimer dans les blocs. L'air étant beaucoup plus courant est également bien moins cher. Le nitrox gagne du terrain, car il permet d'étendre les durées de plongée sans palier. La profondeur maximale atteignable sans danger est cependant réduite par l'enrichissement en oxygène, ce qui rend le nitrox moins souple que l'air. Pour les taux d'enrichissement faibles (moins de 40 % d'oxygène), le nitrox s'utilise avec du matériel classique, à condition que celui-ci soit très bien entretenu. Pour des taux plus élevés, un équipement spécifique est nécessaire (bouteille et détendeur) en raison des effets corrosifs du mélange enrichi en oxygène. Pour les taux élevés d'enrichissement, on observe en outre un risque d'explosion si des graisses de joints innapropriées sont employées. Notons enfin que seul un ordinateur de plongée adapté peut réaliser les calculs nécessaires à l'établissement du niveau de saturation du plongeur lors de l'utilisation d'un gaz autre que l'air.

Protection thermique

Les échanges thermiques étant plus importants dans un milieu liquide, la perte calorique est relativement importante lors d'un séjour prolongé dans l'eau. Le plongeur doit donc limiter les échanges thermiques entre son corps et l'eau. Il peut utiliser pour cela :

• des combinaisons non étanches (appelée aussi combinaison humide), la plupart du temps en Néoprène. Elles peuvent être mono ou bipièce. Leur épaisseur varie de 2mm à 7mm avec la possibilité de mettre une double épaisseur dans le cas des combinaisons bipièce (donc 14mm);
• des combinaisons étanches ou semi-étanches pour les températures plus basses.

Le plongeur peut perdre jusqu'à 75 % de sa chaleur corporelle par la tête en l'absence de protection thermique.

Pour que la perte thermique soit négligeable il faut que l'eau soit à une température supérieure à 32 °.

Flottabilité

Le plongeur utilise un gilet stabilisateur (également appelé "Stab" pour "Stabilizing Jacket") qu'il peut gonfler et dégonfler à loisir afin de faire varier son volume et, suivant le principe d'Archimède, changer sa flottabilité et s'équilibrer ainsi dans l'eau. La "stab" peut être gonflée automatiquement avec le "direct system", qui est reliée au bloc et qui permet d'insuffler du gaz à partir de la bouteille. Il est également possible de la gonfler à la bouche, mais c'est en général déconseillé : pour l'hygiène (des champignons peuvent se former à l'intérieur ; cet endroit est rarement sec et désinfecté) et à cause du risque d'essoufflement, de surpression pulmonaire ou d'ADD.

Déplacement

Le déplacement sous l'eau en plongée est assuré par les jambes. Le plongeur dans un souci de performance et d'économie de l'effort s'équipe de palmes. Les palmes simples sont de deux types :

• chaussantes : la palme est dotée d'un chausson qui entoure le pied, le plongeur peut éventuellement mettre un premier chausson en neoprène pour lutter contre le froid.
• réglables : le pied doit être équipé d'un botillon (chausson avec semelle) avant d'être mis dans la palme, et on règle le serrage ensuite.

Plusieurs types de nage existent:

• ventrale: la plus commune, le nageur se plaçant à l'horizontale, ventre orienté vers le bas.
• dorsale: utilisée souvent pour se reposer tout en continuant de nager, en surface essentiellement. L'avantage de ce type de nage est de pouvoir sortir la tête hors de l'eau facilement.
• latérale: nage sur le côté. Utilisée lors de plongée sur des tombants (falaises sous-marines, abritant le plus souvent une faune importante et caractéristique).

Dans le cadre de plongées dites dérivantes, le courant peut servir de moteur: les palanquées sont mises à l'eau en un point et récupérées par le bateau plus loin. Ces plongées sont particulièrement intéressantes car une grande distance peut ainsi être parcourue, et un grand nombre de choses peut être observé, le tout avec une dépense d'énergie minimale.

Il existe de petits scooters sous-marins électriques qui permettent le déplacement sans effort du plongeur, toutefois, ceux-ci demandent une grande expérience et sont totalement interdits dans les réserves naturelles (en France par exemple).

Ordinateur de plongée

Se présentant sous la forme de montres démesurées, les ordinateurs de plongée sont censés remplacer l'usage des tables de plongée. Ils permettent en général de disposer en permanence des informations suivantes:

• profondeur instantanée et maximum.
• temps de plongée.
• paliers de décompression.
• vitesse de remontée.
• température de l'eau.

A cela peuvent bien sûr s'ajouter diverses options suivant les modèles:

• gestion de gaz différents de l'air: nitrox,trimix, héliox.
• manomètre intégré, relié par émetteur radio à la bouteille.

A l'aide d'un algorithme, propre à chaque marque/modèle, et en fonction de la profondeur, l'ordinateur va calculer les paramètres de décompression du plongeur. Ce calcul permet de déterminer d'après le profil de la plongée quels seront les durées et profondeurs des éventuels palier. Si la définition d'une palanquée est: "plusieurs plongeurs ayant les même caractéristiques de temps, de profondeurs et de direction lors d'une même plongée", dans la pratique, il se peut que certains membres se trouve plus bas plus longtemps que d'autres. Leur profil de plongée sera différent, le protocole de décompression aussi. De plus, l'aspect pratique de l'ordinateur est le calcul de la majoration automatique lors des plongées successives ou consécutives et d'adapter le calcul de décompression en conséquence.

Il mesure également la vitesse de remontée suivant son propre algorithme prédéterminé par la profondeur et signale une remontée trop rapide (au moyen de bip et de son affichage).

Réglementation

La réglementation internationale

La connaissance des contraintes liées au milieu aquatique ainsi que le strict respect de la réglementation, sont indispensables à la pratique de ce sport classé à haut risque L'individu est libre de sa pratique à titre personnel. Deux grands organismes encandrent les activités subaquatiques soit PADI (surtout en Amérique) et CMAS (en Europe généralement). Ils donnent de la formation et des indications aux sportifs, mais leurs réglementation ne fait pas office de loi, celle-ci dépend des pays où le sport est pratiqué.

Les particularités régionales

France

En France dans les structures commerciales ou associatives la plongée sous-marine est réglementée par les deux arrêtés suivants :

- relatif aux règles techniques et de sécurité dans les établissements organisant la pratique et l'enseignement des activités sportives et de loisir en plongée autonome à l'air. Couramment appelé "arrêté 98"

- relatif aux règles techniques et de sécurité dans les établissements organisant la pratique et l'enseignement des activités sportives et de loisir en plongée autonome aux mélanges autres que l'air. Couramment appelé "arrêté mélange".

Ces deux textes réglementent la plongée sous-marine (sportive ou dite de loisir) de part les particularités de cette discipline qui s'effectue en environnement spécifique, à l'exception des chantiers archéologiques qui sont considérés comme des activités professionnelles même si on participe en tant que bénévole et de la plongée souterraine où le seul point de réglementation concerne les mélanges gazeux. Par contre le Code du Sport réglemente d'une manière générale la pratique (et les conditions de pratique - d'encadrement etc.) de toutes les Activités Physiques et Sportives (Voir Le Code du Sportsur le site Legifrance)

La plongée à vocation professionnelle est quant à elle réglementée par un texte du Ministère du travail (Arrêté de 92).

Rendez-vous également sur le site de l'INPP pour plus de renseignements sur les formations et la plongée professionnelle.

Québec

Originalement calquée sur le modèle en vigueur aux États-Unis, soit une formation assurée par des moniteurs le plus souvent encadrés par des boutiques, la formation n'a pas su inculquer aux moniteurs, boutiquiers et surtout aux plongeurs des notions de responsabilité individuelles. Le résultat fut un nombre inconsidéré de décès en plongée dans les années 1990, dont un nombre inacceptable pendant des cours de formation. En conséquence, le Gouvernement du Québec a légiféré pour encadrer la pratique et surtout l'enseignement de la plongée au Québec.

Les organismes

La plongée comporte certains risques liés aux effets de la pression (barotraumatismes, accident de décompression, accidents toxiques) ou à la faune et la flore sous-marine (poisson-pierre, corail de feu, ...). Pour ces raisons, les réglementations locales imposent généralement l'obtention d'un brevet pour pouvoir pratiquer. Il d'agit d'un brevet obtenu lors d'une formation dans un organisme d'enseignement de la plongé sous-marine reconnu par le législateur ou un brevet reconnu en équivalence.

Préservation du milieu marin

Un plongeur se doit de respecter le monde qu'il explore. Il ne doit en aucun cas se comporter comme un prédateur et remonter des organismes vivants. La chasse sous-marine à l'aide d'un scaphandre automne est strictement interdite dans de nombreux pays (dont la France) et les loisirs touristiques comme le snorkeling sont réglementés.

De plus, un plongeur ne devrait pas :

• nourrir les poissons (feeding) ;
• s'accrocher ou s'agripper au fond (des organismes vivants s'y trouvent, certains pouvant être dangereux comme le corail de feu) ;
• dégrader le milieu avec ses palmes (coraux, gorgones, posidonies par exemple) ;
• jeter des détritus dans la mer (ceci est valable pour tout le monde !).

Les plongées dans des réserves naturelles s'accompagnent d'un certain nombre de règles bien plus strictes encore.

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