Plongée sous-marine
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plongeur sous marin
La plongée sous-marine consiste, en général, à explorer le monde sous-marin équipé d'un scaphandre autonome spécifique composé généralement d'une combinaison isolante, d'un masque, de palmes et, à la différence de la plongée en apnée, d'une bouteille de plongée, d'un détendeur et d'un gilet de stabilisation.
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. Ainsi, un plongeur peut être spéléologue (spéléo-plongée), biologiste, plongeur offshore, photographe, chercheur d'épave, etc.
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La plongée et l'organisme humain
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.
Les effets mécaniques
Le premier type d'effet est lié aux variations de la pression lors de la descente et de la remontée du plongeur. La majeure partie du corps humain, composée de liquides/solides incompressibles, n'est pas directement affectée par ces variations. 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 Mariotte (ou loi de Boyle).
Par exemple, 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.
Autre exemple, 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 progressivement bouche fermée (procédé dit de Valsalva).
Ces accidents dus aux variations anormales de pressions dans les organes creux sont appelés des barotraumatismes.
La décompression
Le deuxième effet de l'augmentation de la pression ambiante touche au phénomène de 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 manire 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. 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 implémentées 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.
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 (O2), indispensable à la survie du plongeur, devient toxique avec l'augmentation de sa pression partielle. La toxicité neurologique soumet le plongeur à partir d'une ppO2 de 1,6 bar 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 ppO2 de plus de 0,6 bar peut provoquer des lésions pulmonaires de type inflammatoire (effet Lorrain-Smith).
- 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.
- 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).
- Il existe également une intoxication au dioxyde de carbone appelée « essoufflement ». Elle peut survenir si la ventilation n'est pas suffisante.
Équipement
Respiration
Scaphandre
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Le scaphandrier autonome est habituellement équipé:
- d'un vêtement d'isolation thermique ;
- d'un masque étanche qui entoure les yeux et le nez et qui rend possible la vision nette en plongée tout en permettant les variations de pression ;
- de palmes pour le déplacement ;
- d'une ou plusieurs bouteilles ; on parle de bloc de plongée ou de mono, bi ou tri pour préciser le nombre de bouteilles ; le bloc contient un mélange gazeux (air, nitrox ou trimix) sous pression entre 170 et 300 bar) ;
- d'un détendeur, qui permet de respirer le mélange gazeux à la pression ambiante ;
- d'un manomètre, pour surveiller la pression du mélange gazeux dans le bloc et connaître la quantité de gaz restant ;
- d'un direct system, qui est relié à la stab et permet de lui insuffler du gaz pour augmenter la flottabilité ;
- parfois, d'un recycleur, appelé aussi circuit semi-fermé (Semi-closed Rebreather, SCR), qui permet de recycler l'air expiré.
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. Mais pour faire des plongées standards, il n'est pas du tout nécessaire de plonger au nitrox.
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, la plupart du temps en Néoprène ;
- des combinaisons étanches ou semi-étanches pour les températures plus basses.
Flottabilité et déplacement
Flottabilité
Le plongeur utilise un gilet stabilisateur (également appelé « stab », de 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.
Déplacement
Le déplacement est assuré par les pieds uniquement. Ceux-ci sont chaussés de palmes, voire d'une mono-palme. Les palmes simples sont de deux types :
- chaussantes : on glisse le pied directement dans la palme, qui doit être à la bonne pointure
- enveloppantes : le pied doit être équipé d'un chausson ou d'un botillon avant d'être mis dans la palme, et on règle le serrage ensuite
Organisation de la plongée en France
La réglementation
- Entière liberté de pratique à titre personnel. La liberté d'accès à la mer ou à d'autre plan d'eau (lac, carrière inondée, cours d'eau, grottes immergées) ne doit pas conduire des individus n'ayant aucune connaissance des contraintes liées au milieu aquatique à prendre des risques inconsidérés. Rien ne remplace une solide formation.
- En France dans les structures commerciales agréées ou associatives la plongée sous-marine est réglementée par les deux arrêtés suivants :
- Arrêté du 22 juin 1998 modifié 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"
- Arrêté du 9 juillet 2004 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".
Fédérations et organismes
Il existe différentes fédérations et organismes de plongée. En France, on peut trouver :
- FFESSM (Fédération Française d'Etudes et de Sports Sous-marins)
- ANMP (Association Nationale des Moniteurs de Plongée)
- CEDIP (European Committee of Professional Diving Instructors)
- FSGT (Fédération Sportive et Gymnique du Travail)
- PADI (Professional Association of Diving Instructors)
- SNMP (Syndicat National des Moniteurs de Plongée)
La formation
Ce sport, malgré son aspect « tranquille », serein, comporte un certain nombre de risques, liés aux effets de la pression (accident de décompression, surpression pulmonaire) ou à la faune et la flore sous-marine (poisson-pierre, corail de feu, ...).
Pour ces raisons, il est impératif de suivre un minimum de formation dans un des organismes cités ci-dessus (de toutes manières, la plupart des clubs respectent les règles de limitation sur les plongées en fonction du niveau de compétence atteint et validé par examen).
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).
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.
L'association Longitude 181 milite pour la protection du milieu marin et propose à chaque plongeur une charte internationale du plongeur responsable. Cet charte essaye de responsabiliser le plongeur face aux problèmes écologiques et sociales.