Grand Bleu : les corps sous pression

Ah, la plongée sous-marine, quel merveilleux moyen d'échapper à la pression du quotidien... Pression, vous dites ? Erreur, s'il y a un endroit au monde où la pression s'exerce « de toutes ses forces » sur les êtres vivants, c'est bien en mer. Certes, ils ne se voient pas mais des sommets aux abysses, les bars font la loi ! Démonstration.

En physique, la pression se définit comme une force s'appliquant sur une surface. Pas encore à l'eau mais en plein préparatifs, nous subissons déjà la pression de l'air, mélange de gaz (78% d'azote, 21% d'oxygène et 1% divers) pesant 1,2 gramme par litre.

Au niveau de la mer, cette pression atmosphérique est de 1013 hectopascals ou en bar - unité préférée des plongeurs - 1,013 bar (b), allez, 1 pour arrondir. Ainsi, alors même que "stab" (gilet stabilisateur) et bouteilles ne sont pas encore enfilées, chaque centimètre carré de notre "carcasse" encaisse une pression d'un kilo, soit pour la surface corporelle d'un Homo palmus moyen (1,73 m²) un total de ? 17,3 tonnes, l'équivalent du poids d'un requin-baleine grassouillet...

Beaux bars

Tant que ça et même pas mal ? Pas déformés ? Ni conscients de l'exploit ? Rien de rien, grâce à nos tissus essentiellement composés de liquides, fluides incompressibles (le corps, c'est 65% d'eau). Quid de ces cavités remplies d'air, fluide compressible : estomac, oreilles reliées aux sinus, poumons, intestins ? « No problem » grâce aux échanges gazeux de la respiration qui assurent l'équilibre de pressions entre elles et le milieu extérieur.

En fait, les ennuis surgissent avec le changement d'altitudes. En avion, par exemple, au décollage et à l'atterrissage où les tympans viennent rappeler leur existence parfois dans la douleur. La cause ? Un déséquilibre de pressions entre l'air logé dans l'oreille moyenne et l'air en cabine. Même chose en montagne : au fur et à mesure d'une ascension, la colonne d'air au-dessus des alpinistes diminue, d'où une baisse de la pression atmosphérique (-0,1 b tous les 1000 m) et une compensation automatique des oreilles.

Ce sont donc les variations de pression qui perturbent nos organes creux. Elles se manifestent plus vite encore dans le grand bleu, l'eau pesant plus lourd (1,026 kg/L) que l'air. Résultat, la pression hydrostatique (de l'eau) augmente d'un bar tous les 10 m (0 en surface, 1 b à -10 m, 2 à -20, etc.). Celle-ci s'ajoute à la pression atmosphérique pour donner la pression absolue : 2 b à -10 m (1+1), 3 à -20 (1+2), etc.

Paradoxe, quelques secondes de palmage suffisent pour aller à -10 m (2 b) et s'exposer au double de la pression en surface (1 b) alors que 2 jours de marche sont nécessaire pour gravir le Mont Blanc (4810 m) et la voir seulement réduire de moitié (0,5 b). Preuve que même invisibles, sous la surface, les bars font la loi !

Pas le choix, plongeurs et animaux doivent faire avec. Pour les oreilles, nous devons compenser régulièrement. Pour le reste, il existe le détendeur qui équilibre la pression de l'air en sortie de bouteille avec la pression ambiante. Ainsi, celui-ci permet de respirer tout en évitant l'écrasement des poumons auquel n'échappent pas les apnéistes (imaginez à 214 m, record d'apnée No Limit de l'autrichien Herbert Nietsch en 2007...). Pourtant, ces champions remontent entiers. L'organisme humain résiste ainsi à cette pression croissante jusqu'à un certain point. Et la faune marine ? La pression est-elle un facteur limitant à sa présence dans les ténèbres des océans ?

Déserts marins ?

Dés le début du XIXe siècle, les preuves irréfutables de l'existence de la vie à plusieurs centaines de mètres se succèdent (découvertes du français Antoine Risso en 1810, de l'écossais John Ross en 1819, du norvégien Michael Sars en 1850, etc.). Mais elles ne parviennent pas à désancrer la communauté scientifique de ses certitudes de stérilité des abysses.

Le naturaliste anglais Edward Forbes et sa théorie azoïque y sont pour beaucoup. En 1844, de quelques dragages infructueux à l'approche des 400 m en mer Egée, il tire la conclusion qu'il n'y a plus de vie au delà de 550 m.

Il faut attendre la fin des années 1870 pour que les savants acceptent enfin l'évidence. Lors de la première campagne océanographique circumterrestre, les récoltes du Challenger jusqu'à -5000 m et les publications de Charles Wyville Thomson qui en découlent ne laissent plus de place au doute.

Bon, mais alors, où s'arrête la vie ? Pour le savoir, remontons le temps. 23 janvier 1960, nous voici à bord du Trieste avec Don Walsh et Jacques Piccard (concepteur de ce bathyscaphe mythique avec son Auguste père). Objectif : 11 km de descente dans la fosse océanique des Mariannes, la plus profonde de la planète ! Il fait noir. Les chiffres défilent -200 m, -500, -1000. Dans ce long périple vertical, la pression devient colossale.

Après 4h30 de plongée, victoire, nous touchons le fond. Et là, finalement, face à un projecteur du Trieste posé à -10 916 m sous pas loin de 1100 bars de pression, un animal évolué ! Un poisson selon Jacques Piccard qui ajoutera plus tard : « ainsi donc, en une seconde mais après des années de préparation, nous pouvions répondre à la question que des milliers d'océanographes s'étaient posée. La vie, sous forme supérieurement organisée, était donc possible quelle que soit la profondeur ». Non seulement possible quelque soit la pression, mais aussi exubérante par endroits comme le décrit Daniel Desbruyères, chercheur à l'Ifremer dans son brillant ouvrage Les trésors des abysses...

Caroline Lepage (dossier publié dans le magazine Plongeur.com, 2012)

Adaptation aux fortes pressions : chacun son truc

La palme ? Au nautile qui vit le jour à -400 m et remonte manger la nuit à -10 m dans les récifs coralliens sans casser sa pipe ni sa coquille (robuste en aragonite, intérieur nacre, compartimentée et en spirale, architecture qui lui évite l'implosion jusqu'à -700 m) ! Autre genre : puisque sous pression, changer de volume, c'est comme prendre l'ascenseur, les poissons jouent de leur vessie gazeuse. Seulement, au-delà de 1000 m, mieux vaut en avoir une toute petite (si, si !) voire pas du tout comme les requins que de jouer les "montgolfières dopées à l'hélium"...

De toute façon, ici bas, les vertébrés se font rares, surtout les aériens. Pourquoi se dépenser en apnée dans le noir et le froid ? Seuls la tortue luth et quelques autres - éléphant de mer, mésoplodon, cachalot, ziphius - s'aventurent à -1200 m. Mieux équipé que nous, si un cétacé peut se le permettre, c'est grâce à la flexibilité de sa cage thoracique, à son volume pulmonaire réduit, son coeur énorme, au stockage d'oxygène dans ses muscles, à sa sensibilité au CO2 inférieure, au ralentissement de son rythme cardiaque, à la réduction du nombre de sinus dans son crâne (sinus comblés par les « réseaux admirables »), à l'épaississement des parois de ses alvéoles pulmonaires, au collapsus total de ses poumons à grande profondeur bloquant le passage d'azote des alvéoles aux capillaires, etc.

Plonger bien plus bas ? Difficile pour l'organisme car les hautes pressions déstabilisent la structure des protéines (d'où des enzymes rendues inefficaces) et figent les lipides (alors qu'une cellule fonctionnelle a besoin de membranes fluides).

Bref, les profondeurs appartiennent aux invertébrés : en pleine eau, aux céphalopodes tous flasques (pieuvre de cristal, calmar géant, vampire, etc.), aux organismes gélatineux (méduses, zooplancton) et au sol, aux coraux froids, éponges, vers, anémones, concombres de mer et crustacés.

Le Grand Bleu, sauvetage d'un plongeur en apnée dans une épave en Sicile (film, 1988)

 

Le Grand Bleu, compétition (film, 1988)

HISTOIRE, ARCHEOLOGIE, PALEONTOLOGIE, ASTRONOMIE

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