mise en ligne le 1er septembre 2003

 dernière mise à jour le 30 septembre 2009

Eléments de physiologie de la thermorégulation

La thermorégulation participe de la thermogenèse (production de chaleur par l'organisme) et de la thermolyse (perte de chaleur par l'organisme).

Sur les graphiques ci-dessous, il est aisé de voir que les êtres humains sont des homéothermes qui maintiennent leur température interne entre deux limites qualifiées de températures critiques. Au delà de ces limites, l'organisme ne peut plus conserver la température habituelle. A l'extrême, l'agression thermique provoque la mort : ce sont les températures léthales (ou létales). En dehors de la neutralité thermique, l'organisme met en jeu des mécanismes de défense qui entraînent une augmentation de son métabolisme jusqu'à un métabolisme qualifié "de sommet" dans la lutte contre le froid.

Dans l'épisode de vague de chaleur en 2003, en France, seule compte vraiment la thermolyse.

La perte de chaleur est due à quatre phénomènes :

- le rayonnement : il représente habituellement 55 à 65 % de la perte de chaleur. Il est encore qualifié de radiation. Toutefois, en ambiance très chaude (35°C) le rayonnement ne provoque que 4% de la déperdition calorique (Encyclopaedia Universalis 2002, CD-ROM version 8). Le transport de la chaleur est assuré par la propagation d'ondes électromagnétiques en milieu transparent. Ce mode de transport est important chez l'individu nu.

- la conduction : elle compte pour 10 à 15 % mais beaucoup plus dans l'eau froide et bien moins en ambiance chaude : 6% à 35° C (Encyclopaedia Universalis 2002, CD-ROM version 8). Ce mode de transport est assuré par passage de calories, de proche en proche, à partir de molécules dont le potentiel énergétique thermique est élevé vers celles dont ce même potentiel est faible. Il n'y a pas de déplacement de matière. Ce mode de propagation est important lors de l'ingestion d'aliments ou au cours de l'accroissement de la surface de contact de l'organisme avec un milieu extérieur bon conducteur de la chaleur : solide, liquide (immersion) ou gazeux.

- la convection : elle augmente avec le vent. Le transport de la chaleur est assuré par le déplacement d'un fluide dont la température est modifiée. Dans la convection forcée, le déplacement du fluide est dû à une cause indépendante de l'énergie thermique (par exemple la circulation sanguine). Dans la convection naturelle, le déplacement du fluide est dû aux changements de densité provoqués par les échanges de chaleur. Ce mode de transport est important chez le sujet nu et lorsqu'il fait du vent. Conduction et convection sont étroitement liées.

- la respiration et l'évaporation dépendent de la température ambiante et de l'humidité relative. L'évaporation est de loin le mécanisme le plus important en ambiance à 35° C : 90% de la déperdition de chaleur (Encyclopaedia Universalis 2002, CD-ROM version 8). La sudation est très efficace, sauf si elle se fait "à grosses gouttes". La déperdition de chaleur est facilitée par la vasodilatation cutanée.

Or, les personnes âgées présentent fréquemment des troubles de la sudation qui entraînent une anormale sécheresse cutanée. Dans les environnements secs et chauds (cas de la canicule française d'août 2003), les personnes âgées des deux sexes produiraient moins de sueur que les personnes plus jeunes (Kenney et al. 1987). Cette différence s'estomperait en atmosphère humide. Toutefois, pour Drinkwater (Drinkwater et al. 1979), il n'est pas possible de dire si cette insuffisance sudoripare est liée à l'âge ou au mauvais état de santé.

La sécrétion sudorale normale représente 500 ml par 24 heures et contient 40 mmoles/l de sodium, 7 mmoles/l de potassium  et 35 mmoles/l de chlore. Toutefois, des pertes de 5 à 10 litres d'eau par voie sudorale peuvent survenir surtout en climat sec et aride et si l'accès à une source d'eau n'est plus possible (Baron et al. 1975). La perte sodée dans la sueur pourrait varier de manière très importante et n'est pas liée à la quantité de sueur produite. L'acclimatation engendre une diminution du sodium sudoral et augmente la quantité de sueur en été par rapport à l'hiver. Cette adaptation physiologique avantageuse demande au moins neuf heures pour apparaître ( Bates et al. 1996).

Température réelle et température ressentie :

Un index de chaleur a été défini : il tient compte de la température de l'air (en degrés Fahrenheit ou Celsius) et de l'humidité relative. Plus cette dernière augmente, plus la sensation de chaleur est intense.

L’humidité relative peut être définie comme le rapport de la densité de vapeur d’eau (masse par unité de volume) à la densité de saturation de vapeur d’eau, habituellement exprimée en pourcentage.

Elle représente aussi approximativement le rapport entre la pression constatée de vapeur d’eau et la pression de vapeur d’eau saturante

L'orchestre qui contrôle ces phénomènes est l'hypothalamus antérieur préoptique.

La défense immédiate est assurée par le système nerveux autonome.

A propos du système nerveux autonome, Grassi (Grassi et al. 2003) étudie l'activité nerveuse sympathique cutanée (ANSC) chez 13 sujets jeunes, 12 d'âge moyen et 12 personnes âgées.  Il s'agit de mesurer, entre autres, la réponse à une variation de la température de la pièce de 8 degrés Celsius pendant 45 minutes. Les auteurs mettent en évidence une augmentation plus faible de l'ANSC chez les personnes âgées lors de l'exposition au froid. Par ailleurs, l'exposition à la chaleur induit une réduction de l'ANSC qui était significativement plus faible chez ces mêmes personnes. Comparées aux sujets jeunes, la variation de l'ANSC est réduite de 61% chez les personnes âgées lors du passage du froid au chaud. Une telle différence n'est pas observée lors d'un stimulus acoustique apte à provoquer une réaction émotionnelle. En conclusion, la diminution de l'adaptation nerveuse sympathique cutanée à la chaleur pourrait laisser supposer un trouble de la thermorégulation à ce niveau chez la personne âgée.

Le contrôle retardé est sous le dépendance du système endocrinien.

Bibliographie :

Baron D et Nicola F. Les troubles hydro-électrolytiques en anesthésie et en réanimation polyvalente. Toulouse, 15, 16 et 17 mai 1975.

Bates G, Gazey C, Cena K. J Hum Ergol (Tokyo). Factors affecting heat illness when working in conditions of thermal stress. 1996 Jun;25(1):13-20.

Dinarello CA., Gelfand JA. Fièvre et hyperthermie; Section 2. Modifications de la température corporelle. Chapitre 17, pp 90-4. Harrison. Principes de Médecine Interne, 15ème Edition. Médecine-Sciences Flammarion. Edition française 2000

Drinkwater BL, Horvath SM. Heat tolerance and aging. Med Sci Sports. 1979 Spring;11(1):49-55.

Encyclopaedia Universalis 2002, CD-ROM version 8. Item : thermogenèse.

Grassi G, Seravalle G, Turri C, Bertinieri G, Dell'Oro R, Mancia G. Impairment of thermoregulatory control of skin sympathetic nerve traffic in the elderly. Circulation. 2003 Aug 12;108(6):729-35. Epub 2003 Jul 28.

Kenney WL, Hodgson JL. Heat tolerance, thermoregulation and ageing. Sports Med. 1987 Nov-Dec;4(6):446-56. Pennsylvania State University, University Park.   Physiologie. Cours à la Faculté de Médecine.

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