Le froid

1.Rappels Température poïkilotherme Homéotherme constante 37°C varie Elle est de 37 ° Celsius et peut varier de 1,5° dans la journée (+activité musculaire, - immobilité et sommeil vers 3 a 5h du matin) L’équilibre de cette température dépend du ratio entre production et perte de chaleur Les variations normales de température sont de 5° (35° à 40°) Dans les régions habitées de notre planète la température varie entre -90° C et 58° C Notre capacité de survie impose une régulation maintenant notre température entre 25 et 45°

air = 24° à 26 ° C Le confort thermique eau = 33° C Confort thermique = équilibre de température assuré par le corps Tout va bien, mais s’il y a déséquilibre…Que se passe t il , Que peut on faire, ou plutôt que peut faire le corps? Mais….L’eau conduit la chaleur 25 fois + que l’air et nous la «pompe» aussi vite

2.Les échanges thermiques Conduction Convection Rayonnement Évaporation Les échanges entre le corps et l’air 50 % rayonnement du corps 25 % évaporation (ventilation, transpiration) 25 % conduction + convection Les échanges dans l’eau 90 % convection = peau La déperdition calorique est proportionnelle à la surface La production de chaleur est proportionnelle à la masse Les plus gros organismes sont avantagés en raison d’un meilleur rapport surface/masse Elle est donc meilleure chez les gros organismes surtout si comme la baleine, ils se munissent d’une bonne couche de graisse sous cutanée On pourrait donc penser volontiers que le chat résiste moins à la chaleur que l’homme. Il n’en est rien car il possède une fourrure qui le protège beaucoup plus. Cela souligne d’emblée le rôle du vêtement

Les échanges thermiques entre le corps humain et son environnement un noyau central constitué des organes thoraciques, des viscères abdominaux, du système nerveux central et des muscles squelettiques (température stable autour de 37°C) - une enveloppe périphérique représentée par la peau et le tissu sous-cutané (température pouvant varier entre 20 et 40°) Cette différence induit une perte de chaleur de la profondeur à la surface du corps, puis de celle-ci vers le milieu ambiant. En cas de forte chaleur, le gradient peut s’inverser.

Entre la peau et le milieu par conduction, convection, évaporation Par convection et évaporation L’air respiré Par rayonnement (corps à 37°C) stable autour de 37°C variable entre 20 et 40° Entre les tissus par conduction un noyau central constitué des organes thoraciques, des viscères abdominaux, du système nerveux central et des muscles squelettiques (température stable autour de 37°C) - une enveloppe périphérique représentée par la peau et le tissu sous-cutané (température pouvant varier entre 20 et 40°) Cette différence induit une perte de chaleur de la profondeur à la surface du corps, puis de celle-ci vers le milieu ambiant. En cas de forte chaleur, le gradient peut s’inverser. Entre la peau et le milieu par conduction, convection, évaporation Par convection Le sang joue le rôle de transport

La Conduction (3%) C’est le transfert de chaleur entre deux corps en contact physique et immobiles l’un par rapport à l’autre. Dépend de: Chaleur spécifique des corps Masse relative des deux corps (souvent lié à la taille) Résistance thermique entre les surfaces en contact De la différence de température De la surface de contact (radiateur) Reste modéré chez l’homme car la surface de contact statique est souvent restreinte à cause des différences de température ne pouvant être importantes. SAUF avec L’EAU en plongée (contact permanent)

La Convection (15%) C’est la perte de chaleur d’un corps en contact avec un fluide en déplacement (air, gaz, eau,…) Dépend de la surface exposée De la différence de température entre corps et environnement De la vitesse de l’environnement (vent, courant, déplacement) Agit: Entre la surface cutanée et le fluide ambiant Entre les parois des voies aériennes et les gaz Les pertes thermiques sont multipliées par 6 lorsque le mélange contient de l’hélium Entre le sang et les organes dans lesquels il circule En plongée, la convection est multipliée par 166 L’heliox (hélium, oxygène) à une densité de 7 à 350 m: donc En plongée à l’air à 50m on est dans les mêmes conditions que les plongeurs à saturation à 350 m avec le froid en plus et la surveillance médicale en moins… La température cutanée dépendant elle-même de l’irrigation sanguine, la variation du calibre des vaisseaux sanguins représente un phénomène important de la thermorégulation. Un milieu froid entraine une vasoconstriction, alors qu’une vasodilatation s’observe en milieu chaud. Le tissu adipeux (TA) est un organe important, d’abord quantitativement, puisque même chez une personne maigre, il peut atteindre 15 à 25% du poids total, et cette proportion peut s’élever jusqu’à 50% dans les cas d’obésité morbide

Perte par rayonnement Thermique (60%) C’est une énergie électromagnétique émise à distance par un corps en fonction de sa température (feu, lampe, soleil, homme) Cette radiation est indépendante de la température et de la présence de fluide (le rayonnement solaire traverse le vide) L’énergie transmise dépend de la surface d’émission

L’évaporation (25%) Elle se produit par diffusion passive au travers de la peau, par transpiration, et par la respiration dans les muqueuses buccale et respiratoire (réchauffement de l’air et hydratation de celui-ci) L’évaporation dépend De la pression de vapeur d’eau De la surface corporelle De la pression de vapeur ambiante (température ambiante et % humidité) la transpiration s’avère un mécanisme actif, permettant une évaporation d’eau importante et ajustable. Elle est efficace si elle est suivie d’une évaporation effective : il ne faut pas éponger la sueur. L’évaporation de la sueur ne pourra pas s’effectuer non plus si l’air est saturé en vapeur d’eau. Ceci explique que la chaleur en milieu sec se supporte beaucoup mieux qu’en milieu humide. Transpiration souvent imperceptible: but maintenir 70 % d’humidité cutanée Une stimulation de la sécrétion de sueur s’observe dans différentes situations : lors d’une augmentation de la température extérieure en cas d’état émotionnel au cours d’un exercice physique lors de nausées, vomissements, lipothymies, hypoglycémies, asphyxie, par stimulation de l’activité sympathique lors de l’ingestion de nourriture épicée, par stimulation de terminaisons nerveuses situées dans la muqueuse buccale et stimulation réflexe de la sudation au niveau de la tète et du cou.

Pas d’adaptation locale 3. Les effets physiologiques Les pertes thermiques Air comprimé inspiré = 10°à 20°C Air expiré = 30°C La respiration La ventilation Pas d’adaptation locale à la perte thermique Quand il fait froid, si je respire par le nez et je souffle par la bouche, il ressort de la vapeur. Il y a condensation. Donc L’air rejeté est plus chaud, il a été réchauffé. La dépense d’énergie pour réchauffer et humidifier cet air est proportionnelle à la quantité respirée et par conséquent à la profondeur. L’air a une densité de 1,23g/l à la surface, et de 7 à 50m Pas de réaction nerveuse Pas de défense Réaction tardive de l’organisme Hyperventilation CO2 Cercle vicieux  ventilation pertes thermiques Frédéric Quersanté.

La régulation thermique= Equilibre 3. Les effets physiologiques La régulation thermique= Equilibre Perte de chaleur Gain de chaleur Production interne (thermogénèse) Apport externe de chaleur d’après ce qu’on voit ici, Il faut réguler ! De quels moyens dispose t on? Ralentissement: isolation

Les Capteurs et régulateurs Les Thermorécepteurs du froid périphériques Thermorécepteurs centraux Neurones sensitifs cutanés paroi des organes intra-abdominaux et des gros troncs veineux, et la moelle épinière peaux Transmission par les Nerfs Cutanés Recepteur à proximité des capillaires , la plus grande qté au niveau de la face (recepteurs froid dans epiderme, chaud: derme, ) Centraux: la paroi des organes intra-abdominaux et des gros troncs veineux, et la moelle épinière. Enfin, des neurones thermosensibles se situent dans l’aire pré-optique au niveau de l’hypothalamus antérieur Transmission par influx nerveux Le noyau pré-optique, constitué d’un groupe de neurones de la région antérieure de l’hypothalamus, assure un véritable rôle de thermostat de l’organisme. Cette zone reçoit les influx émis par les thermorécepteurs périphériques et centraux. Ces informations sont intégrées sous forme de température corporelle moyenne, elle-même comparée à une température de référence voisine de 37. Chair de poule Le centre d’intégration et de commande: hypothalamus

La vasoconstriction cutanée, permet de réduire la quantité de chaleur transportée par le sang des organes profonds vers la surface cutanée. Les tissus périphériques se trouvent alors isolés du compartiment central. Le débit cardiaque augmente de 30 à 40 % L’immersion en eau froide augmente la tension artérielle la sécrétion d’adrénaline par la médullosurrénale, entrainant une augmentation du métabolisme Les hormones thyroïdiennes sont elles aussi mises en jeu, par l’intermédiaire de la TRH et de la TSH. Il s’ensuit une augmentation de la thermogénèse CHAIR DE POULE C'est un mécanisme réflexe entraînant la contraction des muscles érecteurs (muscles horripilateur) reliant les poils à la peau, ce qui a pour effet de dresser les poils à la surface du corps et de créer ainsi une fine couche d'air isolante MAIS ….on n’est plus des animaux avec plein de poils donc pas trop efficace… DE PLUS !

La régulation thermique 3. Les effets physiologiques La régulation thermique La thermorégulation n’existe pratiquement pas au niveau de la tête Débit sanguin important Peu de vasoconstriction Faible épaisseur de peau et de graisses Mauvaise isolation thermique

Production interne de chaleur (thermogénèse) activités métaboliques de l’organisme relativement constante dans certains organes tels que le foie ou le cœur énergie libérée par la contraction musculaire (75% sous forme de chaleur). variable au niveau des muscles squelettiques, où elle dépend de l’activité physique. Une action dynamique spécifique permettra donc d’augmenter la production de chaleur, de même que toute tension musculaire, qu’elle soit liée au froid ou à l’émotion. Apport externe de chaleur soleil, murs d’une pièce chauffée (radiation directe), combinaison chauffante, ou le ciel (radiation réfléchie). La quantité de chaleur apportée par radiation est indépendante de la température de l’air. Comme nous l’avons vu, elle dépend de la surface cutanée exposée. moindre si le sujet porte des vêtements Sans perte de chaleur compensatrice, cette production d’énergie thermique entrainerait une augmentation de la température corporelle estimée à 1°C par heure dans des conditions basales, et à 2°C par heure dans une situation d’activité physique moyenne. Mais bonnecondition physique pour pouvoir générer de la chaleur assez longtemps Probleme d’isolation: Au repos les muscles reçoivent 20 % du débit cardiaque, il constitue 80 % de l’isolation totale Le tissu adipeux compte pour 20% de l’isolation totale A l’effort les muscles reçoivent 80 % du débit cardiaque, mais leur rôle d’isolant diminue beaucoup… La chaleur générée par les muscles est conduite par le sang vers les viscères et le cerveau (conduction) Chez les maigres le frisson peut élever jusqu’à 5 x le métabolisme de base

4.Conséquences en plongée L’hypothermie Stade 1 Stade 2 Stade 3 37° à 34° compensation 34° à 27° Insuffisance relative 27° terminale Frissons intenses Difficulté d’élocution Pensée lente Repli sur soi Hypothermie sévères Tétanie Trouble de conscience, Comportement incohérent mais Apparence de vigilance Mouvements lents et pénibles Rigidité musculaire Arythmie cardiaque 32° Perte du frisson 31° Perte de connaissance 30° Tension  ventilation Circulation Frissons Perte de dextérité Tremblement Crampes Engourdissement des extrémités T° centrale essoufflement Sensibilité Irritabilité Perte de mémoire Confusion mentale (paliers) Inconscience Mort par fibrilation ventriculaire Arrêt ventilatoire Arrêt circulatoire Par ailleurs la puissance musculaire dépend de la température du muscle, un muscle froid perd de la puissance Immersion d’une main dans l’eau froide (4°) Augmentation de la tension artérielle Augmentation de la fréquence cardiaque Baisse de la température cutanée de la main immergée La prolongation de l’expérience montre que la température de la main va fluctuer entre 0 et 5° par réouverture régulière d’anastomose artério veineuse Plongeons maintenant la face dans l’eau froide Augmentation de la TA un peu plus marquée Mais Ralentissement du rythme cardiaque Douleur plus intense

L’hypothermie Alcool ou nicotine drogue Facteurs aggravants Age: jeunes et anciens moins bien régulés (vasculaire) Présence de troubles circulatoires Blessure entraînant une hypovolémie sanguine (hemorragie) Fatigue

L’hypothermie Stade 1) Stade 2 Stade 3 Conduite à tenir 4. Conséquences en plongée L’hypothermie Conduite à tenir Stade 1) Fin de plongée normale Stade 2 accident Stade 3 Accident gravissime 1 Sortie de l’eau, Douche tiède! , Couvrir boire chaud 2 sortie de l’eau medecin oxygène couvrir évacuer vers centre medicalisé 3 sortir de l’eau ranimer oxygene évacuer Le retour veineux est accru par la P hydrostatique En dessous de 12° de température tissulaire périphérique perte du tonus vasomoteur Déshydratation par augmentation de la diurèse Sortir HORIZONTALEMENT ou au moins s’allonger rapidement à la sortie

Limiter le temps de plongée en fonction de la température de l’eau L’hypothermie Prévention 4500 à 5500 calories Vêtements néoprène Vêtements étanches Dispositif chauffant Limiter le temps de plongée en fonction de la température de l’eau STOPPER immédiatement la plongée dès le 1er signe « j’ai froid »

Le choc thermo-différentiel Causes: Variation brusque de 35°C à 15°C physiologique Bradycardie réactionnelle hydrocution

Bourdonnements d’oreilles Le choc thermo-différentiel Signes avertisseurs Facteurs aggravants Malaise général Étau autour de la tête Bourdonnements d’oreilles Troubles visuel Marbrures rouges paralysie Exposition au soleil Repas copieux Alcool Méforme physique

Le choc thermo-différentiel 4. Conséquences en plongée Le choc thermo-différentiel Conduite à tenir

Le choc thermo-différentiel 4. Conséquences en plongée Le choc thermo-différentiel Prévention

1 - Pore de transpiration 2 - Jonction dermo-épidermique 3 - Terminaison nerveuse (toucher) 4 - Épiderme (anatomie) 5 - Derme 6 - Hypoderme 7 - Veine 8 - Artère Annexe La PEAU 9 - Poil 10 - Cornée 11 - Couche pigmentée 12 - Kératinocytes 13 - Mélanocytes 14 - Muscle érecteur du poil 15 - Glande sébacée 16 - Follicule pileux 17 - Bulbe 18 - Nerf 19 - Système lymphatique et vasculaire 20 - Glande sudoripare eccrine 21 - Corpuscule de Pacini