fréquence cardiaque

Impact du froid sur la
fréquence cardiaque
Par : Léa Gaudreault-Lavoie et Catherine
Marcoux
Résumé : Impact du froid sur la fréquence cardiaque Gaudreault-Lavoie,
L. & C. Marcoux. 2012. Rapport interne. Sciences, Cégep St-Félicien. Les 2
responsables de l’expérience ont effectué une série de tests. La
fréquence cardiaque augmente d’une certaine mesure à chaque
exposition d’une partie du corps choisie. La fréquence moyenne la plus
élevée pendant la première minute d’exposition au froid s’avère être celle
de l’immersion du corps entier, soit de 122,33 bpm.
Abstract : Effet of cold on heart rate By L. Gaudreault-Lavoie and C.
Marcoux. 2012. Internal report. Sciences, Cégep St-Félicien. The two
leaders of the experiment carried out a series of tests. Heart rate
increases by a certain measurement to each exposure to cold of selected
parts of the body. The highest rise in heart beat is caused by exposure of
the whole body to cold water (8˚C), it rises to 122 BPM.
Mots clés: Froid, Fréquence cardiaque, Exposition,
Consommation d’énergie
Nos hypothèses
Pour ce laboratoire, nous avons 3 hypothèses :



Au contact du froid, les récepteurs au froid du cou provoqueront un réflexe
qui fera augmenter la fréquence cardiaque.
En submergeant le corps en entier dans de l’eau froide, l’augmentation de la
fréquence cardiaque sera plus grande que celle provoquée par l’effet du froid
dans le cou.
En s’exposant au froid, la consommation en énergie du corps augmente.
Théorie
La température interne du corps humain est de 37±0.5°C1. Elle demeure inchangée
qu’il fasse chaud ou froid dans un environnement quelconque. Cette adaptation aux
différents paliers de températures est due à tout un système interne que l’organisme
met en place pour créer de la chaleur et éviter les déperditions calorifiques 2 : la
thermogénèse.
ELAINE N.MARIEB et KATJA HOEHN, Anatomie et physiologie humaines 4e édition, p.1102
Déperdition calorifique : Il s’agit d’un refroidissement lent engendrant une chute de la
température centrale pouvant entraîner une syncope ou la mort.
1
2
La peau est le seul organe étant en contact direct avec le milieu extérieur. Lors de
l’exposition à une basse température, il y a des récepteurs que l’on appelle
«récepteur au froid» qui provoquent un réflexe faisant augmenter la chaleur du corps
et donc, par le fait même, la consommation en énergie. La thermogénèse intervient
en produisant de la chaleur grâce à la transformation des graisses et des sucres. En
cas de froid intense, dans certaines conditions, la vasoconstriction survient, ce qui
permet de réduire le calibre des vaisseaux sanguins aux extrémités. En ce sens,
l’activité dans le corps humain augmente, ce qui engendre une accélération du
rythme cardiaque.3
Matériel et méthode
Pour réaliser notre projet et vérifier nos hypothèses, nous avons effectué une
panoplie de tests. D’abord, en ce qui concerne le cou, nous avons utilisé un sac de
glace que nous avons tenu sur la zone en question pendant 1 minute. Puis, nous
avons testé différentes parties du corps ainsi que le corps en entier à l’aide d’eau
froide et de glace. Ces tests nous ont permis de voir si l’exposition au froid a un
impact sur la fréquence cardiaque et donc sur la consommation d’énergie. Pour de
plus amples détails, consultez l’annexe 1.
Résultats et discussion
Pour pouvoir établir le lien existant entre la fréquence cardiaque et l’exposition au
froid, il fallait d’abord récolter des données de rythmes cardiaques au repos. Pour ce
faire, nous avons utilisé une montre et une ceinture polar. La prise de mesure nous a
permis de compiler un tableau des résultats, soit celui de la figure 1. Ces données
sont celles qui ont été prises sur une des membres de l’équipe, car comparées aux
résultats récoltés par le second
membre, son rythme cardiaque
était plus stable (fig.1). De ce
fait, il était plus facile d’établir
une moyenne de battements par
minute
significative.
Cette
moyenne, soit 86 bpm, a été
calculée à la suite d’une période
de 5 minutes durant laquelle Léa
était
allongée sur une chaise
longue. C’est notre test témoin. Il
nous permettra de faire les
comparaisons nécessaires lors des
tests qui suivront.
Lors du premier test, soit celui voulant démontrer l’effet de la glace dans le cou,
nous avons pu remarquer que l’impact était moindre puisque la fréquence cardiaque
moyenne pendant la première minute d’exposition était de 86,8 bpm. Comparé à la
fréquence moyenne au repos de Léa (fig.1), cet écart de 0,8 bpm ne peut être
significatif. Comme vous pouvez le voir par le graphique de la figure 2, la période
d’exposition commence au temps 0. Il y a un pic croissant à 10 secondes, mais il est
possible de l’attribuer au stress du choc puisqu’il y a une infime différence entre la
valeur du maximum atteint, soit 87 bpm, et la valeur de la fréquence moyenne (86,8
bpm). De plus, afin qu’il soit possible de vérifier la théorie selon laquelle un individu
pourrait perdre des calories en s’exposant au froid, il faudrait que cette valeur
maximal soit maintenu plus longtemps que seulement quelques secondes. Notre
3
ELAINE N.MARIEB et KATJA HOEHN, Anatomie et physiologie humaines 4e édition, p.1099
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
Page 2
première hypothèse est donc
infirmée. Nous avons donc
décidé d’effectuer des tests
semblables pour le ventre,
les cuisses, les coudes, les
pieds et le corps en entier.
D’abord, pour le ventre et les
cuisses, nous avons procédé
selon
un
protocole4
semblable à celui suivi pour
le cou. Il nous a été possible
de voir l’effet qu’a le froid ces
2 parties du corps. Suite à
Source : Données prises sur une personne, fille, 19 ans, Février 2012,
fait une fois
nos expérimentations, on a
découvert que ce sont 2
zones qui n’influencent en
rien la fréquence cardiaque lors de leur exposition au froid. On peut même
remarquer qu’elles engendrent la situation inverse à celle espérée. En effet, il est
possible de voir que la fréquence cardiaque a diminué lorsqu’on y a posé la glace
dans le graphique de la figure 3. Pour ce qui est des coudes et des pieds, en plaçant
les moyennes de fréquence cardiaque en ordre décroissant, on peut voir dans ce
même graphique (fig.3) qu’ils occupent respectivement le 2 e (94 bpm) et 3e (90,5
bpm) rangs. Cela démontre qu’en ces endroits, l’exposition au froid a une influence.
Ce qui est aussi particulièrement intéressant dans cette même figure, c’est de
constater que la zone des coudes semble posséder plusieurs récepteurs au froid ce
qui la rend vulnérables aux basses températures. Ceci peut aussi être une explication
plausible au concept de vasoconstriction qui aurait pour effet de diminuer le transfert
de chaleur vers l’extérieur du corps. En effet, lors d’exposition au grand froid, il est
possible qu’il y ait une vasoconstriction périphérique. De plus, la zone du corps
humain qui nous a permis d’atteindre la moyenne de fréquence cardiaque la plus
élevée est le corps complet, comme on peut le voir dans le graphique de la figure 3.
En effet, en submergeant Léa dans une eau à 8˚C, sa fréquence cardiaque moyenne
4
Voir annexe 1 : protocole de mesures
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
Page 3
pendant la première minute d’exposition à l’eau froide a atteint 122,33 bpm, ce qui
est une augmentation importante comparée à la fréquence moyenne au repos de Léa
(fig. 1) qui est de 86 bpm. On peut donc en conclure qu’en exposant le corps au
froid, le cœur subit un choc engendrant une accélération importante du rythme
cardiaque. De ce fait, notre 2e hypothèse est validée puisque cette augmentation
montre que ce rythme est clairement plus grand que celui engendré par le froid dans
le cou (fig. 2).
Au cours de notre expérience,
nous avons été intriguées par le
fait qu’il ne semblait pas y avoir
de paliers constants en ce qui
concerne l’augmentation de la
fréquence cardiaque. En effet,
pour chacun des tests, l’impact
du froid était toujours de courte
durée, soit entre 15 et 30
secondes, sauf pour le corps
puisqu’il a fallu 1 minute 30
secondes
à
la
fréquence
cardiaque de Léa pour revenir à
86 bpm, son rythme au repos.
C’est ce qui nous a amenés à
nous
questionner
sur
le
phénomène
d’accommodation
de
notre
organisme.
Pour
pouvoir faire un constat concernant notre 3e hypothèse, il nous a fallu procéder à un
test supplémentaire durant lequel l’évaluation s’est fait à l’aide d’intervalles5. Le
graphique de la figure 4 montre les résultats que nous avons obtenus. Pour pouvoir
observer une augmentation de la consommation en énergie, la fréquence cardiaque
doit être maintenue la plus haute possible durant une période suffisamment grande
pour permettre la perte de calories. Avec ce dernier test, il est possible de croire
qu’avec le temps, l’effet du froid s’estompe. Le graphique le démontre puisqu’à la 3e
minute d’immersion des pieds dans l’eau froide, la fréquence moyenne est la même
que celle de Léa au repos, soit 86 bpm. D’après ce constat, il est difficile de valider la
3e hypothèse, car bien que le rythme cardiaque augmente, ce gain est de courte
durée. Il faudrait donc de plus amples recherches ainsi que d’autres tests pour faire
un constat fiable6.
5
6
Voir annexe 1 : sixième partie
Voir annexe 2 : Suggestions
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
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Critiques et améliorations
Critiques
Améliorations
1. Pour
L’idéal
aurait
été
d’avoir
quelques
volontaires, ce qui nous aurait permis de
récolté un plus grand nombre de données.
Ainsi, nous aurions pu faire un constat plus
significatif concernant le réel impact du froid
sur la fréquence cardiaque.
2. Pour
Pour réaliser l’expérience en demeurant plus
longtemps dans l’eau, il aurait fallu
déterminer une température de l’eau plus
chaude pour que l’on puisse y rester plus
longtemps. Nous aurions pu voir les effets
d’une basse température sur une plus grande
période de temps. Nous aurions aussi pu
utiliser un local où l’air aurait été plus froid.
3. Puisque
Pour contrer cela, il aurait été préférable
d’être plus assidues lors de nos tests. Malgré
le fait que les tests aient été effectués sur
une longue période, s’assurer des moments
de la journée et de la température du
laboratoire aurait favorisé la prise de
mesures.
une question d’éthique, nous
avons
effectué
tous
les
tests
seulement sur nous. Nous avons donc
deux fois chacun des tests puisque
nous sommes deux responsables du
projet.
effectuer les tests, il fallait
déterminer une période de temps
convenable pendant laquelle il était
supportable d’être dans l’eau froide.
Pour chacune des parties étudiées,
nous avons choisi de s’exposer 1
minute puisque la température de
l’eau était relativement basse.
l’expérience a été réalisée
dans un laboratoire au Cégep, les
conditions expérimentales n’étaient
pas tout à fait les mêmes d’un test à
l’autre.
Conclusion
Bref, il est possible de conclure que le froid a un impact direct sur la fréquence
cardiaque, mais qu’il est de courte durée. Tout bien considéré, la séries de tests que
nous avons effectué nous a permis de constater que la fréquence cardiaque
augmente d’une mesure différente selon l’exposition de chaque partie du corps
choisie. Selon ces tests, il s’avère que le corps complet submergé dans l’eau est celui
qui a la plus grande influence sur le rythme cardiaque avec un écart considérable de
36,33 bpm par rapport à la fréquence moyenne au repos qui était de 86 bpm. La
moyenne obtenue pendant la première minute de cette exposition au froid, soit de
122,33 bpm, nous laisse sous-entendre que ce choc lié à la basse température
constitue un bienfait pour le bon fonctionnement de l’organisme.
Médiagraphie
Figures :
 # fig.
 # fig.
 # fig.
 # fig.
section titre : http://courseapied.ca/tag/jogging/
1 : L. Gaudreault-Lavoie et C. Marcoux. 2012. Reproduction interdite
2 : L. Gaudreault-Lavoie et C. Marcoux. 2012. Reproduction interdite
3 : L. Gaudreault-Lavoie et C. Marcoux. 2012. Reproduction interdite
Sites Internet :
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
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


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
ALLARD, Marie. La Presse.ca (page consultée la 27 janvier 2012), [En ligne],
http://www.cyberpresse.ca/actualites/quebec-canada/sante/201201/26/014489838-de-la-graisse-qui-fait-maigrir.php
CCM BENCHMARK GROUP. L’internaute science (page consultée le 27 janvier
2012), [En ligne], http://www.linternaute.com/science/biologie/dossier/corpshumain/1.shtml.
INSTITUT DULAC. Régime et diététique (page consultée le 25 janvier 2012), [En
ligne], http://regimes.wordpress.com/2009/07/09/thermogenese-et-minceur/
JOHNSON, Maxime. Le Tabaret (page consultée le 27 janvier 2012), [En ligne],
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MARTZOLFF, Richard. Vulgaris-Médical (page consultée le 23 mai 2012), [En
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TRUDEAU, François. Université du Québec (page consultée le 27 janvier 2012),
[En
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http://www.uquebec.ca/edusante/physique/imp_protection_du_froid.htm
WIKIPÉDIA. Wikipédia : l’encyclopédie libre (page consultée le 23 mai 2012), [En
ligne], http://fr.wikipedia.org/wiki/Pression_art%C3%A9rielle
Chapitres d’un livre :
 ELAINE N.MARIEB et KATJA HOEHN, Anatomie et physiologie humaines 4e édition,
Québec, Éditions du Renouveau Pédagogique Inc., Département des Sciences,
1293 pages.
 SOCIÉTÉ CANADIENNE DE PHYSIOLOGIE DE L’EXERCICE (1997), Guide du
conseiller en condition physique et habitudes de vie 3e édition, Ottawa, Société
canadienne de physiologie de l’exercice
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
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Annexe 1 :
PROTOCOLE DE MESURE
1. Liste du matériel







Montre et ceinture polar
Thermomètre
Sac de glace
Bac de plastique
Eau
Bain
Chaise longue
2. Procédure de mesure
Première partie : Prise de données au repos
1. Passer la ceinture polar sous l’eau et installer sous la poitrine.
2. S’allonger sur la chaise longue et relaxer.
3. Prendre des données de fréquence cardiaque pendant 5 minutes à tous les 10
secondes.
4. Compiler les données dans un tableau.
5. Répéter les étapes 1 à 4 pour la deuxième personne.
Deuxième partie : Le cou
1. Mettre la montre et la ceinture polar.
2. S’allonger sur la chaise longue et, pendant 5 minutes, prendre la fréquence
cardiaque au repos de la même façon qu’à l’étape 3 de la première partie.
3. Mettre le sac de glace dans le cou.
4. Prendre des données de fréquences cardiaques à tous les 10 secondes
pendant 60 secondes.
5. Retirer le sac et continuer à récolter des données pendant 2 minutes.
6. Compiler les données dans un tableau.
7. Répéter les étapes 1 à 6 pour la deuxième personne.
Troisième partie : Le ventre et les cuisses
1. Mettre la montre et la ceinture polar.
2. S’allonger sur la chaise longue et, pendant 5 minutes, prendre la fréquence
cardiaque au repos de la même façon qu’à l’étape 3 de la première partie.
3. Mettre le sac de glace sur le ventre.
4. Prendre des données de fréquences cardiaques à tous les 10 secondes
pendant 60 secondes.
5. Retirer le sac et continuer à récolter des données pendant 2 minutes.
6. Compiler les données dans un tableau.
7. Refaire les étapes 2 à 6 pour les cuisses
8. Répéter les étapes 1 à 7 pour la deuxième personne.
Quatrième partie : Les coudes et les pieds
1. Mettre la montre et la ceinture polar.
2. S’allonger sur la chaise longue et, pendant 5 minutes, prendre la fréquence
cardiaque au repos de la même façon qu’à l’étape 3 de la première partie.
3. Plonger les coudes dans un bac d’eau contenant de la glace.
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
Page 7
4. Prendre des données de fréquences cardiaques à tous les 10 secondes
pendant 60 secondes.
5. Retirer les coudes du bac et continuer à récolter des données pendant 2
minutes.
6. Compiler les données dans un tableau.
7. Refaire les étapes 2 à 6 pour les pieds.
8. Répéter les étapes 1 à 7 pour la deuxième personne.
Cinquième partie : Le corps complet
1. Mettre la montre et la ceinture polar.
2. Remplir le bain d’eau froide et ajuster la température à 8˚C à l’aide du
thermomètre.
3. Pendant 5 minutes, prendre la fréquence cardiaque au repos de la même
façon qu’à l’étape 3 de la première partie.
4. Submerger le corps dans le bain.
5. Prendre des données de fréquences cardiaques à tous les 10 secondes
pendant 60 secondes.
6. Sortir du bain et continuer à récolter des données pendant 2 minutes.
7. Compiler les données dans un tableau.
8. Répéter les étapes 1 à 7 pour la deuxième personne.
Sixième partie : Les pieds à intervalle
1. Mettre la montre et la ceinture polar.
2. Remplir un bac de plastique d’eau froide.
3. Plonger les pieds dans le bac et prendre des données de fréquences
cardiaques à tous les 10 secondes pendant 60 secondes.
4. Retirer les pieds du bac et continuer à récolter des données pendant 2
minutes
5. Refaire les étapes 3 et 4 deux autres fois pour un total de 3 périodes d’une
minute dans l’eau froide.
6. Compiler les données dans un tableau.
7. Répéter les étapes 1 à 7 pour la deuxième personne.
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
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Annexe 2 :
SUGGESTIONS
SUGGESTIONS
COMMENT LA RÉALISER
1. Il serait intéressant de réaliser la
même expérience en incluant de
l’exercice physique.
Il faudrait réaliser un plan d’entraînement
dans une salle de conditionnement où la
température pourrait être régler. On aurait
un groupe témoin faisant les mêmes
exercices à une température normale ainsi
qu’un groupe qui expérimenterait ce même
programme dans une salle à 15˚C, par
exemple. Les données récoltées pourraient
être compilées pour permettre un constat
signifiant au sujet de l’effet du froid sur
l’entraînement.
2. Pour expérimenter le phénomène
d’accommodation,
il
serait
intéressant de voir la différence entre
une famille vivant dans une maison à
température constante de 15˚C et
une famille pour laquelle 25˚C est la
température de l’habitation. Ceci
étant pour une période de temps
donnée.
Pour ce faire, il faudrait élaborer un régime
alimentaire qui serait commun aux deux
familles. Il faudrait aussi prévoir un plan
régissant les activités physiques. On pourrait
alors étudier le phénomène d’accommodation
en confirmant la véracité des théories déjà
établies sur le sujet.
Impact du froid sur la fréquence cardiaque
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