LES HÉROS : SCIENCE-FICTION OU RÉALITÉ? Par Rosalie Besson et Alexandra Pilote Fig.1 Résumé: Les héros : science-fiction ou réalité? Besson, R. & A. Pilote. 2016. Rapport interne. Sciences, Cégep Saint-Félicien. La fréquence cardiaque de 69 candidats fut notée avant et pendant un exposé oral, ce qui a permis d’affirmer que la fréquence cardiaque augmente en état de stress. Ensuite, un test de force a été fait chez huit sujets avant et après une situation de stress provoquée. Un gain musculaire a été observé. Puis, un test de mémoire a également été exercé chez huit autres sujets. Une diminution du travail intellectuel fut notée. Finalement, les effets du Ventolin ont été testés afin de déterminer s’il était composé d’adrénaline, ce qui a permis de conclure que ce n’était pas le cas. Abstract: The hero: science fiction or reality? Besson, R. & A. Pilote. 2016. Internal report. Sciences, Cégep St-Félicien. The heart rate of 69 candidates was noted before and during an oral presentation, which allowed to assert that the heart rate increases in stress. Then a strength test was done on eight subjects before and after a stress situation. An increase of physical capacities was observed. Then, a memory test was also done on eight subjects. A decrease of intellectual work was noted. Finally, the effects of Ventolin were tested to determine if it was composed of adrenaline, which concluded that it was not. Mots clés : Adrénaline, stress, fréquence cardiaque, force, mémoire, Ventolin Introduction Tout autour du globe, des actes héroïques sont posés. Notamment, un jeune originaire de Bromont a sauvé de la noyade trois personnes sur l’île de Bali, en Indonésie. L’adrénaline, occasionnée par une situation stressante, serait la raison qui explique ces comportements. Dans ce projet, le but principal est de déterminer les effets qu’engendre le stress sur le corps humain, en particulier sur les capacités physiques et mentales. Les hypothèses sont : - Le stress réduit la capacité à retenir des informations. Le corps subit des changements, dont une augmentation de la capacité physique. La fréquence cardiaque, sous l’effet du stress, augmente considérablement. Pour valider celles-ci, une situation de stress naturelle et provoquée fut produite. Ainsi, il fut possible de déterminer les effets de l’adrénaline sur le corps humain. Page 1 Les héros : science-fiction ou réalité? Théorie Qu’est-ce que l’adrénaline ? L’adrénaline est une hormone sécrétée en réponse à un état de stress. Lorsque le système nerveux perçoit une menace, l’hypothalamus, à la base du cerveau, s’excite et stimule l’hypophyse, une glande endocrine située également dans le cerveau. Cela entraîne la production d’hormones. L’adrénaline est alors produite et déclenche des réactions de plusieurs organes. Quels sont ses effets? L’adrénaline répond à un besoin flagrant d’énergie, par exemple pour faire face au danger. Lors de cette situation, le cortisol, qui est également une hormone, appuie le rôle de l’adrénaline. En effet, il transforme les gras en sucre. Il assemble ainsi toute l’énergie contenue dans les sucres pour l’envoyer dans des endroits précis auxquels le corps se servira afin de se défendre, ce qui optimisera le gain musculaire. L’adrénaline peut donc être la cause de plusieurs performances extrêmes, mais elle peut tout aussi produire des effets néfastes pour la santé, par exemple affecter le cerveau de façon malsaine. En effet, il affecte la mémoire et le résonnement puisqu’un niveau élevé de stress conduira la mémoire centrale du cerveau à se rétrécir. En outre, les hormones de stress favorisent la formation des molécules responsables de l’enflure de l’hippocampe, soit la partie du cerveau qui joue le rôle central sur la mémoire. Cela affecte donc la préservation de la mémoire en stimulant cette partie. Qu’est-ce que la fréquence cardiaque? Elle indique le nombre de battements cardiaques par unité de temps qui, généralement, est la minute. Le pouls, quant à lui, se perçoit par le toucher d’une artère battante. Cela nous permet d’évaluer les battements cardiaques. Au repos, la fréquence cardiaque d’un adulte est généralement de 70 ± 10 battements par minute. Une pulsation trop élevée se situe au-dessus de 120 battements par minute. Qu’est-ce que le Ventolin? Le Ventolin, un bronchodilatateur utilisé pour traiter l’asthme, produit des effets similaires à l’adrénaline sur le corps humain. En effet, les recherches montrent que, tous deux, provoque des tremblements, de la nervosité, de la sudation, des bouffées de chaleur et une augmentation de la fréquence cardiaque. Donc, un nouveau but survient: déterminer si le Ventolin est composé d’adrénaline. De ce but, découle une nouvelle hypothèse qui stipule que ce médicament n’est pas composé d’adrénaline. Page 2 Les héros : science-fiction ou réalité? Méthodologie et matériel Matériel : -Un sac de glace -Une montre cardiaque -Un dynamomètre -Un bandeau afin de bander les yeux -Un jeu de mémoire -Un tensiomètre -Un chronomètre Méthodologie : Partie 1 : Déterminer si le stress augmente la fréquence cardiaque. Pour ce faire, cinq groupes du cégep devant préparer un exposé oral furent ciblés. Leur fréquence cardiaque fut prise une semaine avant l’exposé et juste avant celuici. Elle fut mesurée à l’aide de la prise de leur pouls durant trente secondes. Par la suite, un écart moyen fut calculé afin de certifier une donnée qui permet de dire qu’une personne est bien stressée. Les exposés oraux ont été choisis puisque c’est une provocation de stress naturelle, car la peur de parler en public est une peur innée chez l’humain. Partie 2 : Déterminer si le stress augmente la force. Sept sujets furent ciblés. Dans un premier temps, une montre cardiaque leur fut installée afin de vérifier si l’écart respectait bien celui établi précédemment. Ensuite, ils ont dû faire le test du dynamomètre qui consiste à mesure leur force de préhension des mains. Leurs yeux furent alors bandés et, après deux minutes de calme, un sac de glace leur a été apposé dans le cou. Le test de dynamomètre fut tout de suite répété. Ce moyen a été utilisé, car le cou comporte plusieurs terminaisons nerveuses sensibles aux changements de température. Cela envoyait donc un signal au cerveau afin que celui-ci dicte au corps qu’il a perçu une menace et qu’il doit agir. Partie 3 : Déterminer si le stress réduit la mémoire. Encore une fois, sept sujets furent ciblés. Le même protocole que celui mentionné précédemment fut utilisé. Cependant, cette fois, les sujets devaient effectuer un jeu de mémoire avant et après la situation de stress. Le temps qu’ils ont pris afin d’effectuer cette tâche fut chronométré. Partie 4 : Le Ventolin Au repos, la fréquence cardiaque, la pression artérielle, la sueur, la dilatation de la pupille et les tremblements furent notés chez deux sujets. Ensuite, ils ont inhalé quatre bouffées de Ventolin. Ces symptômes furent analysés à nouveau. Page 3 Les héros : science-fiction ou réalité? Résultats et discussion Partie 1 : Déterminer si le stress augmente la fréquence cardiaque. En ce qui concerne la première partie de l’expérience, le tableau de résultats se retrouve en annexe (Tableau 4). Cependant, il est important de noter que l’écart moyen entre la fréquence cardiaque au repos et en état de stress est de 19 battements par minute. Puisque les résultats variaient beaucoup, un test d’hypothèse, avec un seuil de signification de 5%, a été effectué afin de certifier cette donnée. Il se retrouve en annexe (Tableau 5). Partie 2 : Déterminer si le stress augmente la force. Tableau 1 : Les résultats du test de la force Sujet Force initiale (kilogrammes, ±0,1 kg) Force finale (kilogrammes, ±0,1 kg) Écart (kilogrammes, ±0,2 kg) Fréquence cardiaque au repos (Battements par minute) 1 2 3 4 5 6 7 Moyenne: 29,2 31,0 55,4 48,5 36,3 66,2 33,6 42,9 33,1 32,9 55,9 51,6 37,7 73,2 35,5 45,7 3,9 1,9 0,5 3,1 1,4 7,0 1,9 2,8 73 76 72 72 72 108 82 79 Fréquence cardiaque en état de stress (Battements par minute) 74 127 105 109 112 114 116 108 Écart (Battements par minute) 1 51 33 37 40 6 34 29 On constate qu’il y a un écart de 29 battements par minutes, en moyenne, entre les sujets au repos et les sujets en état de stress. Cela confirme que ceux-ci étaient bien stressés selon la corrélation établie précédemment. De plus, il est possible de voir une augmentation de 2,8 kg suite à la situation de stress provoquée. Pour appuyer cette donnée, un test d’hypothèse, lequel se retrouvant en annexe (Tableau 6), a été réalisé. Cela a permis de confirmer l’hypothèse que la force allait augmenter en état de stress. Page 4 Les héros : science-fiction ou réalité? Partie 3 : Déterminer si le stress réduit la mémoire. Tableau 2 : Les résultats du test de mémoire Sujet Temps initial (secondes, ±0,01s) Temps Final (secondes, ±0,01s) Écart (secondes, ±0,02s) 1 2 3 4 5 6 Moyenne: 25,52 34,73 37,33 29,50 21,67 20,10 28,14 27,03 36,52 38,20 31,30 29,03 25,72 31,30 1,51 1,79 0,87 1,80 7,36 5,62 3,16 Fréquence Fréquence cardiaque en cardiaque au état de repos stress (Battements (Battements par minutes) par minutes) 72 80 65 78 55 80 70 77 82 98 75 99 70 85 Écart (Battements par minutes) 8 13 25 7 16 24 19 Il est a noté qu’un sujet a pris 24,03 secondes pour réaliser son test de mémoire à la suite de ce stress provoqué. Cependant, cette donnée était aberrante, puisqu’elle s’éloignait de façon significative des autres écarts. Donc, pour cette raison, nous avons pris la décision de la retirer du tableau. Cette fois-ci, suite à la situation de stress provoquée, une augmentation moyenne de 11,5% du temps initial a été notée. Afin de certifier cette donnée, un test d’hypothèse, lequel se retrouvant en annexe (Tableau 7), a été réalisé. Cela a confirmé l’hypothèse disant que la mémoire serait moins active en état de stress. Partie 4 : Le Ventolin Tableau 3 : Les effets du Ventolin Effets Dilatation de la pupille Sueur Tremblement Hausse de la pression artérielle Hausse de la fréquence cardiaque Perçu Non-Perçu X X X X X On constate que ce ne sont pas tous les effets qui ont été perçus. De ce fait, ce ne sont que des effets secondaires similaires à l’adrénaline. Il est alors impossible de certifier que le Ventolin est composé d’adrénaline, puisque ces symptômes ne sont pas tous survenus. Cela confirme notre hypothèse. Page 5 Les héros : science-fiction ou réalité? Critiques Tout d’abord, les sujets de l’expérience sur la fréquence cardiaque lors d’exposés oraux présentaient de grandes variations dans les résultats. Cela s’explique par le fait que les différents groupes n’étaient pas tous de la même concentration d’étude. En effet, certains programmes prennent leurs études bien à cœur afin de maximiser leur côte de rendement collégial pour leur demande universitaire. Cela fait en sorte qu’ils sont plus stressés que la moyenne. Cependant, cette prise de données est représentative et juste, puisqu’elle ne vise pas seulement qu’un programme, mais bien tous les programmes d’études du cégep. Par la suite, les causes d’erreurs sur les expériences de la force et de la mémoire se concentrent d’avantage sur l’utilisation d’appareils. En effet, le dynamomètre a une incertitude de 0,1 kg et la chronomètre de 0,01 seconde. Ces incertitudes ont alors été présentes tout au long des calculs des résultats. Suggestions Afin de corriger le problème concernant les exposés oraux, il aurait été intéressant de diviser chaque concentration d’étude et de les analyser séparément. À plus grande échelle, il aurait été profitable de considérer les écoles primaires et secondaires. De plus, il aurait été possible d’établir une distinction entre le niveau de stress chez les filles et les garçons. En ce qui concerne les tests sur la mémoire et la force, il faudrait que le nombre de participants soit beaucoup plus élevé afin que les résultats soient plus significatifs. Finalement, pour l’expérience concernant le Ventolin, afin de certifier le résultat, une synthèse de ce médicament aurait été nécessaire afin de vérifier la présence de l’adrénaline, puisque ses effets sont subjectifs d’une personne à l’autre. Retombés sur la société Ce projet permet de comprendre les conséquences de l’adrénaline sur les capacités physiques et intellectuelles des êtres humains. L’expérimentation donne la possibilité de concevoir nos réactions sous l’effet du stress, tel que la réduction de l’activité cérébrale et l’optimisation du gain musculaire. Conséquemment, cela explique les sous-performances des étudiants anxieux dans les examens. Cependant, à l’inverse, cela explique la raison d’une bonne performance d’un athlète sous l’effet de l’adrénaline. De plus, cela explique pourquoi, dans le sport, l’utilisation détournée du Ventolin est interdite par le règlement anti-dopage. En effet, par ses effets similaires à l’adrénaline, le Ventolin optimise le gain musculaire. Être asthmatique représente un avantage pour de nombreux sportifs. Page 6 Les héros : science-fiction ou réalité? Conclusion En somme, un niveau élevé de stress entraîne la production d’adrénaline et déclenche des perturbations dans l’organisme des individus, dont l’augmentation de la fréquence cardiaque, l’optimisation des capacités physiques et la réduction de la mémoire. Ainsi, l’adrénaline est la cause des actes surhumains qui se produisent dans le monde entier. Finalement, l’expérience a permis de vérifier les buts et les hypothèses. Remerciements Nous tenons à remercier tous les professeurs de français et d’anglais ayant accepté qu’on emprunte de leur temps de classe afin d’effectuer notre projet, notamment madame Sarah Richards. Nous tenons à remercier également madame Julie Dubé, technicienne en laboratoire, qui nous a fourni le matériel dont nous avions de besoin chaque semaine. Puis, finalement, un merci tout spécial à monsieur Dominique Boivin pour son soutient au cours de ces douze semaines. Médiagraphie 1. ALLARD, Sophie. «L’impact du stress urbain», La Presse. [En ligne]. (03 décembre 2015). http://www.lapresse.ca/vivre/sante/201312/03/01-4717198-limpact-dustress-urbain.php (page consultée le 26 janvier 2016). 2. ANONYME, Wikipédia. [En ligne]. https://fr.wikipedia.org/wiki/Stress (page consultée le 24 octobre 2015) 3. ANONYME, Le blog de santé et de méditation. [En ligne]. http://meditationrelaxation-sante-vie.over-blog.com/article-adrenaline-et-son-impact-sur-la-sante117354660.html (page consultée le 24 octobre 2015) 4. ANONYME, Canoe.ca. [En ligne]. http://fr.canoe.ca/infos/societe/archives/2015/07/20150720-200752.html (page consultée le 26 janvier 2016) 5. ANONYME, «Les effets du stress», Ma santé naturelle. [En ligne]. http://www.masantenaturelle.com/chroniques/chroniques2/stress-effets.php (page consultée le 20 janvier 2016) Iconographie #Fig. 1 : RICHER, François. «Le Google de notre cerveau», Le Huffington Post. [En ligne]. http://quebec.huffingtonpost.ca/francois-richer/le-google-de-notrecerveau_b_5946256.html (page consultée le 27 avril 2016) Page 7 Les héros : science-fiction ou réalité? Annexe Tableau 4 : La fréquence cardiaque suite à un exposé oral Fréquence Fréquence cardiaque cardiaque Écart en état de Élève au repos (Battements stress (Battements par minute) (Battements par minute) par minute) Élève Fréquence Fréquence cardiaque cardiaque Écart en état de au repos (Battements stress (Battements par minute) (Battements par minute) par minute) 1 72 114 42 36 44 64 20 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 80 70 84 76 64 78 82 70 86 68 56 78 64 90 92 92 90 86 70 70 76 72 80 78 72 80 60 76 72 64 78 72 132 96 88 106 78 96 100 84 128 86 76 86 90 104 98 120 100 100 90 86 88 112 108 106 126 120 66 90 94 80 86 80 52 26 4 30 14 18 18 14 42 18 20 8 26 14 6 28 10 14 20 16 12 40 28 28 54 40 6 14 22 16 8 8 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 90 100 88 80 80 68 64 108 76 98 72 76 52 90 70 70 66 64 62 70 62 84 88 78 84 68 72 80 68 72 60 60 100 104 122 90 84 96 100 126 78 116 118 94 56 102 80 90 66 64 70 96 78 104 88 88 126 60 90 78 74 86 64 70 10 4 34 10 4 28 36 18 2 18 46 18 4 12 10 20 0 0 8 26 16 20 0 10 42 8 18 2 6 14 4 10 34 35 60 100 80 114 20 14 69 Moyenne 56 75 64 93 8 18 Page 8 Les héros : science-fiction ou réalité? Tableau 5 : Test d'égalité des espérances: observations pairées pour le test des exposés oraux Variable 1 Variable 2 Moyenne 92,666667 75,04347826 Variance 340,31373 147,0127877 Observations 69 Coefficient de corrélation de Pearson Différence hypothétique des moyennes Degré de liberté 69 0,692444 0 68 Statistique t 10,985865 P(T<=t) unilatéral 5,088E-17 Valeur critique de t (unilatéral) Comme la statistique T= 10,99 > 1,67, alors, sur la base des échantillons, au seuil de 5% et en vertu de la règle du test d’égalité des espérances, on rejette l’hypothèse nulle. Il y a tout lieu de penser que la fréquence cardiaque en état de stress est plus élevée que celle en repos. 1,6675723 P(T<=t) bilatéral 1,018E-16 Valeur critique de t (bilatéral) 1,9954689 Tableau 6 : Test d'égalité des espérances: observations pairées pour le test de la force Variable 1 Variable 2 Moyenne 45,7 42,8857143 Variance 230,956667 198,308095 Observations 7 0,99207659 8 7 Coefficient de corrélation de Pearson Différence hypothétique des moyennes 0 Degré de liberté 6 Statistique t 3,4586251 P(T<=t) unilatéral 0,00674968 Valeur critique de t (unilatéral) 1,9431803 P(T<=t) bilatéral 0,01348937 Valeur critique de t (bilatéral) 2,44691851 Comme la statistique T= 3,46 > 1,94, alors, sur la base des échantillons, au seuil de 5% et en vertu de la règle du test d’égalité des espérances, on rejette l’hypothèse nulle. Il y a tout lieu de penser que la capacité physique d’une personne en état de stress est plus élevée que lorsqu’elle est au repos. Page 9 Les héros : science-fiction ou réalité? Tableau 7 : Test d'égalité des espérances: observations pairées pour le test de la mémoire Variable 1 Variable 2 Moyenne 31,3 28,141667 Variance 25,87612 48,620137 Observations 6 Coefficient de corrélation de Pearson Différence hypothétique des moyennes Degré de liberté 0 2,908110702 P(T<=t) unilatéral 0,016736595 Valeur critique de t (unilatéral) Valeur critique de t (bilatéral) 0,950378726 5 Statistique t P(T<=t) bilatéral 6 Comme la statistique T= 2,91 > 2,015, alors, sur la base des échantillons, au seuil de 5% et en vertu de la règle du test d’égalité des espérances, on rejette l’hypothèse nulle. Il y a tout lieu de penser que la mémoire d’une personne en état de stress est moins active que lorsqu’elle est au repos. 2,015048373 0,03347319 2,570581836 Page 10 Les héros : science-fiction ou réalité?