Thermorégulation et exercice physique : Cours complet

Dr Michel Hunkeler cours d’anatomie/physiologie 2004-2005 1
Av. Gare 1 CEP
2000 Neuchâtel Université de Neuchâtel
Thermorégulation et exercice physique
Généralités
• L’activité physique en ambiance chaude ou froide augmente les charges pour l’organisme
• Dans des conditions extrêmes, l’organisme doit s’adapter
Mécanismes régulateurs
• L’homme doit garder sa température centrale à peu près constante
• La température corporelle est située entre 36,1 et 37,8°
• La température s’écarte de ces valeurs lors de maladie, de l ’exercice musculaire ou selon les
conditions environnementales
• Les tissus ayant un métabolisme produisent de la chaleur
• La température centrale reflète l’équilibre entre les gains et les pertes de chaleur
• Pour maintenir la température constante, il faut un équilibre entre les pertes et la production de
chaleur
Les moyens d’échanges de chaleur
• conduction
• convection
• radiation
• évaporation
Conduction
• Contact entre 2 corps, par exemple la main sur une plaque chaude
• La chaleur produite dans l ’organisme est transférée jusqu’à la peau par conduction
• La chaleur est ensuite transférée aux habits, à l ’air
Convection
• Echanges d ’énergie par un gaz ou un liquide
• Il y a des échanges d’énergie entre les molécules d’air ou d’eau et la peau
• L’exemple typique est le vent
• En se combinant à la conduction, la convection permet de perdre 10-20% de la chaleur
produite
• Lorsqu’un corps est immergé dans l ’eau froide, les pertes par conduction sont augmentées de
26x par rapport à l ’air

Radiation
• Au repos, elle est la première source de perte de chaleur (60%)
• La perte se fait par le rayonnement infrarouge
Evaporation
• C ’est le moyen privilégié pour perdre de la chaleur à l ’exercice (80% des pertes de chaleur à
l ’effort)
• L ’évaporation de 1 litre de sueur permet une déperdition de 580 kcal
• La sueur s’évapore sous l’effet de la chaleur et transfert ainsi la chaleur de la peau vers
l ’environnement
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Hygrométrie
• Le degré d’hygrométrie joue un rôle important sur les échanges de chaleur
• Un degré d’hygrométrie élevé correspond à une grande quantité de molécule d’eau en
suspension dans l ’air.
• La différence en concentration en vapeur d’eau entre la surface de la peau et l’air est faible
lorsque le degré d’hygrométrie est élevé, l’évaporation sudorale est alors limitée
• La sueur évaporée est la seule qui participe à la thermorégulation. La sueur ruisselante ne
modifie pas la température
• Dans un désert sec (10% hygrométrie, 32°) l’évaporation sudorale se fait rapidement et on ne
constate pratiquement pas de sueur
• Dans les mêmes conditions avec un degré d’hygrométrie de 90%, l’évaporation sudorale ne se
fait pratiquement pas et la sueur ruisselle sans évacuer de chaleur
• Dans un milieu saturé en eau, à l’exercice musculaire, l’évaporation se fait mal et la
température centrale a tendance à augmenter
Contrôle des échanges de chaleur
• La température centrale (mesurée rectale) est au environ de 37°
• A l ’exercice, la température centrale peut monter à 40°, la température du muscle à 42°
• Des températures supérieures à 40° peuvent perturber le système nerveux
• Régulation de la température
– Des thermorécepteurs détectent les changements de température
– L ’information est transmise au thermostat, l’hypothalamus
– Si la température sort des limites, l’hypothalamus déclenche les mécanismes de régulation
• Les récepteurs centraux sont situés dans l’hypothalamus, ils enregistrent la température du
sang circulant
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• Les récepteurs périphériques sont situés dans la peau, ils enregistrent les variations de
température et transmettent l’information à l’hypothalamus et au cortex

Les effecteurs thermiques
• Les glandes sudorales
• Les muscles lisses de la paroi des artérioles
• Les muscles squelettiques
• Certaines glandes endocrines
Les glandes sudorales
• Lorsque la température augmente, l’hypothalamus ordonne aux glandes sudorales de sécréter
la sueur
• Plus la température est élevée, plus la production de sueur est importante
Les muscles lisses de la paroi des artérioles
• Lorsque la température s’élève, l’hypothalamus provoque une dilatation des artérioles
périphérique
• Il en résulte une augmentation du débit sanguin cutané
• Le sang amène la chaleur des territoires centraux vers la peau pour éliminer la chaleur par
radiation, conduction, convection
Les muscles squelettiques
• La contraction musculaire produit de la chaleur
• Le froid déclenche via l’hypothalamus le phénomène de frisson
• Le frisson thermique est une succession de contractions isométrique involontaires où l ’énergie
est transformée en chaleur (muscles horripilateurs)
• La production de chaleur endogène permet le maintient de la température centrale
• Effet isolant de la couche d ’air «prisonnière » des poils
Les glandes endocrines
• Le froid entraîne une augmentation de la sécrétion des hormones de la thyroïde (augmente le
métabolisme de base)
• Les cathécholamines ont un effet sur le métabolisme
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Production de chaleur
• Au repos, l ’organisme produit environ 1,5 kcal par minute
• A l ’exercice, la production de chaleur peut atteindre 15 kcal par minute (900 kcal à l ’heure)
• 1 litre de sueur permet d ’éliminer 580 kcal
• Un exercice de 180 W durant 1 heure entraîne un stockage de 100 kcal, une élévation de 1° de
la température corporelle correspond à un stockage de 70 kcal
Réponses physiologiques lors de l’exercice en ambiance chaude
• Cardio-vasculaire:
– les besoins de la thermorégulation s’ajoutent à ceux nécessaires à l ’effort
– Lors d ’un effort en milieu chaud, les territoires musculaires et cutanés entrent en compétition pour obtenir le
maximum de circulation sanguine
– C ’est le territoire cutané qui à l’avantage car, pour se protéger, l ’organisme va favoriser la thermorégulation
à la performance
– La performance en milieu chaud est diminuée
Réponses physiologiques lors de l’exercice en ambiance chaude
• Diminution du volume d’éjection systolique par diminution du retour veineux (redistribution
sanguine vers les tissus cutanés)
• Le débit reste relativement constant par augmentation du rythme cardiaque
• Avec la prolongation de l ’effort, la performance diminue et le risque d ’hyperthermie
augmente
Equilibre hydrique et sudation
• La température ambiante peut être plus élevée que celle de la peau. Le seul moyen de perdre
de la température est alors l’évaporation.
• Dans cette situation, les radiations, la conduction et la convection apportent de la chaleur au
corps
• L’élévation de la température stimule par le système nerveux sympathique les glandes
sudorales
• La sueur se forme par filtration du plasma
• Si la sueur produite est peu abondante, les ions chlorures et sodium
sont résorbés presque complètement
• Si le débit sudoral augmente, les ions ne sont pratiquement plus réabsorbés
• Un débit sudoral élevé réduit le volume sanguin
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• Le débit sudoral maximum est de 15 l/j