Bilan thermique du corps humain / Comment garder sa chaleur corporelle malgré les fluctuations du milieu ?

ÉTUDE SUR LE BILAN THÉRMIQUE DU CORPS HUMAIN

Comment garder sa chaleur corporelle malgré les fluctuations du milieu ?

INTRODUCTION / GENERALITÉS

L’homme est un être vivant homéotherme appartenant à la famille des endothermes et a un métabolisme élevé. On parle d’animaux à « sang chaud ». À noter que les animaux hibernants ont un métabolisme élevé mais leur température centrale (TC) peut varier. L’être humain doit absolument maintenir à 37 sa TC au cours de ses cycles physiologiques, de ses activités et des variations de la température du milieu extérieur. Il a donc une indépendance vis-à-vis du milieu extérieur. Si la TC varie, les réactions physiologiques vont moins bien marcher (surtout si la température baisse). Si la température augmente, les réactions biochimiques sont accélérées : Loi d’Arrhenius.

Nous allons donc aborder le sujet de la thermorégulation qui permet l’homéothermie c’est-à-dire l’ensemble des mécanismes assurant à l’homme de maintenir sa TC environ constante quelque soit son activité métabolique et le milieu extérieur.

             Il existe un mécanisme d’échange avec le milieu externe que nous aborderons en première partie. Les phénomènes qui favorisent les maintiens ou les entrées de chaleur sont des phénomènes de thermogénèse. Les phénomènes qui favorisent la perte de chaleur sont des phénomènes de thermolyse. Les entrées doivent être égales aux sorties de chaleur.

Les entrées (ou thermogénèse) nécessitent de l’énergie apportée par l’alimentation. Ce sera notre deuxième partie.

Enfin, nous verrons comment s’adapte le corps humain dans un milieu chaud ou dans un milieu froid. Globalement, c’est l’hypothalamus qui est le centre de la thermorégulation (centre de gain ou de perte de chaleur). L’équilibre entre les apports et les gains de chaleur est indispensable, c’est la seule condition.

1. NOTION DE TEMPERATURE CENTRALE.

L’homme est comme un noyau central produisant de la chaleur. Ce noyau est composé des organes vitaux, des muscles squelettiques et du système nerveux central. Ce noyau est entouré par un isolant qui varie : la peau.

La température de ce noyau doit être stable à 37 +ou- 0,5 et ce noyau va légèrement se dilater ou se rétracter en fonction de la température extérieure.

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Production interne de chaleur[pic 3]

         THERMOGENESE

Gains de chaleur                TEMPERATURE du NOYAU                  Perte de chaleur

                                        CHALEUR TOTALE DU CORPS

Chaleur externe                  Milieu extérieur                                           Thermolyse

Bases de l’homéothermie source : Université de Lorraine

1. LES TRANSFERTS DE CHALEURS :

Plusieurs mécanismes participent aux transferts de chaleur, les plus importants sont la conduction tissulaire et la convection sanguine. Les pertes doivent être égales aux gains de chaleur. [pic 4]

1. LES PERTES DE CHALEUR :

[pic 5]La thermolyse, c’est l’ensemble des mécanismes permettant de dissiper la chaleur dans l’environnement. Ces quatre mécanismes sont la conduction, la convection, l’évaporation et la radiation. Ils sont d’autant plus importants que le gradient de température est important. Pratiquement tous ces mécanismes fonctionnent dans les deux sens sauf pour l’évaporation qui n’utilise que la perte de chaleur.

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a) LA CONDUCTION : 3% des pertes

C’est le transfert entre deux corps (solide ou liquide) en contact.

EX : pieds nus dans la neige / Glaçon dans les mains / Assise du siège chaud quand on se lève d’un banc

Elle dépend de la surface des corps en contact, de la capacité des corps à permettre le transfert (encore appelée la conductance thermique) et de la différence de température.

La conductivité thermique est importante pour les métaux, faible pour les tissus et très faible pour l’air. Par conséquent, l’air est un bon isolant thermique.

La conduction est plus importante dans l’eau que dans l’air.

             b) LA CONVECTION : 15% des pertes (EX : La ventilation pulmonaire)

Elle est dû à un mouvement de masses d’air de températures différentes, il y a une notion de mouvement de fluide (ou de gaz) au contact de la peau. 

Cette perte est proportionnelle à la différence de température entre la peau et l’air.

Elle augmente avec la densité du fluide donc il existe un risque d’hypothermie chez un plongeur en caisson ou la pression (donc la densité de l’air) est importante.

[pic 15]On peut la réduire par le port de vêtement. La thermorégulation fonctionne efficacement environ au bout de 48 heures de vie. Ainsi, à la maternité, les bébés doivent porter un bonnet.

On peut l’augmenter par le vent, on parle alors de convection forcée.

La convection sanguine, c’est la part de chaleur transportée par le débit cardiaque et par le sang. Le sang veineux va repartir refroidit.

c)L’EVAPORATION : 20% des pertes, 2OO à 300 ml d’eau par jour

C’est l’élément clef de la lutte contre la chaleur par l’intermédiaire de la vapeur d’eau.

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