Chaleur massive, froid polaire ou pollution de particules fines: que se passe-t-il dans le corps humain lorsqu’il est confronté à ces situations périlleuses? Revue en détail des moyens de défense déployés par notre organisme pour y répondre.
Le corps humain est doté de nombreux mécanismes qui lui permettent de survivre dans des situations extraordinaires, comme la canicule ou l’altitude. Découvrez comment il se comporte, ce qui lui nuit et de quelle façon il peut se protéger.
La profondeur: l’impact de la pression sur les gaz
Sous l’eau, les vaisseaux sanguins se resserrent et le rythme cardiaque se ralentit. Cela permet notamment de retenir sa respiration plus longtemps. Mais une plongée a des effets différents sur le corps si elle est effectuée avec ou sans bouteille. Sans équipement, au-delà de 30 m de profondeur, les poumons risquent de s’écraser. En plongeant toujours plus bas, la pression augmente de 1 bar tous les 10 mètres. Cette pression impacte notamment le volume de gaz dans les poumons, les oreilles, la bouche, le nez et le front. C’est pour cette raison que le volume des poumons se réduit à un quart de sa taille habituelle à 30 m de profondeur. Avec une bouteille, la pression peut être rééquilibrée pendant la plongée: une pression de 4 bar est ainsi neutralisée par l’inhalation de l’air correspondant à la même valeur, ce qui permet à l’homme de descendre plus bas.
L’air comprimé dans une bouteille de plongée est composé d’oxygène et d’azote. Dans des profondeurs dépassant les 50 m, l’azote peut provoquer un état d’ivresse. «Comme une personne ivre, le plongeur va avoir du mal à se contrôler et peut se mettre en danger facilement», dit Rodrigue Pignel, médecin-chef du centre hyperbare des HUG. Autre risque: en remontant trop vite, l’azote peut créer des bulles dans les vaisseaux sanguins qui risquent de couper la circulation. «L’effet est le même que lorsque vous ouvrez une bouteille de liquide gazeuse sous pression.»
Le froid: entre tremblements et resserrements
Le corps humain n’est pas adapté aux températures basses. Ainsi, il a plus de mal à se réchauffer qu’à se refroidir. C’est la raison pour laquelle il possède dix fois plus de récepteurs pour le froid que pour la chaleur sur la peau. Par conséquent, la sensation du froid est transmise au cerveau bien plus rapidement. Comment le corps résiste-t-il? Les vaisseaux dans les bras et les jambes se resserrent pour que le sang chaud reste au centre. C’est pourquoi la peau devient blanche et même violette quand l’exposition à des températures très basses perdure. En plus de la contraction des vaisseaux et des organes, les muscles se mettent à trembler, ce qui entraîne la production de chaleur.
La sensation de froid est notamment déterminée par la constitution. Les enfants et les personnes de petite taille ont une plus grande superficie par rapport au volume corporel que les personnes de grande taille. Ils se refroidissent donc plus rapidement. La consommation d’alcool augmente aussi la sensibilité au froid, puisqu’il provoque une dilatation des vaisseaux (qui, quant à elle, fait dégager de la chaleur).
L’altitude: gare à la perte de liquide
L’air contient toujours 21 % d’oxygène. En revanche, en altitude, la disponibilité de ce gaz pour notre corps diminue à cause de la baisse de la pression barométrique qui entraîne celle de la pression partielle en oxygène. À partir de 2’500 m, le corps commence à sentir cette diminution. Grâce aux augmentations de la fréquence respiratoire et du débit cardiaque, il arrive à capter et faire circuler plus d’oxygène vers les tissus. Ainsi, le pouls au repos en altitude augmente sa fréquence de 10 à 20 %. Une deuxième stratégie d’adaptation à l’altitude consiste à améliorer la distribution de l’oxygène aux organes plus importants (cerveau, cœur) via une dilatation des artères qui les irriguent. Une autre stratégie est l’augmentation du nombre de globules rouges. Mais celle-ci n’est pas visible dans la moelle osseuse avant deux à trois semaines de séjour en altitude.
Le trouble le plus courant en altitude est le mal aigu des montagnes. Il se traduit par des maux de tête, de l’inappétence, des nausées, des vomissements ou de l’insomnie et serait causé en partie par une arrivée trop importante de sang vers le cerveau (mais les causes exactes sont encore mal connues). Des maladies plus graves – et qui peuvent même entraîner la mort – sont les œdèmes cérébraux et pulmonaires. La mesure la plus sûre pour traiter l’une de ces maladies graves est la descente immédiate.
La pollution: le danger des particules fines
Selon l’Organisation mondiale de la Santé, il y a plus de personnes dans le monde qui meurent à cause de la pollution qu’en raison de l’eau contaminée et du paludisme. La quantité de poussière (particules fines) dans l’air est influencée par de multiples facteurs, comme la combustion de gazole, de charbon, de bois et d’autres matières. La pollution est ainsi principalement causée par la circulation, l’industrie, les cheminées, mais aussi par l’agriculture et l’élevage industriel. Les habitants des villes sont clairement les plus exposés: les poumons d’une personne ayant vécue toute sa vie dans une grande ville sont comparables à ceux d’une personne ayant fumé toute sa vie. Les particules fines se définissent par un diamètre de moins de 0,01 millimètres, soit 10 micromètres. À cette taille-là, les particules peuvent entrer dans les voies respiratoires. À partir d’une taille de 2,5 micromètres, elles contaminent les alvéoles pulmonaires et en dessous de 1 micromètre, elles s’attaquent même au sang.
Comment le corps essaie-t-il de résister? Dès que la poussière entre dans les bronches, les voies respiratoires supérieures se resserrent. Pour une personne en bonne santé, c’est supportable, mais pour les personnes asthmatiques il y a le risque de souffrir d’essoufflement. Lorsque les particules contaminent les alvéoles pulmonaires, le corps va se défendre comme s’il avait à faire à une bactérie. Cette réaction entraîne un endommagement du tissu pulmonaire et – dans le pire des cas – un cancer.
La chaleur: l’importance de la sueur
Dès que les températures extérieures dépassent les 30°C, le corps déclenche des mécanismes de défense pour maintenir sa température à 37°C. Premièrement, l’organisme amène plus de sang dans les mains et les pieds, ce qui permet de dissiper la chaleur. Mais le mécanisme le plus efficace reste la transpiration. La peau possède deux à trois millions de glandes sudoripares qui assurent jusqu’à 90 % du processus de refroidissement du corps. L’évaporation de la sueur sur la peau enlève au corps de l’énergie calorique, ce qui l’aide à se refroidir. En revanche, lorsque la chaleur est accompagnée d’une humidité de l’air élevée, le processus d’évaporation est perturbé et se montre moins efficace.
La chaleur dans le corps provoque une distension des vaisseaux (vasodilatation), ce qui stimule entre autres les systèmes cardio-vasculaires, respiratoires et neurologiques. Les conséquences? Crampes, nausées, pertes de connaissance et convulsions. «La température centrale maximale est de 41°C, explique Mette Berger, coordinatrice du Centre romand des grands brûlés au CHUV. Au-delà de cette limite, on risque une destruction cérébrale: l’hyperthermie est une urgence médicale.» Les personnes hyperthermes sont refroidies d’abord avec des compresses ou des perfusions froides puis avec des rinçages à l’eau froide de l’estomac ou de la vessie.
Le manque d’affection: des effets sur le développement des nourrissons
La légende veut qu’au XIIIe siècle, l’empereur germanique Frédéric II isola des nourrissons dans une pièce. En les empêchant d’entendre toute parole, il souhaitait découvrir l’origine des langues. Mais l’expérience fut tragique: tous sont morts sans avoir dit un mot. «Difficile de savoir si le dénouement de cette expérience rapportée est dû à une carence affective, à un handicap mental ou encore à la dénutrition», dit Seth Pollak. Le professeur de psychologie à l’Université du Wisconsin, aux Etats-Unis, est cependant catégorique: «Les enfants aspirent fortement à échanger avec les adultes. Lorsqu’ils ont peur par exemple, ils cherchent du réconfort auprès d’eux. Grâce aux interactions sociales, les nourrissons savent comment se comporter (ce qu’il faut manger ou non par exemple) et ainsi survire dans un environnement qui leur semble déconcertant.»
La plupart des études menées sur les effets des carences affectives ont ciblé les enfants en institutions de soins ou en orphelinat. Celles de Seth Pollak ont montré qu’une privation sociale précoce favorise l’apparition de problèmes régulateurs persistants du système de réaction au stress. « Cela se traduit par une extrême anxiété et des difficultés à réduire ce stress», explique Seth Pollak. Autres conséquences: la difficulté à assimiler des informations et à être attentif, ainsi que la dégradation de la condition physique. «De plus, les lobes supérieur et postérieur du cervelet des enfants victimes de négligence sont plus petits que la moyenne. Ces régions agissent comme le ‘concierge’ du cerveau: ils redirigent les informations vers d’autres parties du cerveau pour un traitement ultérieur.»
Seth Pollak regrette le nombre limité d’études s’intéressant au manque d’affection. «Il s’agit d’un sujet difficile à étudier, car ces situations se déroulent dans un contexte privé et sont difficiles à prouver.» Par conséquent, davantage de recherches sont effectuées auprès de singes. Lors de l’une d’entre elles, deux groupes de signes ont été séparés de leur mère à la naissance. Les premiers ont été placés seuls dans une cage, les autres avec des chiens. «Il s’est avéré que les primates élevés avec les canidés présentaient un caractère social plus normal que ceux ayant grandi seuls, explique Seth Pollak. À l’âge adulte, ceux-ci étaient craintifs et agressifs envers leurs congénères. Cette expérience montre bien que les interactions sociales sont indispensables à un bon développement et que la barrière de l’espèce n’est pas déterminante.» Le chercheur fait l’analogie avec l’être humain: «Les enfants qui ne reçoivent pas assez d’attention de leurs parents se tournent souvent vers d’autres proches.»
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Collaboration: Julien Calligaro
Une version de cet article est parue dans In Vivo magazine (no 13).
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