Bilan des échanges thermiques

L'homme est un homéotherme (température régulée) ; sa température reste constante même si la température ambiante varie. Cette définition n'est valable que pour les parties profondes du corps (température du noyau ≈ 37°C). Les membres et la peau sont pratiquement poïkilothermes (température variable). Le maintien de la température constante du noyau n'est possible que lorsqu'il existe un équilibre entre les quantités de chaleur produite et reçue et la quantité de chaleur perdue : c'est la thermorégulation.

La production de chaleur dépend des échanges d'énergie. Au repos, la thermogenèse est due pour plus de la moitié aux organes internes, et pour presque un cinquième à la musculature et à la peau (A2. en haut). L'activité physique augmente la production de chaleur dans une proportion telle que la part de la musculature augmente, tant en valeur absolue qu'en valeur relative, atteignant 90 % de la production de chaleur totale (A2. en bas).

Le maintien de la chaleur corporelle peut nécessiter une production de chaleur supplémentaire par mouvements du corps, par frisson thermique et (chez le nouveau-né) par thermogenèse sans frisson. Ce type de « défense contre le froid » ne peut se produire que si la production d'hormone thyroïdienne est suffisante.

La chaleur reçue (par rayonnement. conduction, etc.) devient importante quand la température ambiante dépasse la température cutanée.

La chaleur produite à l'intérieur du corps est prise en charge par le courant sanguin et transportée à la surface du corps. Ce flux thermique interne n'est possible que pour une température de peau inférieure à celle du noyau. Le transport de chaleur vers la peau dépend surtout de l'irritation sanguine de la peau.

Plusieurs mécanismes interviennent dans la déperdition de chaleur (flux thermique externe) :

1. Radiation thermique

La quantité de chaleur perdue par radiation est fonction, entre autres, de la puissance quatrième de la température de l'émetteur. Ceci est valable, d'une part pour la surface cutanée, d'autre part pour tous les êtres et objets de l'environnement.

Si un objet de l'environnement est plus chaud que la peau, le corps en recevra de la chaleur par radiation ; s'il est plus froid (ou s'il n'y a pas d'émetteur : ciel nocturne), la peau peut perdre de la chaleur radiante dans cette direction.

La radiation n'a pas besoin de support matériel pour le transport de la chaleur ; elle est peu influencée par la température de l'air qui est un mauvais émetteur. Ainsi, malgré la présence d'air chaud dans une pièce, la chaleur peut être transmise à une paroi froide ; inversement, on peut recevoir la chaleur radiante émise par le soleil (malgré le vide sidéral), ou par une lampe infrarouge (malgré l'air froid).

2. Conduction de chaleur de la peau à l'air ambiant

L'air doit être plus froid que la peau, c'est-à-dire qu'un gradient thermique est nécessaire. Ce type de déperdition de chaleur est fortement accéléré par le déplacement de la couche d'air réchauffée par la peau (par le vent par exemple) (convection).

3. Lorsque la température ambiante est élevée et l'activité physique intense, les mécanismes de radiation et de conduction ne sont plus assez efficaces : dans ces conditions, la chaleur doit être perdue par évaporation d'eau. Aux températures ambiantes supérieures à 36°C , seule l'évaporation peut assurer la déperdition de chaleur. Aux températures ambiantes encore plus élevées, l'organisme reçoit de la chaleur par radiation et conduction (+ convection). Pour compenser cet apport, il faut augmenter en conséquence la déperdition par évaporation.

Pour que la chaleur produite puisse être éliminée par évaporation, il faut que l'air ambiant soit relativement sec (déserts, sauna). A l'inverse, si l'atmosphère est trop chargée d'humidité (par exemple dans la forêt tropicale), les températures ambiantes supérieures à 33 C° sont très difficilement supportées, même au repos.

L'eau nécessaire à l'évaporation est amenée à la surface de la peau par un phénomène de diffusion (respiration insensible) et par les glandes sudoripares.

Chaque litre d'eau évaporé entraîne une déperdition de chaleur de 2 428 kJ (580 kcal).

Physiologie Thermorégulation