Chapitre 42 - La chaleur et le froid

LES RÉPONSES PHYSIOLOGIQUES À L’ENVIRONNEMENT THERMIQUE

W. Larry Kenney

Durant toute son existence, l’être humain vit dans une gamme très étroite et fortement protégée de températures centrales. Les limites maximales de tolérance pour les cellules vivantes vont approximativement de 0 °C (formation des cristaux de glace) à 45 °C (coagulation thermique des protéines intracellulaires); toutefois, il peut tolérer des températures centrales inférieures à 35 °C ou supérieures à 41 °C, mais seulement durant de très courtes périodes. Afin de maintenir la température interne dans ces limites, il a développé des réponses physiologiques très efficaces et, dans certains cas, spécialisées, à la contrainte thermique aiguë. Ces réponses — conçues pour permettre la conservation, la production ou l’élimination de la chaleur du corps — impliquent la coordination de plusieurs systèmes de l’organisme.

L’équilibre thermique humain

La source de loin la plus importante de chaleur fournie au corps provient de la production métabolique de chaleur (M) . Même au pic de l’efficacité mécanique, 75 à 80% de l’énergie intervenant dans l’effort musculaire sont libérés sous forme de chaleur. Au repos, un taux métabolique de 300 ml de O₂ par minute crée une charge thermique d’approximativement 100 W. Durant l’effort à l’état d’équilibre, à une consommation d’oxygène de 1 litre/min, ce sont environ 350 W de chaleur qui sont produits — moins toute l’énergie liée au travail externe (W) . Même à cette intensité faible à modérée de l’effort, la température centrale du corps s’élèverait d’approximativement 1 °C toutes les 15 minutes s’il n’était un moyen efficace de dissipation thermique. En réalité, les sujets en parfaite condition physique peuvent produire plus de 1 200 W de chaleur pendant 1 à 3 heures sans en subir d’effets néfastes (Gisolfi et Wenger, 1984).

La chaleur peut aussi être fournie par l’environnement soit par rayonnement (R) , soit par convection (C) lorsque la température à la surface du globe (mesure de la chaleur radiante) et celle de l’air (thermomètre sec) sont l’une ou l’autre supérieures à la température de la peau. Normalement, ces voies d’apport thermique sont faibles par rapport à M et deviennent en fait des voies de déperdition de chaleur lorsque le gradient de température peau-air est inversé. L’ultime voie de déperdition thermique — l’évaporation (E) — est, elle aussi, la plus importante normalement étant donné que la chaleur latente de la vaporisation de la sueur est élevée — la sueur s’évaporant à raison d’environ 680 Wh/litre. Ces relations sont examinées plus loin dans le présent chapitre.

Lorsque du point de vue thermique les conditions sont fraîches à neutres, l’apport de chaleur et la déperdition thermique se compensent, il n’y a pas stockage de chaleur et la température du corps s’équilibre, autrement dit:

Cependant, en cas d’exposition à des températures plus élevées:

et il y a stockage de chaleur. Ce genre de situation peut être créée en particulier par un travail de force (dépense élevée d’énergie qui accroît M – W ), des températures de l’air excessivement élevées (qui élèvent R + C), une forte humidité (qui limite E) et le port de vêtements épais ou relativement imperméables (qui créent un obstacle à l’évaporation efficace de la sueur). Enfin, si l’exercice est prolongé ou si l’hydratation est insuffisante, E peut être freinée par l’incapacité du corps à sécréter davantage de sueur (1 à 2 litres/h pendant de courtes périodes).

La régulation des températures corporelles

Pour une description simple des réponses physiologiques à la chaleur et au froid, on divise le corps en deux composantes — le «noyau» et l’«écorce». La température centrale (T_c) représente la température interne ou profonde du corps et peut être mesurée par méthode orale, rectale ou, en laboratoire, dans l’œsophage ou sur la membrane du tympan. La température de l’écorce est représentée par la température moyenne de la peau (T_sk). La température moyenne du corps (T_b) à un moment quelconque correspond à un équilibre pondéré entre ces deux températures, c’est-à-dire:

où le facteur de pondération k varie d’environ 0,67 à 0,90.

Lorsqu’il est confronté à des défis de neutralité thermique (contraintes causées par la chaleur ou le froid), le corps s’efforce de réguler T_c par des ajustements physiologiques et T_c fournit au cerveau les principales informations dont il a besoin pour coordonner cette régulation. Tandis que la température locale et la température moyenne de la peau sont importantes pour fournir des données sensorielles, T_sk varie largement en fonction de la température ambiante, avec une valeur moyenne d’environ 33 °C à la neutralité thermique pouvant atteindre 36 à 37 °C dans des conditions de travail de force à la chaleur. Il lui est possible de chuter fortement par exposition de tout le corps ou d’une certaine partie du corps au froid; la sensibilité tactile au froid apparaît entre 15 et 20 °C, la température critique pour la dextérité manuelle se situant entre 12 et 16 °C. Les valeurs, supérieure et inférieure, du seuil de douleur pour T_sk sont approximativement de 43 et de 10 °C, respectivement.

Des études précises de cartographie ont permis de situer la zone la plus importante de thermorégulation dans la région préoptique de l’hypothalamus antérieur (POHA). Cette région comprend des cellules nerveuses qui répondent à l’échauffement (neurones sensibles à la chaleur) et au refroidissement (neurones sensibles au froid). Cette région domine la régulation de la température du corps en recevant les informations sensorielles afférentes, relatives à la température du corps, et en envoyant des signaux efférents à la peau, aux muscles et aux autres organes intervenant dans la régulation de la température, par l’intermédiaire du système nerveux sympathique. D’autres régions du système nerveux central (hypothalamus postérieur, formation réticulaire, protubérance annulaire, partie médullaire et moelle épinière) constituent les liaisons ascendantes et descendantes avec le POHA et permettent diverses fonctions de facilitation.

Le système de régulation de la température du corps est analogue à celui de la régulation thermostatique de la température d’une maison, avec les deux fonctions de chauffage et de refroidissement. Lorsque la température du corps s’élève au-dessus d’une certaine température théorique d’un «point de repère», les réponses des effecteurs associées au refroidissement (transpiration, accroissement de l’irrigation cutanée) sont activées. Si la température du corps tombe en dessous du point de repère, ce sont des réponses pour des apports de chaleur (diminution de l’irrigation cutanée, frissons) qui sont mises en route. Cependant, contrairement aux systèmes de chauffage/refroidissement d’une maison, la régulation thermique chez l’humain ne fonctionne pas comme un simple système marche-arrêt, mais possède aussi des régulations proportionnelles aux valeurs à ajuster et aux vitesses de variation de ces valeurs. Il faut noter que la «température de point de repère» n’existe qu’en théorie et sert surtout à visualiser ces notions. Il reste beaucoup à faire pour comprendre totalement les mécanismes associés au point de repère de régulation thermique.

Quel que soit son fondement, ce point de repère est relativement stable et n’est pas influencé par l’effort ou la température ambiante. En réalité, la seule perturbation aiguë connue pour le décaler est le groupe de pyrogènes endogènes intervenant dans la réponse fébrile. Les réponses des effecteurs que le corps emploie pour maintenir l’équilibre thermique commencent et sont contrôlées en réaction à un «écart de réglage», c’est-à-dire à une température du corps momentanément supérieure ou inférieure au point de repère (voir figure 42.1). Une température centrale inférieure au point de repère crée un écart de réglage négatif qui aboutit à un apport de chaleur (frissons, vasoconstriction cutanée). Une température centrale supérieure au point de repère crée un écart de réglage positif, qui active les effecteurs de déperdition thermique (vasodilatation cutanée, sudation). Dans chaque cas, le transfert thermique diminue l’écart de réglage et permet à la température du corps de revenir à un état d’équilibre.

LES EFFETS DE LA CONTRAINTE THERMIQUE ET DU TRAVAIL À LA CHALEUR

Bodil Nielsen

Lorsqu’une personne est exposée à des conditions ambiantes chaudes, ses mécanismes physiologiques de déperdition thermique s’activent afin de maintenir la température normale du corps. Les flux de chaleur entre le corps et l’environnement dépendent de la différence de température entre l’air ambiant et des objets tels que murs ou fenêtres, et la température cutanée de la personne.

Cette température cutanée est régulée par des mécanismes physiologiques tels que les variations de l’irrigation de la peau, et par l’évaporation de la sueur sécrétée par les glandes sudoripares. La personne peut aussi changer de vêtements pour modifier l’échange thermique avec l’environnement. Plus les conditions ambiantes sont chaudes, plus la différence entre les températures ambiantes et la température de la peau ou des vêtements est faible. Cela signifie que «l’échange thermique sec» par convection et rayonnement est moindre lorsqu’il fait chaud que lorsqu’il fait froid. Si les températures ambiantes sont supérieures à la température de la surface du corps, cet environnement apporte de la chaleur. Cette chaleur supplémentaire, ainsi que celle qui est libérée par les processus métaboliques doivent être dissipées par évaporation de sueur, afin de maintenir la température du corps. L’évaporation de la sueur est donc d’autant plus importante que la température ambiante s’élève et il n’est pas surprenant que la ventilation et l’humidité de l’air (pression de vapeur d’eau) constituent des facteurs ambiants critiques lorsqu’il fait chaud. Si l’humidité est élevée, il y a production de sueur, mais celle-ci s’évapore moins. Dans ce cas, elle n’a pas d’effet de refroidissement; elle part en gouttes et ne sert plus à la régulation thermique.

Le corps humain contient approximativement 60% d’eau, soit 35 à 40 litres chez l’adulte. Un tiers environ de l’eau de l’organisme, le liquide extracellulaire, est réparti entre les cellules et le système vasculaire (le plasma sanguin). Les deux tiers restants, ou liquide intracellulaire, se situent à l’intérieur des cellules. La composition et le volume des compartiments d’eau du corps sont très précisément contrôlés par les mécanismes hormonaux et nerveux. La sueur est sécrétée par les millions de glandes sudoripares situées à la surface de la peau lorsque le centre de régulation thermique est activé par une élévation de la température du corps. La sueur contient du sel (NaCl, chlorure de sodium), mais dans une moindre mesure que le liquide extracellulaire. Ainsi, après sudation, l’eau et le sel sont perdus et doivent être remplacés.

Les effets de la déperdition de sueur

Dans des conditions ambiantes neutres, confortables, on ne perd que de faibles quantités d’eau par diffusion à travers la peau. En revanche, pendant un travail pénible dans la chaleur, de grandes quantités de sueur peuvent être sécrétées par activation des glandes sudoripares, soit au maximum plus de 2 litres/h pendant plusieurs heures. Même une déperdition de sueur ne dépassant pas 1% du poids du corps (~ 600 à 700 ml) a déjà un effet mesurable sur la capacité d’exécuter le travail. Cet effet se manifeste par une élévation de la fréquence cardiaque (celle-ci augmente d’environ 5 battements par minute pour chaque point de pourcentage de perte hydrique du corps) et par une élévation de la température centrale. Si le travail se poursuit, la température du corps s’élève progressivement et peut atteindre près de 40 °C; à cette température, la chaleur peut provoquer des troubles, notamment par déperdition de liquide du système vasculaire (voir figure 42.2). Une déperdition d’eau du plasma sanguin réduit la quantité de sang contenue dans les veines centrales et le cœur. Par conséquent, chaque battement cardiaque pompant un plus faible volume systolique, le débit cardiaque (quantité de sang expulsée du cœur par minute) a tendance à diminuer et la fréquence cardiaque doit s’accroître afin de maintenir la circulation et la tension artérielle.

En même temps que la perte hydrique, la sudation provoque une perte d’électrolytes, principalement du sodium (Na⁺) et du chlore (Cl^–), mais également à un moindre degré du magnésium (Mg⁺⁺), du potassium (K⁺), etc. (voir tableau 42.1). La sueur contient moins de sel que les compartiments liquidiens du corps. Cela signifie que ceux-ci deviennent plus salés après transpiration. Cette salinité accrue semble avoir un effet sur la circulation par des effets sur le muscle lisse qui contrôle le degré d’ouverture des vaisseaux. Cependant, plusieurs chercheurs ont montré que cette salinité perturbe la capacité de transpirer, si bien qu’il faut une température plus élevée du corps pour stimuler les glandes sudoripares — dont la sensibilité est affaiblie (Nielsen, 1984). Si la sueur perdue n’est remplacée que par de l’eau, le taux de chlorure de sodium peut diminuer (hypo-osmolarité). Il en résulte des crampes dues au dysfonctionnement neuromusculaire, état désigné autrefois par l’expression «crampes du mineur» ou «crampes du chauffeur». Un moyen de le prévenir consiste à ajouter du sel au régime alimentaire (au Royaume-Uni, dans les années vingt, on conseillait de boire de la bière!).

LES TROUBLES PROVOQUÉS PAR LA CHALEUR

Tokuo Ogawa

Une température ambiante élevée, une humidité élevée, un exercice intense ou un obstacle à la dissipation de la chaleur peuvent provoquer divers troubles. Il s’agit de troubles systémiques, à savoir syncope, œdème, crampes, échauffement et coup de chaleur, et de troubles locaux sous forme de lésions cutanées.

Les troubles systémiques

Les crampes, l’épuisement dû à la chaleur et le coup de chaleur sont cliniquement importants. Les mécanismes qui donnent lieu à ces troubles systémiques sont l’insuffisance circulatoire, le déséquilibre en eau et en électrolytes et l’hyperthermie (température élevée du corps). Le plus grave de ces troubles est le coup de chaleur qui peut entraîner la mort en l’absence d’un traitement rapide et adapté.

Deux catégories distinctes de personnes risquent l’apparition de troubles dus à la chaleur, exception faite des nourrissons. La première catégorie, la plus importante, est celle des personnes âgées, en particulier lorsqu’elles sont démunies ou qu’elles présentent des états pathologiques chroniques, comme diabète sucré, obésité, malnutrition, insuffisance cardiaque globale, alcoolisme chronique, démence et nécessité de prendre des médicaments qui perturbent la régulation thermique. La seconde catégorie comprend des individus sains qui tentent un effort physique prolongé ou sont exposés à une contrainte thermique excessive. Les facteurs qui prédisposent les individus jeunes actifs à des troubles provoqués par la chaleur, autres qu’un dysfonctionnement congénital et acquis des glandes sudoripares, sont la mauvaise forme physique, le manque d’acclimatation, la faible efficacité de l’effort et un rapport surface/masse corporelle réduit.

La syncope

La syncope est une perte temporaire de conscience provoquée par une diminution de l’irrigation cérébrale, fréquemment précédée par la pâleur, une vision floue, des vertiges et des nausées. Elle peut se produire chez des personnes exposées à une contrainte thermique. L’expression collapsus provoqué par la chaleur est synonyme de syncope provoquée par la chaleur . Les symptômes sont attribués à la vasodilatation cutanée, à l’accumulation posturale de sang avec, en conséquence, une diminution du retour veineux au cœur et un débit cardiaque réduit. Une légère déshydratation, qui se produit chez la plupart des personnes exposées à la chaleur, accroît la probabilité de syncope. Les sujets qui souffrent de maladies cardio-vasculaires ou qui ne sont pas acclimatés sont prédisposés à la syncope. En général, les victimes reprennent rapidement conscience après avoir été placées en position allongée.

L’œdème

Un léger œdème déclive — c’est-à-dire le gonflement des mains et des pieds — peut apparaître chez des sujets non acclimatés exposés à un milieu ambiant chaud. Il se produit généralement chez la femme, disparaît avec l’acclimatation et s’atténue après plusieurs heures lorsque le patient est placé dans un endroit frais.

Les crampes

Les crampes peuvent survenir après une sudation abondante provoquée par un travail physique prolongé. Des spasmes douloureux se produisent dans les muscles des membres et les muscles abdominaux soumis à un travail intensif et à la fatigue, tandis que la température du corps s’élève légèrement. Ces crampes sont provoquées par la carence en sel qui apparaît si la perte hydrique due à une transpiration abondante pendant un long moment est compensée par de l’eau pure non additionnée de sel et si la natrémie est descendue au-dessous du niveau critique. En elles-mêmes, ces crampes sont relativement sans danger. Elles surviennent chez des sujets physiquement sains, capables d’un exercice physique soutenu et ont été appelées autrefois «crampes du mineur» ou «crampes du coupeur de canne à sucre», étant donné leur fréquente apparition chez ces travailleurs.

Les moyens de faire disparaître les crampes consistent à cesser l’activité, rester au repos dans un endroit frais et reconstituer le liquide, ainsi que les électrolytes, en évitant toute exposition à la chaleur pendant au moins 24 à 48 heures.

L’épuisement thermique

L’épuisement thermique est le trouble dû à la chaleur le plus communément observé sur le plan clinique. Il résulte d’une sévère déshydratation après une très importante sudation. Il se produit généralement chez des sujets jeunes, par ailleurs en bonne santé, qui pratiquent des exercices physiques prolongés (épuisement physique provoqué par l’exercice), tels que marathoniens, sportifs de plein air, recrues militaires, mineurs et travailleurs du bâtiment. Ce trouble se caractérise avant tout par une déficience circulatoire due à la déplétion d’eau ou la déperdition de sel. Il peut être considéré comme un stade initial du coup de chaleur et, en l’absence de traitement, peut finalement évoluer jusqu’à celui-ci. Il est d’usage de le diviser en deux types: l’épuisement thermique par perte hydrique et par déperdition de sel; néanmoins, dans de nombreux cas, il s’agit d’un mélange de ces deux types.

L’épuisement physique par perte hydrique provient d’une sudation abondante prolongée et d’une insuffisance de l’apport d’eau. Comme la sueur contient des ions sodium à un taux allant de 30 à 100 milliéquivalents par litre, soit moins que le plasma, une sudation importante entraîne une hypohydratation (réduction de la teneur en eau du corps) et une hypernatrémie (élévation du taux de sodium dans le sang). L’épuisement thermique se caractérise par la soif, la faiblesse, la fatigue, des vertiges, une anxiété, une oligurie (diminution de la quantité d’urine), une tachycardie (battements cardiaques rapides) et une hyperthermie modérée (39 °C ou plus). La déshydratation entraîne également une diminution de la sudation, une élévation de la température de la peau, de la protéinémie, de la natrémie et de la valeur de l’hématocrite (rapport du volume cellulaire sanguin au volume sanguin total).

Le traitement consiste à mettre la victime au repos en position allongée, les genoux surélevés, dans un endroit frais, à lui passer une serviette ou une éponge fraîches sur le corps et, pour compenser la perte hydrique, à la faire boire ou, en cas d’impossibilité d’ingestion, à pratiquer une perfusion intraveineuse. Les quantités nécessaires à la reconstitution de l’eau et du sel, de même que la température et le poids du corps doivent faire l’objet d’un contrôle minutieux. L’ingestion d’eau ne doit pas dépendre de la sensation subjective de soif de la victime, surtout si la perte hydrique est compensée par de l’eau simple, parce que la dilution du sang fait rapidement disparaître la soif et entraîne une diurèse, ce qui retarde le rétablissement de l’équilibre des liquides de l’organisme. Ce phénomène d’ingestion insuffisante d’eau est appelé la déshydratation volontaire. De plus, un apport d’eau sans sel peut compliquer les troubles dus à la chaleur, comme indiqué précédemment. Une déshydratation correspondant à plus de 3% du poids du corps devrait toujours être traitée par remplacement de l’eau et des électrolytes.

L’épuisement thermique dû à la déperdition de sel résulte d’une sudation abondante pendant une durée prolongée, du remplacement de l’eau en présence d’une carence en sel. Il est favorisé par une acclimatation incomplète, des vomissements, de la diarrhée, etc. Ce type d’épuisement apparaît généralement quelques jours après une perte hydrique. C’est chez les personnes âgées sédentaires exposées à la chaleur, qui ont bu abondamment de l’eau pour étancher leur soif, qu’il apparaît le plus communément. Les symptômes habituels sont: céphalées, vertiges, faiblesse, fatigue, nausées, vomissements, diarrhées, anorexie, spasmes musculaires et confusion mentale. Les analyses de sang indiquent une diminution du volume du plasma, une élévation de l’hématocrite et de la protéinémie, ainsi qu’une hypercalcémie (taux anormalement élevé de calcium dans le sang).

Il est indispensable de détecter et de traiter rapidement l’épuisement thermique dû à la chaleur, en plaçant le patient au repos en position allongée dans un endroit frais et en reconstituant l’eau et les électrolytes. L’osmolarité ou la densité de l’urine, l’urémie, la natrémie, la chlorémie, la température et le poids du corps doivent être contrôlés, l’apport d’eau et de sel doit être enregistré. Si le traitement est adapté, les victimes se rétablissent généralement en quelques heures et sans séquelle. Sinon, leur état peut évoluer jusqu’au coup de chaleur.

Le coup de chaleur

Le coup de chaleur est un cas d’urgence médicale grave qui peut entraîner la mort. Il s’agit d’un état clinique complexe dans lequel une hyperthermie incontrôlable provoque des lésions tissulaires. Cette élévation de la température du corps est provoquée initialement par une sévère congestion thermique due à une charge thermique excessive, l’hyperthermie qui en résulte entraîne un dysfonctionnement du système nerveux central, avec défaillance du mécanisme normal de régulation thermique, ce qui accélère l’élévation de la température. Le coup de chaleur se produit en général sous deux formes: le coup de chaleur classique et celui qui est provoqué par l’effort. Le premier apparaît chez des sujets âgés ou très jeunes, obèses ou inaptes, qui entreprennent des activés normales durant une exposition prolongée à des températures ambiantes élevées, alors que le second se produit en particulier chez les adultes jeunes, actifs, durant un exercice physique épuisant. De plus, une forme mixte de coup de chaleur présente les caractéristiques de ces deux formes.

Les sujets âgés, surtout ceux souffrant d’une maladie chronique, telle que maladies cardio-vasculaires, diabète sucré ou alcoolisme, et ceux qui prennent certains médicaments, notamment des psychotropes, présentent un risque élevé de coup de chaleur classique. C’est ainsi que le taux de mortalité enregistré est près de dix fois plus élevé parmi les personnes de plus de 60 ans que parmi celles de 60 ans et moins durant les vagues de chaleur prolongée. Une mortalité aussi élevée parmi les personnes âgées a été également enregistrée chez les musulmans durant le pèlerinage à La Mecque, la forme mixte de coup de chaleur étant la plus courante. Outre les maladies chroniques indiquées plus haut, les autres facteurs qui prédisposent les personnes âgées au coup de chaleur sont la diminution de la perception thermique, le ralentissement des réponses vasomotrices et sudorales aux variations de la contrainte thermique et une moindre capacité de s’acclimater à la chaleur.

Les sujets qui travaillent ou pratiquent des exercices pénibles dans des conditions chaudes et humides sont exposés à un grand risque de maladie due à la chaleur et à l’effort, qu’il s’agisse d’un épuisement lié à la chaleur ou d’un coup de chaleur. Les sportifs soumis à une activité physique intense peuvent être victimes d’une hyperthermie, car ils produisent une chaleur métabolique à un niveau élevé et, même lorsque les conditions ambiantes ne sont pas très chaudes, il est arrivé souvent qu’ils souffrent ainsi d’hyperthermie. Les sujets autres que les sportifs, relativement peu adaptés, présentent un moindre risque à cet égard; ils ont conscience de leurs capacités et limitent leurs exercices en conséquence. Toutefois, lorsqu’ils pratiquent des sports pour leurs loisirs, étant fortement motivés et enthousiastes, ils essaient souvent de s’exercer à une intensité qui dépasse leurs capacités, et ils peuvent succomber à des troubles provoqués par la chaleur (généralement épuisement thermique). Une mauvaise acclimatation, une hydratation non adaptée, des vêtements non appropriés, la consommation d’alcool et une maladie de la peau causant une anhydrose (réduction ou absence de sudation), en particulier une miliaire rouge (voir ci-après), contribuent à l’aggravation des symptômes.

Les enfants sont plus sensibles à l’épuisement thermique ou au coup de chaleur que les adultes. Ils produisent plus de chaleur métabolique par unité de masse et sont moins aptes à dissiper la chaleur en raison de leur capacité relativement faible à transpirer.

Les manifestations cliniques du coup de chaleur

Trois critères définissent le coup de chaleur:

1. forte hyperthermie avec température centrale (température profonde) dépassant généralement 42 °C;
2. troubles du système nerveux central;
3. peau chaude, sèche, avec arrêt de la sudation.

Le diagnostic de coup de chaleur est facile à établir si ces trois critères sont réunis. Toutefois, il est plus difficile lorsque l’un de ceux-ci est absent, obscur ou non décelé. Par exemple, si la température centrale n’est pas mesurée correctement et immédiatement, il est possible qu’une forte hyperthermie ne soit pas détectée; ou, au stade précoce d’un coup de chaleur provoqué par l’effort, la sudation peut persister ou même être plus abondante et la peau peut être humide.

Le coup de chaleur survient généralement de manière soudaine et sans symptômes précurseurs, mais certains patients chez lesquels un coup de chaleur est imminent peuvent présenter des symptômes et des signes de dysfonctionnement du système nerveux central, à savoir céphalées, nausées, vertiges, faiblesses, somnolence, confusion, anxiété, désorientation, apathie, agressivité et comportement irrationnel, tremblement, fibrillation et convulsion. Après l’apparition du coup de chaleur, les troubles du système nerveux central sont présents dans tous les cas. Le niveau de conscience est souvent abaissé, un coma profond étant très fréquent. Des crises se produisent dans la majorité des cas, surtout chez les sujets physiquement en forme. Les signes de dysfonctionnement cérébelleux sont importants et peuvent persister. Un myosis extrême est fréquemment observé. Une ataxie cérébelleuse (absence de coordination musculaire), une hémiplégie (paralysie d’un côté du corps), une aphasie et une instabilité émotionnelle peuvent persister chez certains survivants.

Les vomissements et la diarrhée sont fréquents. Une tachypnée (respiration rapide) est généralement présente initialement et le pouls peut être faible et rapide. L’hypotension, l’une des complications les plus communes, provient de la déshydratation marquée, de l’importante vasodilatation périphérique et de la dépression éventuelle du muscle cardiaque. Une insuffisance rénale aiguë peut s’observer dans les cas sévères, notamment en cas de coup de chaleur provoqué par des efforts.

Des hémorragies se produisent dans tous les organes parenchymateux, sur la peau (les pétéchies), dans le tube digestif lors des cas sévères. Les manifestations hémorragiques cliniques sont: mélæna (matières fécales de couleur noire, ayant l’aspect du goudron), hématémèse (vomissement de sang), hématurie (émission d’urine contenant du sang), hémoptysie (crachats sanglants), épistaxis (saignement de nez), purpura (taches cutanées violacées), ecchymoses (taches noirâtres ou bleutées) et hémorragie de la conjonctive. La coagulation intravasculaire est fréquente. La diathèse hémorragique (tendance au saignement) est généralement associée à une coagulation intravasculaire disséminée. La coagulation intravasculaire disséminée se produit de façon prépondérante dans les cas de coup de chaleur provoqués par l’effort, où il y a accroissement de l’activité fibrinolytique (dissolution des caillots sanguins) du plasma. D’autre part, une diminution des plaquettes, une augmentation du temps de prothrombine, une déplétion des facteurs de coagulation et une élévation du taux des produits de dégradation de la fibrine sont provoquées par l’hyperthermie de tout le corps. Les patients chez lesquels la coagulation intravasculaire disséminée et le saignement sont évidents présentent une température centrale plus élevée, un abaissement de la tension artérielle, une diminution du pH et de PO₂ dans le sang artériel, une fréquence augmentée d’oligurie ou d’anurie et de choc, ainsi qu’un taux de mortalité plus élevé.

Le choc est également une complication habituelle. Il est dû à la défaillance de la circulation périphérique et est aggravé par la coagulation intravasculaire disséminée, ce qui provoque une dissémination des caillots dans le système microcirculatoire.

Le traitement du coup de chaleur

Le coup de chaleur est un cas d’urgence médicale qui exige un diagnostic rapide et un traitement prompt et pertinent pour sauver la vie du patient. Il est obligatoire de bien mesurer la température centrale: par voie rectale ou œsophagienne au moyen d’un thermomètre allant jusqu’à 45 °C. Il faut éviter de prendre la température orale ou axillaire, car celle-ci peut présenter une grande différence avec la température centrale réelle.

L’objectif du traitement est d’abaisser la température du corps en réduisant l’effet thermique et en favorisant la dissipation de chaleur par la peau. Le traitement consiste à placer le patient dans un endroit calme, frais, ombragé et bien ventilé, à retirer les vêtements inutiles et à placer un ventilateur. Le rafraîchissement de la face et de la tête peut favoriser celui du cerveau.

L’efficacité de certaines techniques de rafraîchissement a été contestée. Selon certains, la mise en place d’enveloppements humides et froids sur les troncs vasculaires, la nuque, l’aine et les aisselles, l’immersion du corps dans de l’eau froide ou son recouvrement par des serviettes glacées peuvent favoriser les frissons et la vasoconstriction cutanée, empêchant ainsi l’efficacité du rafraîchissement. Autrefois, le traitement recommandé consistait à immerger le patient dans un bain d’eau très froide, avec massage vigoureux de la peau pour réduire au minimum la vasoconstriction cutanée, une fois le patient admis dans un établissement médicalisé. Cette méthode de rafraîchissement présente plusieurs inconvénients: difficultés pour le personnel qui doit administrer de l’oxygène et des liquides tout en contrôlant en permanence la tension artérielle ainsi que l’électrocardiogramme, et problèmes d’hygiène dus à la contamination du bain par les vomissements et la diarrhée des patients comateux. Une autre solution consiste à pulvériser un brouillard froid sur le corps du patient tout en plaçant un ventilateur de manière à favoriser l’évaporation sur la peau. Cette méthode de rafraîchissement peut abaisser la température centrale de 0,03 à 0,06 °C par minute.

Les mesures de prévention des convulsions, des crises et des frissons doivent être prises immédiatement. Le contrôle cardiaque permanent, la détermination des taux sériques d’électrolytes et l’analyse des gaz du sang artériel et veineux sont indispensables; la perfusion intraveineuse de solutions d’électrolytes à une température relativement basse d’approximativement 10 °C, avec apport d’oxygène contrôlé, devraient commencer en temps voulu. L’intubation trachéale pour protéger les voies respiratoires, la montée d’un cathéter cardiaque pour évaluer la pression veineuse centrale, la mise en place d’une sonde gastrique et d’une sonde urinaire peuvent faire partie des mesures complémentaires recommandées.

La prévention du coup de chaleur

De nombreux facteurs humains — acclimatement, âge, constitution, état général de santé, apport d’eau et de sel, vêtements, particularités de la religion, ignorance des règlements en faveur de la santé publique, ou inobservation de ceux-ci — devraient être pris en compte pour prévenir le coup de chaleur.

Avant tout exercice physique dans des conditions ambiantes chaudes, les travailleurs, les sportifs ou les pèlerins devraient être informés de l’effort et du niveau de contrainte thermique qu’ils peuvent subir, ainsi que des risques de coup de chaleur. Une période d’acclimatement est recommandée avant toute activité physique intense ou exposition à une contrainte thermique élevée. Le niveau de l’activité devrait être adapté à la température ambiante, l’exercice physique évité ou tout au moins réduit au minimum durant les heures les plus chaudes de la journée. Le libre accès à l’eau est obligatoire durant l’exercice physique. Comme des électrolytes sont perdus par la transpiration et que la possibilité d’ingestion volontaire d’eau peut être limitée, retardant ainsi la compensation de la déshydratation d’origine thermique, les électrolytes devraient également être remplacés en cas de transpiration abondante. Une mesure importante consiste aussi à porter des vêtements adaptés. Ceux en tissus qui absorbent l’eau et sont perméables à l’air et à la vapeur d’eau facilitent la dissipation de chaleur.

Les troubles cutanés

La miliaire est le trouble cutané associé à la chaleur le plus commun. Elle apparaît lorsqu’une obstruction des conduits des glandes sudoripares empêche la sueur de parvenir à la surface de la peau. Un syndrome de rétention de la sueur apparaît si l’anhydrose (incapacité d’éliminer la sueur) est largement répandue à la surface du corps et prédispose le patient à un coup de chaleur.

La miliaire est généralement provoquée par l’exercice physique dans des conditions ambiantes chaudes et humides, par les maladies fébriles, l’application de compresses humides, de bandages, de plâtre coulé ou adhésif, et par le port de vêtements peu perméables. La miliaire peut être classée en trois types, selon la profondeur de la rétention de la sueur: la miliaire cristalline, la miliaire rouge et la miliaire profonde.

La miliaire cristalline est due à la rétention de sueur à l’intérieur ou juste au-dessous de la couche cornée de la peau, où des vésicules minuscules, transparentes, non inflammatoires, sont observées. Ces vésicules apparaissent généralement en «éruptions cutanées successives» après un coup de soleil grave ou durant une maladie fébrile. Par ailleurs, ce type de miliaire est sans symptôme, c’est la moins désagréable et elle disparaît spontanément en quelques jours, lorsque les vésicules se rompent pour laisser des squames.

La miliaire rouge apparaît lorsqu’une exposition intense à la chaleur provoque une sudation prolongée et abondante. Il s’agit du type le plus commun de miliaire, dans lequel la sueur s’accumule dans l’épiderme. Des papules, vésicules ou pustules rouges se forment, accompagnées de sensations de brûlure et de démangeaison (éruption sudorale). Le conduit de la glande sudoripare est obstrué dans sa portion terminale. Cette obstruction se forme sous l’action de bactéries aérobies, notamment des cocci, qui prolifèrent largement dans la couche cornée lorsque celle-ci est hydratée par la sueur. Ces bactéries sécrètent une toxine qui altère les cellules épithéliales cornées du conduit et provoque une réaction inflammatoire, en déclenchant la formation d’un cylindre dans le conduit de la glande. L’infiltration par les leucocytes crée un enclavement qui obstrue complètement le passage de la sueur durant plusieurs semaines.

Dans la milaire profonde, la sueur est retenue dans le derme et produit des papules plates, inflammatoires, des nodules et des abcès, avec un prurit moindre que dans la miliaire rouge. Ce type de miliaire est généralement limité aux zones tropicales. Il peut se développer progressivement à partir de la miliaire rouge après des accès répétés de sudation abondante, car la réaction inflammatoire se propage à partir des couches supérieures de la peau vers les couches profondes.

L’asthénie anhydrosique tropicale . Cette expression est passée dans le langage courant durant la seconde guerre mondiale, lorsque les troupes déployées dans des régions tropicales souffraient d’éruption sudorale et d’intolérance à la chaleur. Il s’agit d’une modalité du syndrome de rétention de la sueur rencontré dans les milieux tropicaux chauds et humides. Elle se caractérise par une anhydrose et des éruptions semblables à la miliaire, accompagnées de symptômes de congestion due à la chaleur, tels que palpitations, pouls rapide, hyperthermie, céphalées, faiblesse et incapacité rapidement évolutive de supporter l’activité physique à la chaleur. Elle est généralement précédée d’une miliaire rouge largement répandue.

Traitement . Le traitement initial et essentiel de la miliaire et du syndrome de rétention de sueur consiste à placer la personne atteinte dans un endroit frais. Des douches froides, un séchage de la peau en douceur et l’application de lotion à la calamine peuvent atténuer sa souffrance. L’application de bactériostatiques empêche efficacement la propagation de la microflore et est préférable aux antibiotiques qui peuvent accroître la résistance de ces micro-organismes.

Les enclavements dans l’évacuation des glandes sudoripares disparaissent en 3 semaines par le renouvellement de l’épiderme.

LA PRÉVENTION DE LA CONTRAINTE THERMIQUE

Sarah A. Nunneley

Bien que les êtres humains possèdent une capacité considérable de compensation de la contrainte qu’ils subissent lorsqu’ils sont exposés à la chaleur naturelle, beaucoup de milieux professionnels ou d’activités physiques exposent les travailleurs à des charges thermiques excessives au point de menacer leur santé et de diminuer leur productivité. Cet article décrit plusieurs techniques possibles pour réduire la fréquence des troubles provoqués par la chaleur et la gravité des cas lorsqu’ils se produisent. Ces interventions peuvent être de cinq types: optimiser la tolérance à la chaleur chez les sujets exposés, assurer à temps le remplacement des pertes hydriques et des électrolytes, modifier les pratiques de travail afin d’en réduire la contrainte thermique liée à l’effort, organiser le contrôle des conditions climatiques et porter des vêtements de protection.

Les facteurs extérieurs au lieu de travail qui peuvent avoir un effet sur la tolérance thermique ne doivent pas être ignorés lorsqu’on évalue le degré d’exposition et qu’on conçoit les stratégies de prévention. Par exemple, la charge physiologique totale et la prédisposition potentielle aux troubles liés à la chaleur seront plus élevées si le stress dû à la chaleur se prolonge au-delà des heures de travail, ou si on effectue des travaux annexes ou qu’on se livre à des activités fatigantes durant les loisirs ou du fait des conditions de vie dans des quartiers où la chaleur est permanente. De plus, la nutrition et l’hydratation sont souvent le reflet des modes d’alimentation et de boisson, qui peuvent également différer selon la saison ou les observances religieuses.

Optimiser la tolérance individuelle à la chaleur

Les candidats à des métiers soumis à la chaleur doivent avoir un bon état de santé général et posséder des qualités physiques adaptées aux travaux à effectuer. L’obésité et les maladies cardio-vasculaires augmentent les risques; les sujets ayant déjà souffert d’une maladie inexpliquée ou répétitive lors d’une exposition à la chaleur ne devraient pas avoir à exécuter des tâches impliquant une contrainte thermique importante. Divers paramètres physiques et physiologiques qui peuvent affecter la tolérance à la chaleur sont examinés ci-après; ils entrent dans deux catégories générales: les caractéristiques inhérentes à la personne et qui sont hors de son contrôle, telles que taille, sexe, ethnie et âge, et les caractéristiques acquises, qui sont contrôlables au moins en partie et qui incluent l’aptitude physique, l’acclimatement à la chaleur, l’obésité, les conditions médicales et le stress du sujet.

Les travailleurs devraient être informés de la nature de la contrainte thermique à laquelle ils seront soumis et de ses effets indésirables, ainsi que des mesures de protection prévues sur le lieu de travail. Ils devraient savoir qu’un apport d’eau suffisant et un régime alimentaire équilibré permettent dans une large mesure de tolérer la chaleur. De plus, ils devraient connaître les signes et le symptômes des troubles provoqués par la chaleur, tels que vertiges, lipothymie, difficultés respiratoires, palpitations et soif extrême. Ils devraient aussi apprendre les bases des premiers secours et savoir où appeler pour obtenir de l’aide lorsqu’ils décèlent ces signes chez eux-mêmes ou chez d’autres.

La direction devrait mettre en place un système de déclaration des incidents provoqués par la chaleur sur le lieu de travail. L’apparition de troubles dus à la chaleur chez plusieurs personnes — ou de manière répétitive chez un même sujet — constitue souvent un avertissement qu’un trouble sérieux menace et qu’il importe d’évaluer aussitôt les conditions ambiantes et les mesures de prévention en vigueur.

Les caractéristiques corporelles ayant un effet sur l’adaptation

Mensurations. Les enfants et les adultes très minces sont désavantagés à deux égards lorsqu’ils doivent exercer une activité dans des conditions ambiantes chaudes. Tout d’abord, un effort imposé de l’extérieur représente une charge relative plus importante pour un corps ayant une faible masse musculaire, avec une plus grande élévation de la température centrale du corps et l’apparition plus rapide de la fatigue. De plus, le rapport surface/masse corporelle qui est plus élevé chez les sujets minces constitue un inconvénient dans des conditions extrêmement chaudes. A eux tous, ces divers facteurs expliquent pourquoi on a observé que les hommes pesant moins de 50 kg présentaient un plus grand risque de troubles provoqués par la chaleur dans les activités minières à grande profondeur.

Sexe . Selon les premières études en laboratoire effectuées auprès de femmes, il avait semblé que celles-ci toléraient relativement moins bien le travail à la chaleur que les hommes. Cependant, nous savons maintenant que, pour la plupart, ces différences peuvent s’expliquer par la taille et par les niveaux acquis de forme physique et d’acclimatement à la chaleur. On note toutefois des différences minimes entre sexes dans les mécanismes de dissipation de la chaleur: les débits sudoraux maximaux sont plus élevés chez l’homme et peuvent accroître leur tolérance aux conditions ambiantes extrêmement chaudes et sèches, tandis que la femme peut mieux supprimer la transpiration excessive et, par conséquent, conserver l’eau de son organisme; elle supporte donc mieux la chaleur dans des conditions ambiantes chaudes et humides. Bien que le cycle menstruel s’accompagne d’une variation de la température basale et modifie légèrement les réponses de régulation thermique chez la femme, ces ajustements physiologiques sont trop subtils pour avoir une influence sur la tolérance à la chaleur et sur l’efficacité de la régulation thermique dans les conditions de travail réelles.

Abstraction faite des caractéristiques corporelles et de forme physique individuelles, hommes et femmes ont des réponses pratiquement identiques à la contrainte thermique et s’acclimatent de la même façon au travail dans des conditions chaudes. Aussi, la sélection des travailleurs pour les travaux à la chaleur devrait-elle être faite en fonction de la santé et de la capacité physique, et non selon le sexe. Les sujets très menus ou sédentaires des deux sexes présentent une faible tolérance au travail à la chaleur.

L’effet de la grossesse sur la tolérance à la chaleur chez la femme n’est pas clairement établi, mais la modification des taux hormonaux et l’accroissement des exigences que le fœtus impose au système circulatoire de la mère peuvent accroître sa tendance à l’évanouissement. Une hyperthermie maternelle sévère (hyperpyrexie) due à une maladie semble accroître l’incidence de malformations fœtales, mais rien n’indique que le stress provoqué par le travail à la chaleur ait un effet similaire.

Ethnie . Bien que les divers groupes ethniques soient originaires de différents climats, il existe peu de signes de différences innées ou génétiques dans la réponse à la contrainte thermique. Tous les humains semblent réagir comme des animaux tropicaux; leur aptitude à vivre et à travailler dans toute une gamme de conditions thermiques est le reflet d’une adaptation grâce à une combinaison complexe de comportements et de développements technologiques. Les différences ethniques apparentes dans la réponse à la contrainte provoquée par la chaleur sont dues plus probablement à la taille, aux antécédents personnels et à l’état de nutrition, qu’à des caractéristiques innées.

Age . Les populations industrialisées présentent généralement une baisse progressive de la tolérance à la chaleur à partir de 50 ans. Certains signes indiquent une diminution générale, liée à l’âge, de la vasodilatation cutanée (augmentation du calibre des vaisseaux sanguins de la peau) et du débit sudoral maximal, mais cela tient surtout à des changements dans le mode de vie, qui réduisent l’activité physique et accroissent l’accumulation de graisse. L’âge ne semble pas réduire la tolérance à la chaleur ni l’aptitude à l’acclimatement si un sujet conserve un niveau élevé de capacité aérobie. Cependant les populations vieillissantes sont plus sujettes aux maladies cardio-vasculaires ou à d’autres pathologies qui peuvent réduire leur tolérance à la chaleur.

Forme physique . La capacité aérobie maximale (VO_2max) est probablement l’élément le plus déterminant de l’aptitude d’un sujet à exécuter un travail physique soutenu dans des conditions ambiantes chaudes. Comme on l’a vu précédemment, les différences de tolérance à la chaleur observées entre certains groupes que l’on avait attribuées au sexe, à la race ou à l’âge, sont aujourd’hui considérées comme des manifestations de la capacité aérobie et de l’acclimatement à la chaleur.

Pour acquérir et conserver une forte capacité de travail, il faudrait soumettre le système de transport de l’oxygène dans l’organisme à des efforts réguliers sous la forme de sessions d’exercices vigoureux d’au moins 30 à 40 minutes chacune, 3 à 4 jours par semaine. Dans certains cas, l’activité au travail peut suffire à assurer cet entraînement physique, mais la plupart du temps les travaux professionnels sont moins exigeants et demandent à être complétés par un programme d’exercices réguliers permettant d’acquérir une forme optimale.

La perte de la capacité aérobie (perte de l’entraînement) est relativement lente, de sorte que les fins de semaine ou des vacances de 1 à 2 semaines n’entraînent que des changements minimes. Il est plus probable que les diminutions sérieuses de la capacité aérobie se produiront au fil de plusieurs semaines ou de plusieurs mois, à l’occasion d’une blessure, d’une maladie chronique ou de tout autre trouble obligeant un individu à changer de mode de vie.

Acclimatement à la chaleur . L’acclimatement au travail à la chaleur peut largement accroître la tolérance humaine à cette difficulté, si bien qu’un travail qui au départ dépassait la capacité d’une personne non acclimatée peut devenir plus facile après une période d’adaptation progressive. Les sujets ayant un très bon niveau de forme physique sont généralement déjà partiellement acclimatés à la chaleur et s’habitueront plus rapidement et avec moins de difficulté que des sédentaires. La saison peut aussi avoir un effet sur le temps nécessaire à l’acclimatement; les travailleurs recrutés en été peuvent déjà être en partie acclimatés, tandis que ceux qui le seront en hiver auront besoin d’une adaptation plus longue.

Dans la plupart des cas, l’acclimatement peut s’effectuer par une lente adaptation du travailleur au travail à la chaleur. Par exemple, un travailleur nouvellement embauché peut n’être affecté à ce travail que le matin ou pendant des durées croissantes durant les premiers jours. Cet acclimatement au travail devrait se faire sous l’étroite surveillance d’un personnel expérimenté; le nouveau venu devrait toujours être autorisé à se retirer dans un endroit plus frais chaque fois que des symptômes d’intolérance surviennent. Des conditions extrêmes peuvent exiger un protocole formel d’exposition progressive à la chaleur, tel que celui qui est utilisé pour les travailleurs des mines d’or en Afrique du Sud.

Un travailleur doit effectuer le travail à la chaleur trois à quatre fois par semaine s’il veut rester parfaitement acclimaté; une fréquence inférieure ou une exposition passive à la chaleur ont un effet beaucoup plus faible et peuvent entraîner une diminution progressive de la tolérance. Les congés de fin de semaine n’ont pas d’effet mesurable sur l’acclimatement. En revanche, une interruption de l’exposition à la chaleur pendant 2 à 3 semaines le fera perdre en majeure partie, encore que les sujets qui vivent dans des conditions climatiques chaudes ou font régulièrement de l’exercice aérobie le conserveront en partie.

Obésité . Une teneur élevée en graisses a peu d’effet direct sur la régulation thermique, puisque la dissipation de chaleur au niveau de la peau fait intervenir les capillaires et les glandes sudoripares qui sont plus proches de la surface de la peau que la couche adipeuse sous-cutanée. Cependant, les obèses sont handicapés par leur excédent de poids, car chaque mouvement exige un plus grand effort musculaire et produit donc plus de chaleur que chez une personne mince. De plus, l’obésité est souvent la manifestation d’un style de vie inactif, dont le résultat est une plus faible capacité aérobie et une absence d’acclimatement à la chaleur.

Altérations de la santé . La tolérance d’un travailleur à la chaleur peut être réduite par diverses affections telles que la fièvre (température supérieure à la normale), une immunisation récente ou une gastro-entérite avec déséquilibre hydrique et électrolytique. Les troubles cutanés, comme un coup de soleil ou une éruption, peuvent diminuer la capacité de sécréter de la sueur. De plus, la prédisposition à la maladie provoquée par la chaleur peut être accrue par certains médicaments, notamment les sympathicomimétiques, les anticholinergiques, les diurétiques, les phénothiazines, les antidépresseurs cycliques et les inhibiteurs de la monoamine-oxidase.

L’alcoolisme est un problème assez fréquent et qui peut être grave chez les personnes qui travaillent à la chaleur. L’alcool perturbe l’apport d’aliments et d’eau, mais agit aussi comme diurétique (accroissement de l’émission d’urine) et fausse le jugement. Les effets indésirables de l’alcool durent de nombreuses heures après son absorption. Les alcooliques victimes d’un coup de chaleur ont un taux de mortalité beaucoup plus élevé que les autres patients.

Remplacer l’eau et les électrolytes par voie orale

Hydratation. L’évaporation de la sueur constitue la principale voie de dissipation de la chaleur de l’organisme et elle devient le seul mécanisme de rafraîchissement possible lorsque la température de l’air dépasse celle du corps. Le besoin d’eau ne peut pas être diminué par de l’entraînement, mais uniquement par un abaissement de la contrainte thermique subie par le travailleur. La perte hydrique et la réhydratation de l’être humain ont fait l’objet de nombreuses études ces dernières années et l’on dispose aujourd’hui de beaucoup plus d’informations sur ce point.

Un être humain pesant 70 kg peut sécréter indéfiniment 1,5 à 2 litres/h de sueur et un travailleur peut perdre plusieurs litres ou au maximum 10% de son poids au cours d’une journée s’il est exposé à des températures extrêmement chaudes. Cette déperdition risque d’être incapacitante si une partie de l’eau au moins n’est pas remplacée pendant les heures de travail. Cependant, puisque l’absorption intestinale de l’eau atteint au maximum 1,5 litre/h durant le travail, des débits sudoraux plus élevés provoquent une déshydratation cumulée au cours de la journée.

Boire pour étancher la soif ne suffit pas pour qu’une personne reste parfaitement hydratée. Chez de nombreuses personnes, la soif n’apparaît que lorsqu’elles ont perdu 1 à 2 litres d’eau, et des travailleurs très motivés pour exécuter un travail de force peuvent subir des déperditions de 3 à 4 litres avant qu’une soif impérieuse ne les oblige à s’arrêter pour boire. Paradoxalement, la déshydratation réduit la capacité d’absorption intestinale de l’eau. Par conséquent, les travailleurs effectuant des travaux à la chaleur doivent savoir qu’il est important de boire suffisamment d’eau durant le travail et de poursuivre généreusement la réhydratation en dehors des heures de travail. Il devraient aussi connaître la valeur de la «préhydratation» — c’est-à-dire de la consommation d’une grande quantité d’eau juste avant une importante contrainte thermique —, car la chaleur et l’exercice empêchent l’organisme d’éliminer l’eau en excès dans l’urine.

L’employeur doit mettre de l’eau ou d’autres boissons à leur disposition afin de favoriser la réhydratation. Tout obstacle matériel ou administratif à la boisson ne peut que favoriser la déshydratation «volontaire» qui prédispose à une pathologie liée à la chaleur. Tout programme de maintien de l’hydratation doit prévoir au moins les éléments ci-après:

• De l’eau potable, de goût agréable, doit se trouver à proximité de chaque travailleur ou lui être apportée toutes les heures — plus fréquemment lorsque les conditions sont extrêmement pénibles.
• Des gobelets, respectant l’hygiène, doivent être prévus, car il est pratiquement impossible d’effectuer cette réhydratation à une fontaine.
• Les récipients contenant l’eau doivent être placés à l’ombre ou rafraîchis à la température de 15 à 20 °C (les boissons glacées ne sont pas recommandées, car elles ont tendance à inhiber l’ingestion).

Des aromatisants permettent de mieux accepter l’eau. Toutefois, les boissons qui ont beaucoup de succès parce qu’elles «coupent» la soif sont à déconseiller, car elles inhibent l’ingestion avant le rétablissement de l’hydratation. Pour cette raison, il est préférable de proposer de l’eau ou des boissons aromatisées diluées et d’éviter la présence de gaz carbonique, de caféine ainsi que les boissons à forte teneur en sucre ou en sel.

Nutrition . Bien que la sueur soit hypotonique (faible teneur en sel) par rapport au sérum, une transpiration importante entraîne une déperdition continue de chlorure de sodium et de faibles quantités de potassium, qui doivent être compensées chaque jour. De plus, le travail à la chaleur accélère le cycle des oligoéléments, notamment du magnésium et du zinc. Normalement, tous ces éléments essentiels doivent être apportés par l’alimentation; les travailleurs exposés à la chaleur doivent donc être incités à consommer des repas bien équilibrés et à éviter les barres sucrées ou les collations de substitution, dans lesquelles d’importants nutriments sont absents. Dans les pays industriels, certains régimes comprennent des taux élevés de chlorure de sodium et les travailleurs qui les consomment ne risquent guère de présenter des déficits en sel; mais il se peut que d’autres régimes plus traditionnels n’en contiennent pas suffisamment. Dans certains cas, l’employeur peut être amené à fournir des collations salées ou d’autres compléments alimentaires pendant les heures de travail.

Les «boissons pour le sport» ou les «désaltérants» contenant du chlorure de sodium, du potassium et des hydrates de carbone sont de plus en plus répandus dans les pays industriels. Toute boisson est composée d’une certaine quantité d’eau, mais les boissons contenant des électrolytes peuvent être utiles chez les sujets qui présentent une déshydratation déjà importante (perte hydrique) avec perte d’électrolytes (perte de sel). En général, ces boissons ont une forte teneur en sel et doivent être diluées avec de l’eau, à part égale ou supérieure, avant consommation. La recette suivante permet de préparer un mélange bien plus économique pour la réhydratation par voie orale: additionner 40 g de sucre (saccharose) et 6 g de sel (chlorure de sodium) à un litre d’eau potable. Il est préférable de ne pas donner de comprimés salés aux travailleurs, car ils en abusent facilement et des doses excessives peuvent provoquer des troubles gastro-intestinaux, un accroissement de l’émission d’urine et une plus grande sensibilité aux maladies liées à la chaleur.

Modifier les pratiques de travail

La modification des pratiques de travail a pour but général de réduire la contrainte thermique moyenne du poste de travail et de la ramener à des limites acceptables. On peut à cet effet soit réduire le travail physique imposé à chaque travailleur, soit prévoir des pauses appropriées pour lui permettre de récupérer. En pratique, la moyenne de la production de chaleur métabolique d’un poste de travail ne devrait pas dépasser 350 W (5 kcal/min), car au-delà, la charge de travail entraîne un épuisement physique qui demande des pauses à la mesure de cet épuisement.

Il est possible de réduire les efforts individuels en diminuant certaines opérations telles que le levage et en limitant les déplacements et la tension musculaire statique qu’implique une posture malaisée. On y parvient par une optimisation du travail selon des principes ergonomiques, la mise à disposition de moyens mécaniques et une bonne répartition de l’effort physique entre les travailleurs.

Le moyen le plus simple de modifier ces pratiques de travail consiste à permettre à chacun de suivre son propre rythme. Les travailleurs de l’industrie exécutant une tâche qui leur est familière sous un climat doux auront des cadences correspondant à une température rectale voisine de 38 °C; l’exposition à des ambiances chaudes inconfortables les amènera naturellement à ralentir cette cadence ou à faire des pauses. Cette capacité d’ajuster volontairement leur rythme de travail dépend sans doute de l’effort cardio-vasculaire et de la fatigue qu’ils ressentent. Les êtres humains ne peuvent pas détecter consciemment une élévation de la température centrale de leur corps; ils se fient plutôt à la température de la peau et à son humidité pour évaluer leur inconfort thermique.

Une autre façon de modifier les pratiques de travail consiste à adopter des cycles travail-repos précis où l’employeur fixe la durée des travaux et des pauses et le nombre de fois que ce cycle doit se répéter. La durée de la récupération thermique dépasse largement celle qui est requise pour abaisser le rythme respiratoire et la fréquence cardiaque provoqués par le travail. L’abaissement de la température centrale à des niveaux de repos nécessite 30 à 40 minutes dans un endroit frais et sec et davantage si le sujet doit se reposer dans des conditions ambiantes chaudes ou doit conserver ses vêtements de protection. Si le niveau de production doit rester constant, les travailleurs doivent être affectés en alternance à des travaux à la chaleur, suivis d’une période de récupération par du repos ou par l’exécution de tâches sédentaires dans un endroit frais.

Contrôler les conditions climatiques

A supposer que la question de coût n’entre pas en ligne de compte, tous les problèmes de contrainte thermique pourraient être résolus par l’application de techniques capables de transformer les milieux professionnels contraignants en milieux plus hospitaliers. Il existe dans ce domaine tout un choix de techniques applicables en fonction des conditions spécifiques de travail et des ressources financières disponibles. En général, on distingue deux catégories de métiers exercés à la chaleur: ceux pour lesquels les processus de production s’effectuent par voie chaude et sèche, comme la fusion de métaux ou la production du verre, où les travailleurs sont exposés à un air très chaud et à une forte chaleur radiante, mais qui augmentent peu l’humidité de l’air, et ceux qui, à l’inverse, s’effectuent dans des conditions chaudes et humides, comme les usines textiles, la production de papier ou l’exploitation minière. La chaleur n’est pas aussi extrême, mais l’humidité est fortement augmentée par l’utilisation de processus de production humides avec dégagement de vapeur d’eau.

Les techniques de régulation des conditions ambiantes les plus économiques consistent habituellement à réduire le transfert de chaleur de la source vers le milieu ambiant. L’air chaud peut être évacué hors du lieu de travail et remplacé par de l’air frais. Les surfaces chaudes peuvent être recouvertes d’une isolation ou munies de revêtements réfléchissants afin de réduire la chaleur qu’ils dégagent, tout en conservant celle qui est nécessaire au procédé industriel. Un autre moyen de lutter contre la chaleur consiste à ventiler la zone de travail, afin de permettre à l’air extérieur de circuler largement. La solution la plus coûteuse est la climatisation, qui permet de rafraîchir et d’assécher l’atmosphère sur le lieu de travail. Même si le fait d’abaisser la température de l’air est sans effet sur la transmission de la chaleur radiante, il permet de réduire la température des murs et des autres surfaces qui peuvent constituer des sources secondaires de chaleur par convection ou par rayonnement.

Lorsqu’il s’avère infaisable ou trop coûteux de contrôler l’ensemble du milieu ambiant, il est possible d’améliorer localement les conditions thermiques du lieu de travail. Des zones climatisées peuvent être délimitées à l’intérieur du lieu de travail ou une circulation d’air frais peut être prévue à un poste de travail déterminé («refroidissement localisé» ou «douche d’air»). Un écran réfléchissant mobile ou même portable peut être interposé entre le travailleur et une source de chaleur radiante. La technologie moderne permet aussi de réaliser des systèmes de commande à distance des procédés à chaud, qui évitent aux travailleurs de s’exposer constamment à une chaleur particulièrement épuisante.

Lorsque le lieu de travail est ventilé par de l’air extérieur ou si la possibilité de climatisation est limitée, les conditions thermiques seront fonction des variations climatiques; une élévation subite de la température et de l’humidité extérieures peut accroître la contrainte thermique à des niveaux dépassant la tolérance des travailleurs. Par exemple, une vague de chaleur au printemps peut déclencher une épidémie de troubles thermiques chez ceux qui ne sont pas habitués à cette chaleur comme ils le seraient en été. Il appartient donc à l’employeur de mettre en place un système de prévision des variations de contrainte thermique liées à la météorologie afin que les précautions nécessaires soient prises en temps voulu.

Les vêtements de protection

Le travail dans des conditions de températures extrêmes peut nécessiter une protection thermique individuelle sous forme de vêtements spéciaux. Les vêtements isolants et réfléchissants assurent une protection passive; à elle seule, l’isolation peut protéger la peau contre les phénomènes thermiques transitoires. Les ouvriers travaillant face à une source de chaleur radiante limitée peuvent se protéger au moyen de tabliers réfléchissants. Les sapeurs-pompiers qui sont confrontés à des incendies de combustibles dégageant une chaleur extrêmement élevée sont équipés de combinaisons dites «antifeu» qui comportent une forte isolation contre l’air chaud et une surface aluminisée qui réfléchit la chaleur rayonnante.

Le gilet glacé, rempli de glace fondue ou de morceaux de glace (ou de glace sèche), porté sur un sous-vêtement pour empêcher le refroidissement gênant de la peau, est une autre forme de protection passive. Le changement de phase de la glace fondante absorbe une partie de la chaleur métabolique et de la chaleur ambiante de la surface recouverte, mais il faut remplacer régulièrement la glace; plus la contrainte thermique est élevée, plus la fréquence de remplacement de la glace le sera. Les gilets glacés se sont révélés très utiles dans les mines profondes, les salles des machines sur les navires, ainsi que dans d’autres milieux humides très chauds où l’on peut avoir facilement accès à des congélateurs.

La protection thermique active peut être assurée par des vêtements refroidis par air ou par liquide, qui recouvrent tout ou une partie du corps, généralement le torse et parfois la tête.

Refroidissement par air . Les systèmes les plus simples consistent à ventiler les vêtements grâce à l’air ambiant ou grâce à de l’air comprimé refroidi par dilatation ou par passage dans un dispositif à tube tourbillonnaire (vortex). Ce système nécessite de grands volumes d’air; rien que la ventilation d’une combinaison étanche exige au minimum 450 litres/min environ. Le refroidissement par air peut théoriquement s’effectuer par convection (variation de température) ou par évaporation de sueur (changement de phase). Cependant, l’efficacité de la convection est limitée par la faible chaleur spécifique de l’air et la difficulté de l’amener à de basses températures dans des milieux ambiants chauds. C’est pourquoi la plupart des vêtements refroidis par air fonctionnent au moyen d’un refroidissement par évaporation. Le travailleur ressent une contrainte thermique modérée et sa déshydratation est limitée, mais il peut assurer sa régulation thermique par le contrôle naturel de sa transpiration. Le refroidissement par air améliore le confort grâce à sa tendance à sécher le sous-vêtement. Inconvénients: 1) le sujet doit être relié à une source d’air; 2) les vêtements à répartition d’air sont encombrants; 3) il est difficile d’amener l’air jusqu’aux membres.

Refroidissement par liquide . Ces systèmes font circuler un mélange eau-antigel dans un réseau de voies ou de petits tubes, puis retournent le liquide réchauffé à un dissipateur thermique qui élimine la chaleur ajoutée durant le passage le long du corps. Le liquide circule généralement à une vitesse d’environ 1 litre/min. Le dissipateur thermique peut dégager l’énergie thermique dans le milieu ambiant par évaporation, fusion, réfrigération ou procédés thermoélectriques. Les vêtements refroidis par liquide assurent un potentiel de refroidissement bien plus important que les systèmes à air. Une combinaison recouvrant tout le corps, reliée à un dissipateur thermique adapté peut éliminer toute la chaleur métabolique et maintenir le confort thermique sans nécessiter la sudation; les astronautes portent un système de ce type pour travailler hors de leur engin spatial. Toutefois, un mécanisme de refroidissement aussi puissant exige un système de régulation du confort, qui implique généralement le réglage manuel d’une soupape qui détourne une partie du liquide en circulation en aval du dissipateur thermique. Les systèmes à refroidissement par liquide peuvent être conçus sous forme d’équipement dorsal afin d’assurer un refroidissement continu durant le travail.

Il est évident qu’un dispositif de refroidissement quel qu’il soit ajoute du poids et de l’encombrement qui peuvent gêner le travailleur dans son travail. Par exemple, le poids d’un gilet glacé augmente énormément la dépense métabolique de la locomotion et c’est donc pour des travaux physiques légers, tels que de la surveillance dans les compartiments chauds, qu’il est le plus utile. Les systèmes qui relient le travailleur à un dissipateur thermique sont inutilisables pour de nombreux types de travaux. Un refroidissement intermittent peut être utile si les travailleurs doivent porter des vêtements de protection lourds (tels que des combinaisons de protection contre les produits chimiques) et ne peuvent pas transporter un dissipateur thermique ou lui être reliés pendant le travail. Retirer la combinaison à chaque pause prend du temps et peut exposer le travailleur à des produits toxiques; dans ces conditions, il est plus simple de faire porter aux travailleurs un vêtement refroidissant qui n’est relié à un dissipateur thermique que pendant le repos, ce qui leur permet une récupération thermique dans des conditions qui seraient autrement intolérables.

LES BASES PHYSIQUES DU TRAVAIL À LA CHALEUR

Jacques B. Malchaire

Les échanges thermiques

Le corps humain échange de la chaleur avec son environnement selon plusieurs voies: par conduction au travers des surfaces en contact, par convection et évaporation avec l’air ambiant, par rayonnement avec les surfaces avoisinantes.

La conduction

La conduction est la transmission de chaleur entre deux solides en contact. De tels échanges sont observés entre la peau et les vêtements, les chaussures, les points d’appui (siège, poignées), les outils, etc. En pratique, dans le calcul du bilan thermique, ce flux de chaleur par conduction est approximé par le flux de chaleur par convection et rayonnement qui auraient lieu si ces surfaces n’étaient pas en contact avec d’autres matériaux.

La convection

La convection est le transfert de chaleur entre la peau et l’air qui l’entoure. Si la température cutanée, T_sk, en degrés celsius (°C), est supérieure à la température de l’air (T_a), l’air en contact avec la peau se réchauffe et, par conséquent, s’élève. Une circulation d’air, appelée convection naturelle, s’établit alors à la surface du corps. Cet échange devient plus important si l’air ambiant passe sur la peau à une certaine vitesse: la convection devient forcée.

Le flux de chaleur échangé par convection C, en watts par mètre carré (W/m²) peut être estimé par:

où h_c est le coefficient de convection (W/m² °C), qui est fonction de la différence entre T_sk et T_a en cas de convection naturelle, et de la vitesse de l’air (V_a m/s), en convection forcée; F_clC est le facteur par lequel le vêtement réduit les échanges convectifs.

Le rayonnement

Tout corps émet un rayonnement électromagnétique dont l’intensité est fonction de la quatrième puissance de sa température absolue T (en degrés Kelvin (K)). La peau, dont la température peut se situer entre 30 et 35 °C (303 et 308 K), émet un tel rayonnement qui se situe dans l’infrarouge. Elle reçoit par ailleurs le rayonnement émis par les surfaces avoisinantes. Le flux thermique échangé par rayonnement R (en W/m²) entre le corps et son environnement peut être décrit par l’expression suivante:

où:

σ est la constante universelle de Stefan-Boltzmann
(5,67 × 10^–8 W/m² K⁴);

ε est l’émissivité de la peau qui, pour le rayonnement infrarouge, est égale à 0,97 et indépendante de la longueur d’onde et, pour le rayonnement solaire, vaut environ 0,5 pour la peau d’un sujet de race blanche et 0,85 pour la peau d’un sujet de race noire;

A_R/A_D est la fraction de la surface du corps participant aux échanges qui est de l’ordre de 0,66, 0,70 ou 0,77 selon que le sujet est accroupi, assis ou debout:

F_clR est le facteur par lequel le vêtement réduit les échanges par rayonnement:

T_sk (en K) est la température cutanée moyenne;

T_r (en K) est la température moyenne de rayonnement de l’environnement, c’est-à-dire la température uniforme d’une sphère noire mate, de grand diamètre, qui entourerait le sujet et échangerait avec lui la même quantité de chaleur que l’environnement réel.

Cette expression peut être remplacée par une équation simplifiée du même type que celle des échanges par convection:

où h_r est le coefficient d’échange par rayonnement (W/m² °C).

L’évaporation

Toute surface mouillée comporte une couche d’air saturée en vapeur d’eau. Si l’atmosphère n’est pas elle-même saturée, la vapeur diffuse de cette couche vers l’atmosphère. La couche a alors tendance à se régénérer en puisant la chaleur d’évaporation (0,674 watt heure par gramme d’eau) à la surface mouillée qui se refroidit. Si la peau est couverte entièrement de sueur, l’évaporation est maximale (E_max) et ne dépend que des conditions ambiantes selon l’expression suivante:

où:

h_e est le coefficient d’échange par évaporation (W/m² kPa);

P_sk,s est la pression saturante de vapeur d’eau à la température de la peau (en kPa);

P_a est la pression partielle de vapeur d’eau de l’ambiance (en kPa);

F_pcl est le facteur de réduction des échanges évaporatoires par le vêtement.

L’isolement thermique vestimentaire

Un facteur de correction intervient dans le calcul des flux de chaleur par convection, rayonnement et évaporation de manière à tenir compte du vêtement. Dans le cas d’un vêtement en coton, les deux caractéristiques thermiques du vêtement, F_clC et F_clR peuvent être déterminées par:

où:

h_c est le coefficient d’échange par convection;

h_r est le coefficient d’échange par rayonnement;

I_cl est l’isolation thermique effective (m² °C/W) du vêtement.

En ce qui concerne la réduction de transfert de chaleur par évaporation, le facteur correctif F_pcl est donné par l’expression suivante:

Les isolations thermiques vestimentaires I_cl s’expriment en m² °C par watt ou en clo. Une isolation de 1 clo correspond à 0,155 m² °C/W et est fournie, par exemple, par une tenue de ville classique (chemise, cravate, pantalon, veston, etc.).

La norme ISO 9920 (ISO, 1995) donne l’isolation thermique de différents ensembles vestimentaires. Dans le cas de vêtements de protection spéciaux, qui réfléchissent la chaleur ou restreignent la perméabilité à la vapeur dans des conditions d’exposition à la chaleur, ou qui absorbent ou isolent dans des conditions froides, des facteurs de correction particuliers doivent être utilisés. A ce jour cependant, le problème est encore mal connu et les prévisions mathématiques restent fort approximatives.

L’évaluation des paramètres de base de la situation de travail

Comme on l’a vu ci-dessus, les échanges thermiques par convection, rayonnement et évaporation sont fonction de quatre paramètres climatiques — la température de l’air T_a en °C, l’humidité de l’air exprimée par sa pression partielle de vapeur P_a en kPa, la température moyenne de rayonnement T_r en °C, et la vitesse de l’air V_a en m/s. Les appareils et méthodes de mesurage de ces paramètres physiques de l’environnement font l’objet de la norme ISO 7726 (ISO, 1998) qui décrit les différents types de capteurs à utiliser, spécifie leur gamme de mesurage et leur précision et recommande certaines procédures de mesurage. La présente section résume une partie des données de cette norme et rappelle en particulier les conditions d’utilisation des appareils et capteurs les plus courants.

La température de l’air

La température de l’air (T_a) doit être mesurée en faisant abstraction de tout rayonnement thermique. La précision de la mesure doit être de ±0,2 °C dans la gamme de 10 à 30 °C et de ±0,5 °C en dehors de cette gamme.

Il existe de nombreux types de thermomètres sur le marché. Les thermomètres à mercure sont les plus courants. Leur avantage est leur précision, s’ils sont correctement étalonnés à l’origine. Leurs désavantages majeurs sont leur temps de réponse très long et l’impossibilité d’enregistrer le phénomène. Par contre, les thermomètres électroniques ont généralement des temps de réponse très courts (5 secondes à 1 minute), mais peuvent poser des problèmes d’étalonnage.

Quel que soit le type de thermomètre, le capteur doit être protégé contre le rayonnement, ce qui est généralement assuré par un cylindre creux en aluminium brillant, entourant le capteur. Une telle protection est assurée par le psychromètre qui sera mentionné dans la section suivante.

La pression partielle de vapeur d’eau

L’humidité de l’air peut être caractérisée de quatre façons:

1. la température de rosée: température à laquelle l’air doit être refroidi pour devenir saturé en humidité (T_dp, °C);
2. la pression partielle de vapeur d’eau: fraction de la pression atmosphérique due à la vapeur d’eau (P_a, kPa);
3. l’humidité relative (HR) qui est donnée par l’expression:
   HR = 100 · P_a/P_s,ta
   où P_s,ta est la pression de vapeur saturante associée à la température de l’air;
4. la température humide (T_h) qui est la température la plus basse atteinte par un manchon humide protégé contre le rayonnement et ventilé à plus de 2 m/s par l’air ambiant.

Toutes ces grandeurs sont liées mathématiquement.

La pression de vapeur d’eau saturante à une température quelconque T, (P_S,t), est donnée par:

tandis que la pression partielle de vapeur d’eau est liée à la température humide par:

où P_S,th est la pression de vapeur saturante à la température humide.

Le diagramme psychrométrique permet de relier toutes ces grandeurs (voir figure 42.3). Il comporte:

• en ordonnée, l’échelle de pression partielle de vapeur d’eau P_a exprimée en kPa;
• en abscisse, l’échelle de température de l’air;
• les courbes d’humidité relative constante;
• les droites obliques de température humide constante.

L’ÉVALUATION DE LA CONTRAINTE THERMIQUE ET LES INDICES DE CONTRAINTE THERMIQUE

Kenneth C. Parsons

On parle de contrainte thermique lorsque l’environnement d’un sujet (température de l’air, chaleur rayonnante, humidité et vitesse de l’air), ses vêtements et son activité interagissent de telle manière que la température de son corps tend à s’élever. Le système de thermorégulation du corps y répond en accroissant la déperdition thermique. Cette réponse peut être puissante et efficace, mais elle peut aussi produire une astreinte responsable d’un inconfort, voire d’une maladie liée à la chaleur ou même entraîner la mort. Il est donc important d’évaluer les milieux chauds si l’on veut garantir la sécurité et la santé des travailleurs.

Les indices de contrainte thermique fournissent des outils permettant d’évaluer les milieux chauds et de prévoir l’astreinte thermique probable développée par le corps. Les valeurs limites basées sur les indices de contrainte thermique indiquent à quel moment cette astreinte peut devenir intolérable.

Les mécanismes de la contrainte thermique sont connus d’une manière générale et les pratiques de travail dans les milieux chauds sont bien établies. Il s’agit en fait de savoir reconnaître les signes d’alerte de la contrainte thermique, de prévoir des programmes d’acclimatement et de remplacer les pertes hydriques. Mais on déplore encore de nombreux accidents et il y aurait lieu d’en tirer certains enseignements.

En 1964, Leithead et Lind ont présenté les résultats d’une vaste enquête dont ils ont conclu que les troubles provoqués par la chaleur sont dus à une ou plusieurs des trois raisons suivantes:

1. l’existence de facteurs tels que la déshydratation ou l’absence d’acclimatement;
2. l’absence d’une bonne appréciation des dangers de la chaleur chez les responsables de la surveillance ou chez les sujets exposés au risque;
3. des circonstances accidentelles ou imprévisibles entraînant une exposition à une contrainte thermique très élevée.

D’après eux, bon nombre des décès peuvent être attribués à la négligence et à un manque d’attention au problème; même dans le cas où des troubles se produisent, on peut y faire face efficacement si l’on a prévu les moyens d’un traitement correct et rapide.

Les indices de contrainte thermique

Un indice de contrainte thermique est un chiffre qui à lui seul intègre les effets des six paramètres fondamentaux de tout environnement humain chaud, de telle sorte que sa valeur variera en fonction de l’astreinte thermique développée par le sujet exposé à des conditions ambiantes chaudes. Cet indice (mesuré ou calculé) permet de concevoir et d’appliquer, dans la pratique professionnelle, des limites de sécurité. La détermination du meilleur indice de contrainte thermique a fait l’objet de nombreuses recherches et le débat n’est pas clos. Par exemple, Goldman (1988) a proposé 32 indices de contrainte thermique et plus du double sont en usage dans le monde. Beaucoup d’entre eux ne tiennent pas compte des six paramètres fondamentaux, même si tous ces paramètres doivent être pris en considération au stade de l’application. L’utilisation de ces indices dépend de chaque contexte et c’est pourquoi ils sont aussi nombreux. Certains indices sont théoriquement inadéquats, mais peuvent être justifiés pour certaines applications spécifiques pour lesquelles l’expérience a montré qu’ils sont valables dans un secteur donné.

Kerslake (1972) constate que «Il est peut-être évident que la façon dont les facteurs environnementaux doivent être combinés dépend des caractéristiques fonctionnelles du sujet qui y est exposé, mais aucun des indices qui sont utilisés actuellement ne tient formellement compte de cette marge d’appréciation». Le mouvement de normalisation (par exemple, ISO 7933 (ISO, 1989b) et ISO 7243 (ISO, 1989a)) a poussé à adopter plus ou moins les mêmes indices dans le monde entier. Il sera nécessaire, cependant, d’acquérir de l’expérience quant à l’utilisation de tout nouvel indice.

Dans la plupart des indices de contrainte thermique, la sudation est considérée comme étant, directement ou indirectement, la principale astreinte sur le corps. Par exemple, plus la sudation doit être importante pour maintenir l’équilibre thermique et la température interne du corps, plus l’astreinte développée par le corps est élevée. Pour qu’un indice de contrainte thermique représente l’environnement thermique humain et permette de prévoir l’astreinte thermique, il faut un mécanisme grâce auquel on puisse estimer la capacité qu’a une personne qui transpire de perdre de la chaleur dans le milieu chaud.

Un indice lié à l’évaporation de sueur dans l’environnement est utile lorsque les sujets conservent la température interne de leur corps essentiellement par sudation. On dit, dans ce cas, qu’ils se trouvent dans la zone normative (OMS, 1969). La température profonde du corps reste relativement constante, tandis que la fréquence cardiaque et le débit sudoral s’élèvent en fonction de la contrainte thermique. A la limite supérieure de cette zone normative, la régulation thermique ne suffit pas pour maintenir l’équilibre thermique et la température du corps s’élève. On parle alors de zone commandée par l’environnement (OMS, 1969). Dans cette zone, le stockage de chaleur dépend de l’élévation de la température interne du corps et peut être pris comme indice pour déterminer les temps d’exposition admissibles (par exemple, sur la base d’une limite de sécurité calculée pour une température «centrale» de 38 °C (voir figure 42.4).

Cet indice de contrainte thermique est égal au rapport entre l’évaporation requise pour maintenir l’équilibre thermique (E_req) et l’évaporation maximale permise par le milieu ambiant (E_max), exprimé sous forme de pourcentage (Belding et Hatch, 1955). Les équations sont données au tableau 42.2.

Tableau 42.2 Equations utilisées dans le calcul de l'indice de contrainte thermique (HSI)
et des durées d'exposition admissibles (AET)

			Vêtus	Non vêtus
1) Déperdition par rayonnement (R)	R = k1 (35 – Tr) Wm–2	pour k1 =	4,4	7,3
2) Déperdition par convection (C)	C = k2 ·v0,6 (35 – Ta) Wm–2	pour k2 =	4,6	7,6
3) Déperdition maximale par évaporation(Emax)	Emax = k3 ·v0,6 (56 – Pa) Wm–2 (limite supérieure de 390 Wm–2)	pour k3 =	7,0	11,7
4) Déperdition requise par évaporation (Ereq)	Ereq = M – R – C
5) Indice de contrainte thermique (HSI)
6) Durées d’exposition admissibles (AET)

où: M = puissance métabolique; T_a = température de l’air; T_r = température de rayonnement; P_a = pression partielle de vapeur; v = vitesse de l’air.

Le HSI en tant qu’indice est donc lié à l’astreinte thermique essentiellement sous la forme de la sudation pour les valeurs comprises entre 0 et 100. Lorsque le HSI est égal à 100, l’évaporation requise est le maximum qui peut être atteint et elle constitue donc la limite supérieure de la zone normative. Si HSI > 100, la chaleur est stockée dans le corps et les temps d’exposition admissibles sont fondés sur une élévation de 1,8 °C de la température centrale (stockage de chaleur de 264 kJ). Si HSI < 0, il y a une légère astreinte due au froid — par exemple, lorsque des travailleurs se rétablissent d’une astreinte thermique chaude (voir tableau 42.3).

Certaines valeurs de référence — à savoir ce qui est admissible ou ce que les sujets peuvent atteindre — sont fixées afin d’obtenir une interprétation pratique des valeurs calculées (voir tableau 42.4).

En premier lieu, on détermine les valeurs prédites de la mouillure (W_p), du débit évaporatoire (E_p) et du débit sudoral (SW_p). En gros, si ce qui est calculé comme étant requis peut être obtenu, on considère ces valeurs comme les valeurs prédites (par exemple, SW_p = SW_req). Si ces valeurs ne peuvent être réalisées, on peut prendre comme valeurs prédites les valeurs maximales (par exemple, SW_p= SW_max). L’organigramme d’interprétation repris à la figure 42.5 donne de plus amples détails sur ce point.

L’indice SW_req et la norme ISO 7933 (ISO, 1989b) (tableaux 42.8 et 42.9) fournissent la méthode rationnelle la plus perfectionnée, fondée sur l’équation de l’équilibre thermique et ont constitué chacun un énorme progrès. Cette approche permet divers autres développements. Toutefois, on peut aussi opter pour une autre approche consistant à adopter un modèle thermique. Pour l’essentiel, la nouvelle température effective (New Effective Temperature (ET*)) et la température effective standard (Standard Effective Temperature (SET)) fournissent des indices basés sur le modèle de régulation thermique humaine à deux couches (Nishi et Gagge, 1977). Givoni et Goldman (1972, 1973) donnent aussi des modèles de prédiction empiriques pour l’évaluation de la contrainte thermique.

Les indices empiriques

La température effective et la température effective corrigée

L’indice de température effective (Houghton et Yaglou, 1923) a été établi à l’origine pour fournir une méthode de détermination des effets relatifs de la température et de l’humidité de l’air sur le confort. Trois sujets ont été priés de juger laquelle de deux chambres climatiques était la plus chaude en allant de l’une à l’autre. Des lignes d’égal confort ont été déterminées au moyen de diverses combinaisons de température et d’humidité de l’air (puis d’autres paramètres par la suite). Les impressions ont été immédiates, de sorte que seule cette réponse transitoire a été enregistrée. Cela a eu pour conséquence de donner une trop grande importance à l’effet de l’humidité aux basses températures et de le sous-estimer aux températures élevées (par rapport aux réponses à l’état d’équilibre). Bien qu’à l’origine on ait recherché un indice de confort, le fait d’utiliser la température de globe noir pour remplacer la température du thermomètre sec dans les nomogrammes de ET a fourni la température effective corrigée (Corrected Effective Temperature (CET)) (Bedford, 1940). Selon la recherche rapportée par Macpherson (1960), CET permettait de prévoir les effets physiologiques de l’élévation de la température rayonnante moyenne. ET et CET sont maintenant rarement appliquées comme indices de confort, mais elles ont été utilisées comme indices de contrainte thermique. Bedford (1940) a proposé CET comme indice à la chaleur, avec des limites supérieures de 34 °C pour une «efficacité raisonnable» et de 38,6 °C pour la tolérance. Mais une autre investigation a montré que, comme indice de contrainte thermique, ET présentait de sérieux inconvénients, ce qui a conduit à mettre au point l’indice de débit sudoral prévu sur 4 heures (Predicted Four Hours Sweat Rate (P4SR)).

Le débit sudoral prévu sur 4 heures

L’indice du débit sudoral prévu sur 4 heures (P4SR) a été établi à Londres par McArdle et coll. (1947) et évalué à Singapour à l’issue de 7 années de travaux rapportés par Macpherson (1960). Il s’agit de la quantité de sueur sécrétée par des hommes jeunes, en forme, acclimatés, exposés à l’environnement pendant 4 heures tout en portant des fusils et leurs munitions durant un engagement naval. Le chiffre unique (valeur de l’indice) qui résume les effets des six paramètres fondamentaux correspond à la quantité de sueur sécrétée par la population considérée, mais il est à utiliser comme valeur d’indice et non pas comme une indication d’une quantité de sueur d’un groupe particulier.

Il a été reconnu qu’en dehors de la zone normative (par exemple, P4SR > 5 litres) le débit sudoral n’était pas un bon indicateur de l’astreinte thermique. Les nomogrammes de P4SR (voir figure 42.6) ont été réajustés pour tenter d’en tenir compte. Le P4SR semble avoir été utile pour les conditions dans lesquelles il a été établi; cependant, les effets des vêtements sont trop simplifiés et il est valable surtout en tant qu’indice de stockage de la chaleur. McArdle et coll. (1947) ont proposé un P4SR de 4,5 litres comme limite au-dessous de laquelle aucun homme jeune, en forme et acclimaté, n’est dans l’incapacité de travailler.

Vogt et coll. (1981) et la norme ISO 9886 (ISO, 1992) fournissent un modèle (voir tableau 42.5) qui utilise la fréquence cardiaque pour évaluer les conditions ambiantes thermiques.

Les valeurs limites de la température humide et de globe noir ont permis d’indiquer à quel moment les recrues pouvaient s’entraîner. On a observé qu’en utilisant le WGTB, au lieu de ne considérer que la température de l’air, il était possible de réduire à la fois les accidents dus à la chaleur et le temps perdu du fait de l’interruption des entraînements à la chaleur. Cet indice a été adopté par le NIOSH (1972), par la Conférence américaine des hygiénistes gouvernementaux du travail (American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) (ACGIH, 1990) et par l’ISO (1989a), et il est toujours utilisé aujourd’hui. La norme ISO 7243 (ISO, 1989a), qui est fondée sur l’indice WGTB, fournit une méthode facile à utiliser dans un environnement chaud pour un diagnostic «rapide». Elle donne la spécification des instruments de mesure et des valeurs limites de WBGT pour des sujets acclimatés et non acclimatés (voir tableau 42.6). Ainsi, pour une personne acclimatée, au repos et vêtue de 0,6 clo, la valeur limite est de 33 °C WBGT. Les limites recommandées par l’ISO (1989a) et par le NIOSH (1972) sont à peu près les mêmes. Pour le calcul de l’indice WBGT, voir V. «L’indice de température humide et de globe noir (WBGT)», dans l’encadré intitulé «Les indices de contrainte thermique: formules et définitions»).

Cet indice utilise donc l’indice direct WBGT dans la zone commandée par l’environnement (voir figure 42.4), où peut se produire un stockage de chaleur.

L’indice de température de globe noir humide (Wet Globe Temperature (WGT))

La température d’un globe noir mouillé d’une taille appropriée peut être utilisée comme indice de contrainte thermique. On part du principe que cette température est influencée à la fois par le transfert de chaleur à sec et par évaporation, comme cela se produit chez un homme qui transpire, et que l’on peut donc, avec une certaine expérience, l’employer comme indice de contrainte thermique. Olesen (1985) décrit le WGT comme la température d’un globe noir de 63,5 mm (2,5 pouces) de diamètre recouvert d’un tissu noir humide. La température est relevée lorsque l’équilibre est atteint après approximativement 10 à 15 minutes d’exposition. Pour le NIOSH (1986), le Botsball (Botsford, 1971) est l’instrument le plus simple et le plus facile à lire. Il s’agit d’une sphère en cuivre de 76,2 mm (3 pouces) recouverte d’un tissu noir maintenu à une humidité de 100% grâce à un réservoir d’eau à alimentation automatique. L’élément détecteur d’un thermomètre est situé au centre de la sphère et la température est relevée sur un cadran à code de couleur.

La relation entre WGT et WBGT est exprimée par l’équation simple suivante:

dans des conditions de chaleur rayonnante et d’humidité modérées (NIOSH, 1986), mais il est évident que cette relation cesse d’être valable dans toute une série d’autres conditions.

L’indice d’Oxford

Lind (1957) a proposé un indice direct et simple pour une exposition à la chaleur limitée par le stockage de chaleur et basé sur la somme pondérée de la température mesurée au thermomètre humide ventilé (T_wb) et de la température mesurée au thermomètre sec (T_db):

Les temps d’exposition admissibles pour les équipes de secours dans les mines étaient basés sur cet indice. Il est d’application très générale, mais ne convient pas lorsque le rayonnement thermique est important.

Les pratiques de travail dans les environnements chauds

Le NIOSH (1986) donne une présentation très complète des pratiques de travail dans les environnements chauds, y compris les pratiques médicales de prévention. La norme ISO 12894 (ISO, 1993a) propose une surveillance médicale des sujets exposés à des environnements chauds ou froids. On devrait toujours se souvenir qu’il existe un droit humain fondamental, affirmé par la Déclaration d’Helsinki en 1985, selon lequel toute personne doit pouvoir quitter un environnement extrême sans avoir à donner d’explication. En cas d’exposition à un tel environnement, des pratiques de travail bien définies peuvent grandement améliorer la sécurité. Un principe raisonnable de l’ergonomie de l’environnement et de la santé au travail veut que, dans toute la mesure possible, tout élément de contrainte du milieu soit supprimé à la source. Le NIOSH (1986) subdivise les méthodes de contrôle en cinq types qui sont présentés au tableau 42.7.

La norme ISO 7243 (ISO, 1989a) propose une méthode simple de contrôle de l’environnement par l’indice WBGT. Si les niveaux de WBGT sont inférieurs aux valeurs de référence de WBGT données par cette norme, aucune autre action n’est requise. Si ces niveaux dépassent les valeurs de référence (voir tableau 42.6), il faut réduire la contrainte subie par les travailleurs. On y parvient en adaptant les systèmes de régulation et les méthodes de travail. On peut aussi procéder à une évaluation analytique selon la norme ISO 7933.

Les valeurs de WBGT relatives à ce travail figurent au tableau 42.10. Elles ont été mesurées selon les spécifications données par les normes ISO 7243 et ISO 7726. Les facteurs environnementaux et personnels relatifs aux quatre phases du travail figurent au tableau 42.11.

La méthode d’évaluation analytique proposée par la norme ISO 7933 a été réalisée en utilisant les données présentées au tableau 42.11 et le programme informatique annexé à cette norme. Le tableau 42.12 donne les résultats de cette évaluation en termes de niveau d’alarme pour des travailleurs acclimatés.

L’ÉCHANGE THERMIQUE À TRAVERS LES VÊTEMENTS

Wouter A. Lotens

Pour pouvoir survivre et travailler dans des conditions plus froides ou plus chaudes, il faut créer à la surface de la peau une certaine tiédeur grâce à des vêtements et à un système de chauffage ou de refroidissement artificiel. Il est nécessaire de bien comprendre les mécanismes de l’échange thermique à travers les vêtements pour concevoir des tenues de travail aussi adaptées que possible à un travail à des températures extrêmes.

Les mécanismes du transfert thermique à travers les vêtements

La capacité d’isolation thermique des vêtements

Le transfert thermique qui se fait à travers les vêtements ou, à l’inverse, l’isolation qui est assurée par les vêtements, dépendent largement de l’air qui est piégé dans et sur ces vêtements. Sans entrer dans le détail, on entend par vêtement tout tissu qui offre une prise aux couches d’air. Cette définition n’est qu’approximative, car certaines des propriétés de ce tissu ont elles aussi leur importance, qu’il s’agisse de la constitution mécanique des fibres (par exemple, leur résistance au vent ou leur capacité de subir un tissage épais), ou de leurs propriétés intrinsèques (par exemple, leur capacité d’absorption et de réflexion du rayonnement thermique, d’absorption de la vapeur d’eau ou d’absorption de la sueur par effet de mèche). Pour des températures qui ne sont pas vraiment extrêmes, les avantages de différents types de fibres sont souvent surestimés.

Les couches d’air et le mouvement de l’air

L’idée selon laquelle c’est l’air et, en particulier, un air calme qui assure l’isolation, laisse à penser que plus les couches d’air sont épaisses, plus l’isolation sera bonne. Cela est vrai, mais il y a une limite physique à cette épaisseur. Les couches d’air se forment par un phénomène d’adhérence des molécules de gaz à toute surface, puis par la cohésion d’une deuxième couche de molécules sur la première, et ainsi de suite. Toutefois, les forces qui lient les couches les unes aux autres sont de plus en plus faibles à mesure qu’elles s’accumulent, de sorte que les molécules externes bougent au moindre souffle d’air. Dans un air calme, les couches d’air peuvent atteindre une épaisseur maximale de 12 mm, mais dès que l’air est brassé violemment, comme en cas de tempête, cette épaisseur peut diminuer jusqu’à moins de 1 mm. En général, il existe une relation entre l’épaisseur des couches et la racine carrée du déplacement de l’air (voir l’encadré intitulé «Les formules et les définitions»). La fonction exacte dépend de la dimension et de la forme de la surface.

Les formules et les définitions

Il y a en général une relation de racine carrée entre l’épaisseur d d’une couche d’air immobile et la vitesse de l’air v. La fonction exacte dépend de la dimension et de la forme de la surface, mais une approximation utile pour le corps humain est: d = 0,0031/ L’air immobile agit comme une couche isolante ayant une conductivité λ (constante de la matière, quelle que soit sa forme) de 0,026 W/mK, avec elle-même un coefficient de transfert thermique h (en W/m2K) (propriété conductrice d’une plaque de matière) de: h = λ · d = 8,3 (Kerslake, 1972). Le flux de chaleur rayonnante (Φr) entre deux surfaces est plus ou moins proportionnel à leur différence de température: Φr = 4 · ε · σ · T 3ΔT où T est la température absolue moyenne (en Kelvin) des deux surfaces, ε est le coefficient d’absorption et σ est la constante de Stefan-Boltzmann (5,67 × 10–8 W/m2 K4). La quantité d’échange par rayonnement est inversement proportionnelle au nombre de couches interposées (n) : Φr = Φr 0/(1 + n) L’isolation par les vêtements (Icl) est définie par les équations suivantes: Icl = (Tsk – Tcl)/Φs Ia = (Tcl – Ta) · fcl/Φs It = Icl + Ia/fcl où Icl est l’isolation intrinsèque, Ia est l’isolation par l’air (adjacent), It est l’isolation totale, Tsk est la température moyenne de la peau, Tcl est la température moyenne de la surface extérieure des vêtements, Ta est la température de l’air, Φs est le flux de chaleur sèche, fcl est le facteur de surface des vêtements. Ce coefficient a été sous-estimé dans les études anciennes, mais certaines, plus récentes, convergent vers l’expression fcl = 1 + 1,9 · Icl. Souvent I est exprimée par l’unité clo ; un clo = 0,155 m2K/W. McCullough et coll. (1985) ont établi une équation de régression à partir de données sur un échantillonnage de gammes de vêtements, en prenant comme déterminants l’épaisseur du textile (dfabr, en mm) et le pourcentage de la surface du corps recouverte (pbc). Leur formule pour l’isolation de divers éléments de vêtements (Icli) est: Icli = 0,0012 · pbc + 0,0002 · pbc · dfabr – 0,012 La résistance à l’évaporation R (en s/m) peut être définie par: Rcl = (Csk – Ccl)/ (ou parfois Re = (Psk – Pcl)/Φe, en m2Pa/W) Rcl = (dens + 0,001 · n + 0,3 · dcl)/D Pour les couches de tissu, l’équivalent air (deq) est l’épaisseur d’air qui fournit la même résistance à la diffusion que le tissu. Les écoulements de vapeur associée () et de chaleur latente (Φe) sont: = D · ΔC/deq (en g/m2s) Φe = He · (en W/m2) où D est le coefficient de diffusion (m2/s), C la concentration de vapeur (g/m3) et He la chaleur d’évaporation (2430 J/g). deq = 0,001 + 1,3·dfabr (d’après Lotens, 1993). deq est en relation avec R par: deq = R · D où: D est le coefficient de diffusion de la vapeur d’eau dans l’air, 2,5 × 10–5 m2/s.

La conduction de la chaleur de l’air calme et de l’air en mouvement

L’air, s’il est calme, agit comme une couche isolante ayant une conductivité constante, quelle que soit la forme de la matière. La perturbation des couches d’air entraîne une perte de l’épaisseur effective; il s’agit des perturbations dues au vent, mais également aux mouvements de la personne qui porte le vêtement — ces déplacements du corps étant une composante du vent — et des mouvements des différentes parties du corps. A cela s’ajoute la convection naturelle. La figure 42.7 présente un diagramme de l’effet de la vitesse de l’air sur la capacité d’isolation d’une couche d’air.

Les couches d’air créent aussi une résistance à la diffusion de la sueur qui s’évapore de la peau vers l’extérieur. Cette résistance est plus ou moins proportionnelle à l’épaisseur de l’ensemble des vêtements. Pour les tissus, la résistance à la vapeur dépend de l’air enfermé et de la densité du vêtement. En fait, pour les tissus, densité élevée et forte épaisseur ne vont jamais de pair. En raison de cette limitation, il est possible d’estimer l’équivalent air des tissus qui ne contiennent ni films ni enduits (voir figure 42.8). Les tissus enduits ou les tissus laminés en films peuvent avoir une résistance imprévisible à l’écoulement de la vapeur, qui devra être déterminée par une mesure.

La totalité du transfert thermique qui se fait à partir du corps comprend la chaleur qui est transférée par la peau exposée (généralement la tête et les mains) et la chaleur qui passe à travers les vêtements. L’isolation intrinsèque (voir l’encadré intitulé «Les formules et les définitions») est calculée sur toute la surface de la peau, pas seulement sur la partie couverte. La peau exposée transfère plus de chaleur que la peau couverte et a donc une grande influence sur l’isolation intrinsèque. Cet effet s’accroît avec la vitesse du vent. La figure 42.9 montre comment l’isolation intrinsèque diminue progressivement selon la courbure des formes du corps (les couches extérieures sont moins efficaces que les couches intérieures), selon les parties qui sont exposées (voie supplémentaire de transfert thermique) et selon l’accroissement de la vitesse du vent (moindre isolation, notamment pour la peau exposée) (Lotens, 1989). Pour les ensembles épais, cette réduction de l’isolation est considérable.

La figure 42.10 montre de quelle manière l’association de ces effets donne une relation pratiquement linéaire entre l’épaisseur du vêtement (exprimée en volume de tissu isolant par unité de surface du vêtement) et son isolation (Lotens, 1989). Sa limite inférieure est déterminée par l’isolation fournie par l’air adjacent et sa limite supérieure par la capacité d’utiliser le vêtement. Une répartition uniforme est sans doute la meilleure isolation au froid, mais il est peu pratique de porter des vêtements lourds et encombrants sur les membres. C’est pourquoi les vêtements sont surtout portés sur le tronc et la sensibilité des régions de la peau s’y adapte. Les membres jouent un grand rôle dans la régulation de l’équilibre thermique humain et une isolation élevée des membres limite l’efficacité de cette régulation.

Il existe des modèles plus perfectionnés que les méthodes exposées précédemment pour calculer l’isolation et la résistance à la vapeur d’eau. Ces modèles calculent la capacité d’isolation d’après les lois de la physique pour certaines parties du corps bien précises et intègrent ces calculs dans l’isolation intrinsèque pour l’ensemble du corps humain. A cet effet, on simule la forme humaine grâce à une série de cylindres (voir figure 42.11). Le modèle de McCullough, Jones et Tamura (1989) nécessite des données sur les vêtements constituant toutes les couches de l’ensemble, et cela, pour chaque partie du corps. Le modèle dit de CLOMAN établi par Lotens et Havenith (1991) exige un moins grand nombre de valeurs de base. Ces modèles ont plus ou moins la même précision, qui est elle-même meilleure que celle des autres méthodes mentionnées, à l’exception de la détermination expérimentale. Ces modèles sont malheureusement et inévitablement plus complexes qu’on ne le voudrait pour une norme de portée aussi générale.

La figure 42.12 présente certains effets caractéristiques du vent et du mouvement sur la résistance à la diffusion de la vapeur d’eau des vêtements de pluie. D’une façon générale, les auteurs semblent encore partagés sur l’importance des effets du mouvement ou du vent. Il paraît utile de rappeler à cet égard que certaines normes, comme la norme ISO 7730 (ISO, 1994), exigent que l’on prenne en considération l’isolement résultant en tant que valeur de référence lorsqu’on a affaire à des personnes actives ou à des personnes exposées à un fort mouvement d’air. C’est dire qu’il s’agit là d’une question importante, souvent sous-estimée.

Ce qu’il faut donc actuellement, ce sont des simulations dynamiques impliquant un transfert thermique par les vêtements et une contrainte thermique pour celui qui les porte (Gagge, Fobelets et Berglund, 1986). Ces simulations peuvent être effectuées grâce à des modèles informatiques dynamiques se déroulant selon un scénario préétabli. L’un des modèles les plus perfectionnés actuels pour les vêtements est le modèle THDYN (Lotens, 1993), qui permet d’intégrer une large gamme de spécifications des vêtements et qui peut être personnalisé de manière à inclure les caractéristiques individuelles de la personne étudiée (voir figure 42.13). D’autres modèles sont à l’étude. Mais une évaluation expérimentale prolongée n’en reste pas moins nécessaire et le traitement de ces modèles est l’affaire d’experts, non de l’amateur éclairé. Ces simulations dynamiques qui se basent sur la physique du transfert de la chaleur et de la masse incluent tous les mécanismes du transfert thermique et leurs interactions — absorption de l’eau, chaleur de sources radiantes, condensation, ventilation, accumulation d’humidité, etc. — pour toute une gamme de vêtements, qu’il s’agisse de vêtements civils, de vêtements de travail ou de vêtements de protection.

LES ENVIRONNEMENTS FROIDS ET LE TRAVAIL AU FROID

Ingvar Holmér, Per-Ola Granberg et Göran Dahlström

On entend par environnement froid tout environnement qui provoque une déperdition de chaleur corporelle supérieure à la normale. Dans ce contexte, le terme «normal» fait référence aux conditions de confort dans lesquelles nous vivons généralement, mais celles-ci peuvent varier en fonction de critères sociaux, économiques ou climatiques. Pour les besoins de cet article, on considère comme froid tout environnement où la température de l’air est inférieure à 18 ou 20 °C.

Le travail au froid englobe toute une série d’activités industrielles ou professionnelles s’effectuant dans différentes conditions climatiques (voir tableau 42.23). Dans la plupart des pays, l’industrie de l’alimentation impose le travail dans des environnements froids, en général de 0 à 2 °C pour les aliments frais, et au-dessous de –25 °C pour les aliments surgelés. Dans ces locaux où le froid est artificiel, les conditions de température sont relativement bien définies, et l’exposition au froid est à peu près la même d’un jour à l’autre.

Dans de nombreux pays, les variations climatiques saisonnières sont telles que tout travail ayant lieu en plein air ou dans des bâtiments non chauffés, pendant des périodes plus ou moins longues, doit s’effectuer dans le froid. Cette exposition au froid peut varier considérablement selon la localisation géographique et selon le type de travail (voir tableau 42.23). L’eau froide représente un autre risque auquel sont confrontés les gens qui travaillent en mer, par exemple. Cet article traite des réactions à la contrainte thermique froide et des mesures de prévention à prendre pour y faire face. Les méthodes d’évaluation de cette contrainte thermique, ainsi que les limites de température acceptables fixées par les normes internationales les plus récentes sont décrites dans d’autres articles du présent chapitre.

La contrainte thermique froide et le travail dans le froid

La contrainte thermique froide peut prendre diverses formes selon que le froid affecte l’équilibre thermique général du corps ou, de manière plus localisée, celui des extrémités, de la peau et des poumons. Le type et la nature des différentes pathologies dues au froid sont décrits très en détail ailleurs dans ce chapitre. Le moyen le plus naturel de prévenir ces pathologies consiste à modifier son comportement et, en particulier, à changer et à adapter ses vêtements. Une protection suffisante empêche le refroidissement. Cependant, la protection peut, en elle-même, provoquer des effets pervers indésirables. La figure 42.14 illustre ce problème.

Ces effets seront décrits dans les paragraphes qui suivent. Ils sont classés en trois catégories: les effets aigus et passagers (qui se manifestent en quelques minutes ou en quelques heures), les effets de longue durée (qui durent plusieurs jours ou même plusieurs années) et les autres effets (qui ne sont pas liés directement aux réactions de refroidissement proprement dit). Le tableau 42.13 présente des exemples de réactions associées à la durée de l’exposition au froid. Naturellement, les types de réaction et leur importance dépendent dans une large mesure du niveau de la contrainte thermique. Cependant, les longues expositions au froid (plusieurs jours ou davantage) impliquent rarement les niveaux extrêmes qui peuvent être atteints pendant une courte durée.

Α + 10 °C, l’isolement requis des vêtements (valeur clo) est supérieur à celui qui est calculé par la méthode IREQ (valeur d’isolation requise calculée) (norme ISO 11079) (ISO, 1993b). Cet écart tient à ce que des critères de «confort» différents sont utilisés dans ces deux méthodes. La norme ISO 7730 (ISO, 1994) met l’accent sur le confort thermique et permet une sudation très importante, tandis que la norme ISO 11079 (ISO, 1993b) ne considère qu’une sudation «contrôlée» à un niveau minimal, une nécessité dans le froid. La figure 42.15 décrit le rapport entre l’isolement vestimentaire, le niveau d’activité (production de chaleur) et la température de l’air, suivant l’équation ci-dessus et la méthode IREQ. Les zones grisées représentent les variations du niveau d’isolement requis en fonction des niveaux de «confort».

Les données présentées à la figure 42.15 ne sont qu’un guide pour l’établissement de conditions thermiques optimales, sous abri. La perception du confort ou de l’inconfort thermique varie considérablement suivant les individus. Ces variations tiennent aux niveaux d’activité et à la façon de se vêtir, mais aussi à des préférences subjectives et à l’acclimatement.

C’est ainsi, en particulier, que des gens qui n’ont qu’une activité sédentaire très légère deviennent de plus en plus sensibles au refroidissement localisé lorsque la température de l’air descend au-dessous de 20 ou de 22 °C. Dans ces conditions, il faut que la vitesse de déplacement de l’air reste faible (inférieure à 0,2 m/s) et que des vêtements isolants supplémentaires couvrent les parties sensibles du corps (la tête, le cou, le dos et les chevilles, par exemple). Le travail assis à des températures inférieures à 20 °C nécessite un siège et un dossier isolants pour limiter le refroidissement localisé dû à la compression des vêtements.

Lorsque la température ambiante tombe au-dessous de 10 °C, la notion de confort est plus difficile à appliquer. Les asymétries thermiques deviennent «normales» (par exemple, le froid au visage et l’inhalation d’air froid). En dépit d’un équilibre thermique optimal du corps, ces asymétries peuvent donner une sensation d’inconfort et nécessiter un surcroît de chaleur pour l’éliminer. Le confort thermique dans le froid, contrairement aux conditions normales dans un local, peut impliquer une légère sensation de chaleur. Il convient de s’en souvenir lorsqu’on évalue la contrainte thermique froide à l’aide de l’indice IREQ.

La performance

L’exposition au froid et les réactions comportementales et physiologiques qu’elle provoque ont un impact sur la performance humaine de niveaux de complexité divers. Le tableau 42.14 présente un aperçu schématique des différents types d’effets prévisibles sur la performance que peut avoir une exposition à un froid modéré et extrême.

Comme mentionné précédemment, l’exposition au froid provoque distraction et refroidissement (voir figure 42.14). Ces deux facteurs ont un effet sur la performance, encore que l’importance de cet impact varie en fonction du type de tâche effectué.

La distraction influe surtout sur le comportement et sur les fonctions mentales, tandis que le refroidissement affecte plutôt la performance physique.

L’interaction complexe des réactions physiologiques et psychologiques (distraction, éveil) à l’exposition au froid n’est pas encore parfaitement comprise et demanderait de nouvelles recherches.

Le tableau 42.15 indique quelles sont les relations entre la performance physique et la température du corps. On part du principe que la performance physique est fortement dépendante de la température des tissus et qu’elle diminue lorsque la température des tissus vitaux et des organes baisse. C’est ainsi que la dextérité manuelle dépend fortement de la température des doigts et des mains, ainsi que de celle des muscles de l’avant-bras. Une grosse activité musculaire est peu affectée par la température de la surface, mais elle est très sensible à la température des muscles. Etant donné que certaines de ces températures sont interdépendantes (par exemple, la température du noyau corporel et celle des muscles), il est difficile de déterminer des relations directes.

L’aperçu général des effets de la température sur la performance donné aux tableaux 42.14 et 42.15 est nécessairement très schématique. Ces données devraient tout au plus servir de signal qu’une action est nécessaire, à savoir une évaluation précise des conditions de travail ou des mesures de prévention.

Un facteur important dans la diminution de la performance est le temps d’exposition. Plus l’exposition au froid est longue, plus son effet sur les tissus profonds et sur les fonctions neuromusculaires est important. En revanche, des facteurs tels que l’accoutumance ou l’expérience atténuent ces effets négatifs et restaurent dans une certaine mesure la capacité de travail.

La performance des mains

Le fonctionnement de la main est particulièrement sensible à l’exposition au froid. En raison de leur faible masse et de leur grande surface, les mains et les doigts perdent beaucoup de chaleur tout en conservant une température des tissus élevée (de 30 à 35 °C). C’est pourquoi ces températures élevées ne peuvent être maintenues que si la production interne de chaleur est importante et permet de conserver un fort débit sanguin dans les extrémités.

On peut réduire la déperdition de chaleur de la main par le port de gants adaptés. Cependant, de bons gants qui protègent du froid sont obligatoirement épais et volumineux et diminuent donc la dextérité et la fonctionnalité de la main. C’est pourquoi des mesures de protection passives ne suffisent pas à préserver la performance des mains dans des environnements froids. Tout au plus, peut-on limiter la perte de la performance par un compromis satisfaisant entre le choix des gants, la façon de travailler et les conditions d’exposition.

La fonctionnalité des mains et des doigts dépend beaucoup de la température locale des tissus (voir figure 42.16). Les mouvements des doigts deviennent moins précis, moins fins et moins rapides lorsque la température des tissus baisse de quelques degrés. Lorsque le refroidissement est plus profond et les températures plus basses, les fonctions manuelles les plus rudimentaires sont elles aussi perturbées. La fonctionnalité des mains l’est nettement lorsque la température de la peau des mains est d’environ 15 °C, et elle l’est gravement lorsque celle-ci est d’environ 6 à 8 °C, car à ce niveau, il se produit un blocage des fonctions des récepteurs sensoriels et thermiques de la peau. Suivant la dextérité exigée par la tâche à effectuer, il est parfois nécessaire de mesurer la température de la peau à différents endroits de la main et des doigts. La température de l’extrémité des doigts peut être inférieure de plus de 10 degrés à celle du dos de la main, dans certaines conditions d’exposition. La figure 42.17 indique quelques-unes des températures ayant certains effets sur les fonctions manuelles.

A en juger par les figures 42.16 et 42.17, il est évident que le froid a un effet prononcé sur les fonctions et sur la performance musculaire. Le refroidissement du tissu musculaire diminue le flux sanguin et ralentit certains processus neurologiques tels que la transmission des signaux nerveux et la fonction synaptique. En outre, la viscosité des tissus augmente et accroît la friction interne pendant le mouvement.

La force isométrique diminue de 2% et la force dynamique de 2 à 4% pour chaque degré de température musculaire en moins. En d’autres termes, le refroidissement diminue la force des muscles et plus encore les contractions dynamiques.

La capacité de travail physique

Comme indiqué précédemment, dans le froid, la performance musculaire diminue. Les fonctions musculaires étant perturbées, la capacité de travail physique est globalement réduite. L’un des facteurs qui contribue à réduire la capacité d’effort musculaire est l’augmentation des résistances circulatoires périphériques.

Une vasoconstriction prononcée augmente la circulation centrale, ce qui finit par provoquer une diurèse au froid et une élévation de la pression sanguine. Le refroidissement du noyau corporel peut également avoir un effet direct sur la contractilité du muscle cardiaque.

La capacité de travail, mesurée par la capacité d’effort maximal, diminue de 5 à 6% pour chaque degré de la température du noyau central en moins. Aussi, l’endurance peut-elle décroître rapidement par suite de la diminution de cette capacité maximale et de l’augmentation des besoins en énergie qu’exige le travail musculaire.

Les autres effets du froid

Les températures du corps

C’est la surface du corps qui est la plus sensible (mais aussi la plus tolérante) à une baisse de la température ambiante. La température cutanée peut tomber au-dessous de 0 °C en quelques secondes lorsque la peau est en contact avec un métal très froid. De même, la température des mains et des doigts peut baisser de plusieurs degrés en une minute en cas de vasoconstriction et de protection insuffisante. Lorsque la température cutanée est normale, les bras et les mains sont abondamment irrigués grâce aux dérivations artérioveineuses périphériques, ce qui crée de la chaleur et favorise la dextérité. Avec le refroidissement de la peau, ces dérivations se ferment, ce qui diminue de 10% l’irrigation dans les mains et dans les pieds. Les extrémités constituent 50% de la surface du corps et 30% de son volume. Le retour sanguin passe par les veines profondes proches des artères, et diminue donc la déperdition de chaleur suivant le principe du contre-courant.

Il ne se produit pas de vasoconstriction adrénergique dans la région de la tête et du cou, ce qu’il convient de garder à l’esprit en cas d’urgence pour éviter l’hypothermie. Un individu qui est tête nue peut perdre 50% ou plus de sa production de chaleur résiduelle à des températures inférieures à 0 °C.

Pour qu’il y ait hypothermie, c’est-à-dire une baisse de la température du noyau central, il faut une déperdition thermique élevée et persistante de l’ensemble du corps (Maclean et Emslie-Smith, 1977). C’est l’équilibre entre la production et la déperdition de chaleur qui détermine le taux de refroidissement, qu’il s’agisse d’un refroidissement de l’ensemble du corps ou d’un refroidissement localisé d’une des parties du corps. Les conditions nécessaires à cet équilibre thermique peuvent être analysées et estimées sur la base de l’indice IREQ. Le phénomène connu sous le nom de «réaction de Lewis» est une réaction au refroidissement localisé des parties saillantes du corps humain (les doigts, les orteils ou les oreilles, par exemple) qui mérite d’être signalée. Après avoir baissé de façon très marquée, la température des doigts augmente de plusieurs degrés (voir figure 42.18), et cette réaction se répète de façon cyclique. C’est une réaction très localisée, qui est plus prononcée à l’extrémité des doigts qu’à leur base et qui ne se produit pas dans la main. La réaction constatée à la paume de la main traduit très probablement la variation de la température du flux sanguin qui irrigue les doigts. Cette réaction peut être modifiée par des expositions répétées au froid (amplifiées), mais elle disparaît plus ou moins lorsqu’il y a refroidissement de l’ensemble du corps.

Le refroidissement progressif du corps provoque un certain nombre d’effets physiologiques et mentaux. Le tableau 42.16 présente certaines des réactions caractéristiques qui se produisent à différents niveaux de la température du noyau central.

Il y a hypothermie quand la température du corps tombe au-dessous de la normale. Toutefois, du point de vue thermique, le corps est composé de deux zones, l’écorce et le noyau central. La première est superficielle et sa température varie énormément selon le milieu dans lequel on se trouve. Le noyau central est composé des tissus plus profonds (le cerveau, le cœur, les poumons et la partie supérieure de l’abdomen, par exemple), et le corps lutte pour conserver une température du noyau central de 37 ± 2 °C. Lorsque la thermorégulation est inefficace et que la température du noyau central commence à diminuer, l’individu souffre du froid, mais n’est pas considéré dans un état d’hypothermie tant que la température du noyau central ne descend pas à 35 °C. Entre 35 et 32 °C, l’hypothermie est considérée comme faible; entre 32 et 28 °C, elle est modérée, et au-dessous de 28 °C, elle est grave (voir tableau 42.16)

Les effets physiologiques de la baisse de la température du noyau central

Lorsque la température du noyau central commence à diminuer, une intense vasoconstriction redirige le sang de l’écorce vers le noyau central et empêche donc la conduction de la chaleur du noyau à la peau. Afin de maintenir la température, le corps frissonne. Ce phénomène est souvent précédé d’une augmentation du tonus musculaire. Un frisson maximal peut multiplier le métabolisme énergétique par quatre à six, mais étant donné que les contractions involontaires fluctuent, ce taux n’est souvent que doublé. La pression sanguine, la fréquence cardiaque, le débit cardiaque et la fréquence respiratoire augmentent. La centralisation du volume sanguin provoque une diurèse osmolaire riche en sodium et en chlore principalement.

L’hyperexcitabilité du noyau auriculaire au premier stade de l’hypothermie provoque souvent une fibrillation auriculaire. A des températures plus basses, les extrasystoles ventriculaires deviennent courantes. Le décès intervient à 28 °C ou en deçà, et résulte le plus souvent de la fibrillation ventriculaire. Une asystolie peut également survenir.

L’hypothermie déprime le système nerveux central. La lassitude et l’apathie sont les premiers signes de la baisse de la température du noyau. Ces effets affectent le jugement et génèrent des comportements bizarres et une ataxie, et se terminent par la léthargie et le coma entre 30 et 28 °C.

La rapidité de la conduction nerveuse diminue à mesure que la température baisse. La dysarthrie, la maladresse et le trébuchement sont les manifestations cliniques de ce phénomène. Le froid affecte aussi les muscles et les articulations et gêne les fonctions manuelles. Il ralentit le temps de réaction et la coordination et augmente la fréquence des erreurs. La rigidité des muscles est observée même dans les cas de faible hypothermie. Lorsque la température du noyau est inférieure à 30 °C, l’activité physique est impossible.

Une exposition à un environnement anormalement froid est la condition de base de l’hypothermie. Les sujets très âgés ou très jeunes courent davantage de risques. Les personnes âgées dont les fonctions thermorégulatrices sont endommagées, ou les personnes dont la masse musculaire et la couche de graisse isolante sont réduites risquent davantage de souffrir d’hypothermie.

La classification

D’un point de vue pratique, la subdivision suivante des hypothermies est utile (voir aussi tableau 42.16):

• l’hypothermie accidentelle;
• l’hypothermie d’immersion aiguë;
• l’hypothermie d’épuisement subaiguë;
• l’hypothermie associée à un traumatisme;
• l’hypothermie chronique sans symptômes définis.

L’hypothermie d’immersion aiguë se produit lorsqu’une personne tombe dans de l’eau froide. L’eau a une conductivité thermique environ vingt-cinq fois supérieure à celle de l’air. Les troubles dus au froid sont si importants que la température du noyau central diminue en dépit d’une production de chaleur du corps maximale. L’hypothermie s’installe avant que la victime ne soit épuisée.

L’hypothermie d’épuisement subaiguë peut se produire chez tout travailleur se trouvant dans un environnement froid, ainsi que chez les skieurs, les alpinistes et les marcheurs en montagne. Dans cette forme d’hypothermie, l’activité musculaire maintient la température du corps tant que l’on dispose de sources d’énergie. Cependant, l’hypoglycémie met la victime en danger. Même une exposition à un froid relativement peu rigoureux peut suffire pour générer un refroidissement continu et provoquer des situations dangereuses.

L’hypothermie associée à un traumatisme est un signe de mauvais augure. Le blessé est souvent incapable de conserver sa chaleur corporelle et la déperdition thermique peut être accentuée par la perfusion de liquides froids et le retrait des vêtements. Les blessés en état de choc qui souffrent d’hypothermie ont un taux de mortalité nettement supérieur à celui des victimes normothermiques.

L’hypothermie chronique sans symptômes définis est souvent rencontrée chez les personnes âgées; elle est généralement associée à la malnutrition, à des vêtements mal adaptés et à une mobilité réduite. L’alcoolisme, l’abus de drogues et les maladies chroniques du métabolisme, ainsi que les maladies psychiatriques, contribuent à ce type d’hypothermie.

Le traitement précoce avant hospitalisation

Les premiers soins à apporter à une personne victime d’hypothermie consistent essentiellement à prévenir toute déperdition de chaleur supplémentaire. Lorsqu’elle est consciente, la personne devra être transportée à l’intérieur, ou du moins à l’abri. On lui retirera ses vêtements mouillés et on essayera de l’isoler autant que possible. Il est indispensable qu’elle reste allongée, la tête couverte.

Les patients souffrant d’hypothermie d’immersion aiguë nécessitent un traitement tout à fait différent de celui des victimes d’hypothermie d’épuisement subaiguë. Le cas d’une victime d’une immersion est souvent moins grave. La baisse de température du noyau central se produit bien avant que son corps ne soit épuisé, et sa capacité de production de chaleur reste intacte. On traitera donc cette personne en la plongeant rapidement dans un bain. Si l’on ne dispose pas de baignoire, on lui mettra les pieds et les mains dans de l’eau chaude. La chaleur localisée ouvre les dérivations artérioveineuses, augmente rapidement la circulation du sang dans les extrémités et favorise le processus de réchauffement.

En cas d’hypothermie d’épuisement, en revanche, la victime est dans un état beaucoup plus grave. Ses réserves caloriques sont consommées, son équilibre électrolytique est perturbé et, surtout, elle est déshydratée. La diurèse due au froid commence immédiatement après l’exposition; la lutte contre le froid et le vent exagèrent la sudation, mais la victime n’a pas soif et ne perçoit pas ces symptômes dans un environnement froid et sec. Il ne faut jamais réchauffer rapidement sur place un patient qui souffre d’hypothermie d’épuisement, car l’on risque de provoquer un choc hypovolémique. En règle générale, il vaut mieux ne pas réchauffer activement le patient sur place ou pendant le transport à l’hôpital. Un état prolongé d’hypothermie stabilisée vaut mieux que des efforts enthousiastes pour réchauffer le patient dans des circonstances où l’on ne pourra pas gérer les complications éventuelles. On veillera toujours à manipuler le patient avec précaution afin de limiter le plus possible les risques de fibrillation ventriculaire.

Même un personnel médical formé a souvent du mal à déterminer si un individu en hypothermie est vivant ou non. Le collapsus cardio-vasculaire apparent peut en réalité n’être qu’un débit cardiaque déprimé. Il sera souvent nécessaire de palper ou d’ausculter la victime pendant au moins une minute pour détecter des pulsations spontanées.

La décision de procéder ou non à une réanimation cardio-pulmonaire (RCP) est difficile à prendre sur place. S’il n’y a aucun signe de vie, la RCP est contre-indiquée. Les massages cardiaques effectués prématurément peuvent provoquer une fibrillation ventriculaire. Cependant, on procédera aussitôt à une RCP si l’on est témoin d’un arrêt cardiaque et si la situation permet de le faire de manière raisonnable et continue.

La santé et l’exposition au froid

Toute personne en bonne santé ayant des vêtements et un équipement appropriés et travaillant selon une organisation bien adaptée à sa tâche ne court aucun risque pour sa santé, même s’il fait très froid. Reste à savoir si une exposition au froid de longue durée, lorsqu’on vit dans des climats froids, implique ou non des risques pour la santé. Pour les personnes qui ont des problèmes de santé, la situation est tout à fait différente et une exposition au froid peut présenter des difficultés pour elles. Dans certaines situations, une exposition au froid ou à des facteurs liés au froid, ou lorsque le froid est associé à d’autres facteurs, peut présenter des risques pour la santé, notamment en cas de danger ou d’accident. Dans les régions reculées, où les communications avec un responsable sont difficiles ou impossibles, les travailleurs doivent pouvoir décider eux-mêmes si la situation présente un risque pour leur santé, auquel cas ils doivent prendre toutes les précautions qu’exige leur sécurité ou arrêter le travail.

Dans les régions arctiques, le climat et d’autres facteurs peuvent être si rigoureux que d’autres mesures doivent être prises.

Les maladies infectieuses . Les maladies infectieuses ne sont pas liées au froid. Les maladies endémiques surviennent dans les régions arctiques et subarctiques. Toute maladie infectieuse ponctuelle ou chronique exige l’interruption de l’exposition au froid et du travail pénible.

Le rhume banal, sans fièvre ni symptômes généraux, ne rend pas dangereux le travail dans le froid. Toutefois, la situation est différente pour les individus qui souffrent de maladies complexes telles que asthme, bronchite ou problèmes cardio-vasculaires; il est recommandé de les faire travailler à l’intérieur et au chaud pendant la saison froide. Il en est de même en cas de rhume avec fièvre, de forte toux, de douleurs musculaires et lorsque l’état général est mauvais.

Asthme et bronchite sont plus fréquents dans les régions froides. Une exposition à l’air froid en accentue souvent les symptômes. Un changement de traitement peut les atténuer pendant la saison froide. Certains individus peuvent également être aidés par des aérosols.

Les personnes qui souffrent d’asthme ou de maladies cardio-vasculaires peuvent réagir à l’inhalation d’air froid par une bronchoconstriction et des vasospasmes. On a constaté que certains athlètes qui s’entraînaient très intensivement plusieurs heures par jour dans les climats froids développaient des symptômes asthmatiques. On ne sait pas encore avec certitude si le refroidissement prolongé de l’appareil pulmonaire en est la principale explication. Il existe maintenant sur le marché des masques spéciaux et légers qui font office d’échangeur de chaleur et conservent donc l’énergie et l’humidité de l’air ventilé.

Il existe une forme endémique de maladie chronique dite du «poumon esquimau» qui est caractéristique des chasseurs et des trappeurs esquimaux exposés à un froid extrême et qui doivent fournir un travail très dur pendant de longues périodes. Elle provoque une hypertension pulmonaire progressive qui se termine souvent par une insuffisance cardiaque droite.

Les problèmes cardio-vasculaires . L’exposition au froid a un effet considérable sur le système cardio-vasculaire. La noradrénaline déchargée par les terminaisons nerveuses sympathiques augmente le débit et le rythme cardiaques. Souvent, les douleurs dues à l’angine de poitrine empirent dans les environnements froids et le risque d’infarctus augmente, notamment si l’on effectue un travail pénible. Le froid augmente la pression sanguine et le risque d’hémorragie cérébrale. Il faut donc avertir les personnes à risque qu’elles doivent limiter la durée des travaux pénibles dans le froid.

On observe souvent un accroissement de la mortalité pendant l’hiver. L’une des raisons en est peut être l’augmentation du travail du cœur qui favorise l’arythmie chez les personnes sensibles. On observe aussi que l’hématocrite augmente pendant la saison froide, ce qui accroît la viscosité du sang, qui circule donc plus difficilement. Enfin, par temps froid, les gens sont obligés d’effectuer des travaux soudains et pénibles, tels que de dégager les accès, marcher dans la neige épaisse, ou risquer de glisser, etc.

Les problèmes métaboliques . Les cas de diabète sucré sont souvent plus fréquents dans les régions froides du monde. Même un diabète simple, surtout lorsqu’il est traité à l’insuline, peut rendre impossible tout travail en plein air dans les régions reculées. L’arthériosclérose périphérique prématurée rend les personnes plus sensibles au froid et augmente le risque de gelures locales.

Les personnes dont les fonctions thyroïdiennes sont altérées peuvent développer rapidement une hypothermie par manque d’hormone thermogénique, tandis que les personnes hyperthyroïdiennes supportent bien le froid, même légèrement vêtues.

Toute personne souffrant de maladies de ce genre doit bénéficier d’une attention accrue de la part du personnel médical et être informée de son problème.

Les problèmes des muscles et du squelette. En soi, le froid n’est pas censé affecter le système musculaire et le squelette, pas même sous forme de rhumatismes. En revanche, le travail dans le froid est fréquemment très exigeant pour les muscles, les tendons, les articulations et la colonne vertébrale en raison de la forte charge qu’implique bien souvent ce type de travail. La température des articulations diminue plus rapidement que celle des muscles. Lorsqu’elles sont froides, les articulations se raidissent, car la résistance au mouvement est accrue en raison de l’augmentation de la viscosité du liquide synovial. Le froid diminue l’intensité et la durée des contractions musculaires. Associé à un travail pénible ou à une surcharge localisée, il augmente le risque de blessure. En outre, les vêtements de protection gênent parfois la capacité de contrôle des mouvements du corps et accroissent donc les risques.

L’arthrite de la main est un problème spécial. On soupçonne qu’une exposition fréquente au froid donne de l’arthrite, sans pour autant en avoir pour l’instant la preuve scientifique. L’arthrite diminue la fonctionnalité des mains dans le froid et provoque des douleurs et de l’inconfort.

Les cryopathies. Les cryopathies sont des troubles qui apparaissent chez les personnes hypersensibles au froid. Les symptômes sont variables et peuvent concerner le système vasculaire, le sang, les tissus conjonctifs, les «allergies» et autres.

Certaines personnes souffrent du syndrome des doigts blancs. Lorsque les doigts sont exposés au froid, des taches blanches se forment sur la peau, accompagnées d’une sensation de froid, d’une diminution de la fonctionnalité et de douleurs. Les femmes sont plus touchées que les hommes, ainsi que les fumeurs et les travailleurs qui utilisent des outils vibrants ou encore les conducteurs de motoneige. Ces symptômes peuvent être très pénibles et rendre le travail impossible, même lorsque l’exposition au froid est modérée. Certains médicaments peuvent aussi aggraver ces symptômes.

L’urticaire due au froid , provoquée par des cellules ou la sensibilisation des mastocytes, apparaît comme un érythème irritant des parties de la peau exposées au froid. Si l’exposition s’arrête, les symptômes disparaissent généralement en une heure. Il est rare que la maladie se complique et présente des symptômes généraux et plus inquiétants. S’il en est ainsi, ou si l’urticaire est elle-même trop pénible, le patient doit éviter toute exposition au froid de quelque nature que ce soit.

L’acrocyanose se manifeste par une modification de la couleur de la peau pouvant aller jusqu’à la cyanose après l’exposition au froid. D’autres symptômes peuvent aussi se manifester, tels qu’un dysfonctionnement de la main et des doigts dans la zone acrocyanotique. Ces symptômes sont très courants et il est possible de les réduire dans des proportions acceptables en limitant l’exposition au froid (grâce à des vêtements appropriés, notamment) ou en réduisant l’usage de la nicotine.

Le stress psychologique . L’exposition au froid, surtout lorsqu’elle est associée aux facteurs inhérents au froid et à un éloignement, stressent l’individu non seulement physiologiquement, mais aussi psychologiquement. Pendant le travail dans des climats froids, par mauvais temps, dans des endroits reculés et parfois dans des situations potentiellement dangereuses, le stress psychologique peut perturber ou même détériorer les fonctions psychologiques de l’individu, au point que le travail peut devenir dangereux.

Le tabac à fumer et à priser . Que le tabac soit fumé ou prisé, les effets nocifs à long terme du tabagisme sont bien connus. La nicotine augmente la vasoconstriction périphérique, réduit la dextérité et augmente le risque de lésions par le froid.

L’alcool . L’absorption d’alcool donne une agréable sensation de chaleur et on a tendance à penser qu’il inhibe la vasoconstriction due au froid. Pourtant, des études expérimentales sur l’humain pour des expositions au froid relativement brèves ont montré que l’alcool ne modifie guère l’équilibre thermique. Les frissons sont plus faibles et, en cas d’effort physique important, la déperdition de chaleur devient évidente. On sait que l’alcool est un important facteur de décès pour cause d’hypothermie en zone urbaine. Il donne un sentiment de bravade et influence le jugement, amenant l’intéressé à négliger les mesures prophylactiques.

La grossesse . Pendant la grossesse, les femmes ne sont pas plus sensibles au froid. Elles peuvent au contraire y être moins, en raison de l’augmentation du métabolisme. Les facteurs de risque pendant la grossesse sont ceux que présente le froid en général, tels que les risques de chutes, la maladresse due à des vêtements encombrants, les charges lourdes à soulever, les risques de glissades ou les postures difficiles pendant le travail. Il incombe au système de santé, à la société et à l’employeur d’accorder une attention particulière à la femme enceinte qui travaille dans le froid.

La pharmacologie et le froid

Les effets secondaires nocifs des médicaments pendant une exposition au froid peuvent être de modifier l’équilibre thermique (général ou local), ou l’action du médicament. Tant que le travailleur conserve une température corporelle normale, la plupart des médicaments prescrits n’ont pas d’effet sur sa performance. Cependant, les tranquillisants (barbituriques, benzodiazépines, phéntothiazines, ainsi que les antidépresseurs cycliques, par exemple) peuvent influer sur la vigilance. En cas de danger, les mécanismes de défense contre l’hypothermie risquent de mal fonctionner et le sujet peut perdre conscience du risque qu’il court.

Les bêta-bloquants provoquent une vasoconstriction périphérique et diminuent la tolérance au froid. Lorsqu’une personne a besoin de médicaments et qu’elle travaille dans le froid, il y a lieu de veiller aux effets secondaires de ces médicaments.

Par contre, aucun médicament ni aucune autre substance bue, mangée ou absorbée de quelque manière que ce soit par le corps humain ne se sont avérés capables d’augmenter la production normale de chaleur, notamment en cas d’urgence lorsqu’il y a risque d’hypothermie ou de lésion due au froid.

La surveillance médicale

Les risques pour la santé que présentent les pathologies, les accidents, les traumatismes ou les autres facteurs liés au froid sont encore mal connus. L’état de santé et les capacités varient beaucoup d’un individu à l’autre et il faut y accorder la plus grande attention. Comme on l’a vu, certaines maladies, certains médicaments et divers autres facteurs peuvent faire qu’une personne sera plus sensible qu’une autre aux effets d’une exposition au froid. Toute procédure d’embauche devrait comprendre un contrôle de l’état de santé, qui devrait être ensuite régulièrement répété pour tout le personnel. Le tableau 42.17 décrit les facteurs à contrôler pour différents types de travail dans le froid.

On a constaté qu’il existe différents types d’acclimatement à une exposition prolongée au froid. Une meilleure circulation du sang dans la main et les doigts permet une température plus élevée des tissus et une vasodilatation au froid plus importante (voir tableau 42.18). La performance manuelle est donc mieux conservée lorsque la main est exposée au froid de façon répétée.

Les personnes qui travaillent dans le froid devraient recevoir une formation de base aux problèmes spécifiques du froid. Elles devraient être informées sur les réactions physiologiques et subjectives, les aspects sanitaires, les risques d’accidents et les mesures de protection, notamment en ce qui concerne les vêtements et les premiers secours, et elles devraient être formées progressivement aux tâches qui leur sont demandées. Ce n’est qu’au bout d’un certain temps (de plusieurs jours à plusieurs semaines) qu’elles pourront travailler des heures entières dans des conditions extrêmes. Le tableau 42.18 contient un certain nombre de recommandations sur le contenu des programmes d’adaptation à différents types de travaux dans le froid.

Par formation d’initiation, il faut entendre éducation et information sur les problèmes spécifiques du froid. La déclaration et l’analyse des accidents et des lésions sont les meilleures bases de tout effort de prévention. Il est conseillé de dispenser une formation aux premiers soins sous forme de cours pour l’ensemble du personnel, tout en proposant des cours plus approfondis à certains groupes de travailleurs particuliers. Les mesures de protection devraient naturellement faire partie de ce programme de formation. Elles sont abordées dans les sections suivantes. La formation aux techniques de survie est importante pour le travail dans les régions arctiques et subarctiques, mais aussi dans d’autres régions reculées.

La prévention technique

Les principes généraux

Vu la complexité des facteurs qui déterminent l’équilibre thermique de l’être humain et les variations considérables que l’on constate d’un individu à l’autre, il est difficile de définir les températures critiques pour un travail soutenu. Les températures qui sont données à la figure 42.19 ne doivent être considérées que comme des seuils au-dessous desquels différentes mesures sont à prendre pour améliorer les conditions de travail. A une température inférieure à celles mentionnées dans la figure 42.19, il y aura lieu de contrôler et d’évaluer les expositions au froid. On verra plus loin dans le présent chapitre quelles sont les techniques de détermination des contraintes thermiques froides et les conseils à suivre en ce qui concerne les durées limites d’exposition. On y part du principe que les travailleurs disposent de la meilleure protection possible des mains, des pieds et du corps (vêtements). Si cette protection est insuffisante, il est probable que le refroidissement du corps commencera à des températures beaucoup plus élevées.

Les tableaux 42.19 et 42.20 répertorient les mesures de protection et de prévention qui peuvent être appliquées à la plupart des types de travaux dans le froid. Une planification et des prévisions rigoureuses peuvent éviter beaucoup de travail inutile. Les exemples donnés ne sont que des conseils et le choix qui sera fait des vêtements, des équipements et des méthodes de travail devra être laissé aux personnes concernées. Ce n’est que par une intégration attentive et intelligente des comportements aux impératifs de l’environnement réel que des conditions de travail sûres et efficaces pourront être assurées dans le froid.

En dessous de –12 °C de température équivalente «Wind Chill» (voir plus loin l’article «Les indices et les normes relatifs au froid»), les travailleurs doivent faire l’objet d’une attention constante. Une grande partie des mesures figurant au tableau 42.18 sont alors applicables. Plus la température baisse, plus il est important d’informer les travailleurs sur les procédures de sécurité et de protection de la santé.

La conception des lieux de travail

Les lieux de travail devraient être abrités du vent et la vitesse de déplacement de l’air ne devrait pas dépasser 1 m/s. Le cas échéant, des vêtements de protection contre le vent seront à prévoir. Un système de protection des yeux devrait être fourni dans certaines circonstances particulières, lorsqu’il y a du soleil et que le sol est couvert de neige. Une surveillance médicale est recommandée pour les personnes qui travaillent constamment dans des températures inférieures à –18 °C. Les recommandations concernant les lieux de travail conseillent notamment:

• de prévoir un thermomètre approprié dès que la température est inférieure à 16 °C;
• de contrôler la vitesse de l’air à l’intérieur des locaux au moins toutes les 4 heures;
• pour le travail en plein air, de mesurer la vitesse du vent et la température de l’air lorsqu’elle est inférieure à –1 °C;
• de déterminer la température équivalente «Wind Chill» pour diverses combinaisons du vent et de la température de l’air.

La plupart des recommandations qui figurent dans les tableaux 42.19 et 42.20 sont pragmatiques et d’application simple.

Les vêtements sont le meilleur moyen d’aménagement individuel des conditions de travail. La méthode consistant à superposer plusieurs couches de vêtements est une solution plus souple qu’un seul vêtement jouant le rôle de plusieurs couches. En fin de compte, ce sont les besoins spécifiques du travailleur qui doivent déterminer ce qui lui convient le mieux. Les vêtements protègent du refroidissement, mais un excès de vêtements pose certains problèmes dans les environnements froids, comme l’ont montré les récits d’expéditions dans le froid extrême de l’Arctique. Trop de vêtements provoque très vite une sudation abondante, qui s’accumule dans les couches des habits. Pendant les périodes de faible activité, la déperdition de chaleur corporelle augmente lorsque les vêtements humides sèchent. La meilleure mesure de prévention consiste à contrôler et limiter la sudation par un choix de vêtements adapté en fonction des changements de la cadence du travail et des conditions climatiques. Il n’existe pas de tissu qui soit capable d’absorber de grandes quantités de sueur tout en restant confortable et en conservant ses qualités d’isolation. La laine reste protectrice et plus ou moins sèche même si elle absorbe une partie de l’humidité, mais si la sueur est abondante et se condense, elle pose les mêmes problèmes que d’autres tissus. L’humidité libère une certaine quantité de chaleur et peut contribuer à la conservation de la chaleur. Cependant, lorsque le vêtement de laine sèche sur le corps, le processus s’inverse et, comme on l’a vu précédemment, la personne se refroidit inévitablement.

Avec les technologies textiles modernes, on dispose de nombreux matériaux et tissus nouveaux pour la fabrication des vêtements. Il existe maintenant des vêtements qui associent l’étanchéité à l’eau à une bonne perméabilité à la vapeur d’eau, ou qui offrent une bonne isolation sans être ni lourds ni épais. Pourtant, il est essentiel de choisir des vêtements qui garantissent absolument certaines propriétés et fonctions. On trouve de nombreux produits qui essaient d’imiter les produits originaux plus coûteux. Certains sont de si mauvaise qualité qu’il peut même être dangereux de les utiliser.

La protection contre le froid dépend principalement de la valeur d’isolation thermique de l’ensemble des vêtements (valeur clo). Cependant, des propriétés telles que leur perméabilité à l’air et à la vapeur et l’étanchéité à l’eau, en particulier de la couche externe, sont des facteurs essentiels pour la protection contre le froid. Plusieurs normes internationales et des tests permettent de mesurer et de classer ces propriétés. De même, les propriétés thermo-isolantes des gants et des chaussures peuvent être testées à l’aide de normes internationales telles que les normes EN 511 et EN 342 (CEN, 1992, 1995).

Le travail en plein air dans le froid

Les problèmes que pose le travail en plein air dans le froid découlent de l’ensemble des facteurs qui peuvent provoquer des contraintes thermiques froides. La combinaison du vent et d’une température de l’air très basse augmente de manière significative les risques de refroidissement. Ce problème est à considérer en termes d’organisation du travail, de protection des lieux de travail et d’habillement. Les précipitations dans l’air, sous forme de neige ou de pluie, ou au sol, exigent certaines adaptations. Les variations du temps en hiver obligent les travailleurs à prévoir, emporter et utiliser des vêtements et des équipements supplémentaires.

Une grande partie des problèmes que pose le travail en plein air tient aux différences parfois importantes dans les activités et la température pendant un même poste de travail. Aucune tenue ne peut à elle seule faire face à de telles variations. Aussi faut-il souvent changer de vêtements ou les adapter, faute de quoi on risque un refroidissement en raison d’une protection insuffisante ou, au contraire, d’une sudation et d’un échauffement dus à l’excès de vêtements. Dans ce dernier cas, la plus grande partie de cette chaleur se condense ou est absorbée par les vêtements. Pendant les périodes de repos et de faible activité, les vêtements mouillés représentent un risque potentiel, puisque pour sécher, ils utilisent la chaleur du corps.

Les mesures de protection à prévoir pour le travail en plein air consistent notamment à organiser des régimes travail-repos comportant des pauses dans des abris chauffés ou dans des cabanes. Les tâches sédentaires peuvent être effectuées à l’abri du vent et des précipitations dans des tentes avec ou sans chauffage d’appoint. Des systèmes de chauffage à infrarouge ou à gaz peuvent être utilisés pour certaines tâches. Des pièces peuvent être fabriquées à l’avance à l’intérieur. Au-dessous de 0 °C, la température régnant sur le lieu de travail devrait être contrôlée régulièrement, ainsi que les conditions météorologiques. Des règles claires doivent être établies sur les procédures à appliquer lorsque ces conditions deviennent très difficiles. Des températures limites seront fixées et éventuellement corrigées en fonction du vent (indice «Wind Chill») et un programme d’action devrait être prévu en fonction de ces limites.

Le travail dans les chambres froides

Les aliments surgelés doivent être stockés et transportés à des températures ambiantes très basses (–20 ºC). Le travail en entrepôts réfrigérés se pratique dans la plupart des régions du monde. Ce type d’exposition à un froid artificiel a pour caractéristique que la température est constante et contrôlée. Le travail se fait en continu, ou plus souvent, par intermittence, et les travailleurs passent donc d’une température froide ou tempérée à des températures chaudes lorsqu’ils sortent de l’entrepôt.

Tant que le travail demande un certain effort physique, l’équilibre thermique peut être conservé grâce à des vêtements de protection adaptés. Les problèmes particuliers des mains et des pieds imposent souvent des pauses régulières, toutes les 90 minutes à 2 heures. La pause doit être assez longue pour que le travailleur puisse se réchauffer (20 minutes).

La manutention manuelle des aliments surgelés exige le port de gants de protection suffisamment isolants (en particulier pour la paume). Les spécifications et les tests des gants de protection contre le froid figurent dans la norme européenne EN 511, décrite plus en détail dans l’article «Les indices et les normes relatifs au froid», à la fin du présent chapitre. Les chauffages ponctuels (radiateurs à infrarouges, par exemple) placés au-dessus des postes de travail où s’effectuent les tâches sédentaires améliorent l’équilibre thermique.

Une grande partie du travail en chambre froide s’effectue avec des chariots à fourche. La conduite de ces véhicules qui sont souvent ouverts crée un courant d’air qui, associé au froid, accroît le refroidissement du corps. De plus, ce travail est en lui-même relativement aisé et ne produit qu’une faible chaleur métabolique. Par conséquent, les vêtements doivent assurer une assez forte isolation (environ 4 clo), ce qui n’est pas le cas de la plupart des combinaisons de travail actuelles. Les conducteurs de chariot prennent froid, à commencer par les pieds et les mains, et leur temps d’exposition au froid doit être limité. Suivant les vêtements de protection dont on dispose, il convient d’organiser les programmes de travail en alternant travail au froid et temps de repos à température normale. Une mesure simple qui peut améliorer l’équilibre thermique consiste à installer un siège chauffant sur le chariot. On peut ainsi prolonger le temps de travail dans le froid et prévenir le refroidissement localisé du siège et du dos. L’utilisation de cabines chauffées est une autre solution plus complexe et plus coûteuse.

Les pays chauds posent des problèmes particuliers, car le travailleur en entrepôt réfrigéré, en général le conducteur du chariot, est exposé alternativement à un froid de –30 °C et à la chaleur (+30 °C). Lorsque les expositions à chacune de ces deux températures sont très courtes (4 à 5 minutes), il n’est pas facile de trouver des vêtements adaptés; ils risquent d’être trop chauds pour la phase de travail à l’extérieur et trop légers pour le travail dans l’entrepôt. Les chariots à cabines peuvent être une solution, une fois résolu le problème de condensation sur les vitres. Un programme de pauses est à établir en fonction des tâches à effectuer et des moyens de protection disponibles.

Sur les lieux de travail au frais, dans le secteur des aliments frais par exemple, la température de l’air se situe entre –2 et –16 °C selon le type d’activité. On y trouve parfois une forte humidité relative qui provoque une condensation aux endroits froids et dépose de l’humidité ou de l’eau sur les sols. Le risque de glissade est important dans ce type de locaux. On peut pallier ce problème par une bonne hygiène et un nettoyage régulier qui réduira l’humidité relative.

La vitesse de déplacement de l’air aux postes de travail est souvent trop élevée, amenant les travailleurs à se plaindre de courants d’air. Le problème peut souvent être résolu en changeant ou en réglant les arrivées de l’air froid ou en réaménageant les postes de travail. Les réserves de marchandises surgelées ou froides situées près des postes de travail peuvent contribuer à l’impression de courants d’air du fait de l’augmentation de l’échange de chaleur par rayonnement. Les vêtements doivent être choisis sur la base d’une évaluation des besoins, suivant la méthode IREQ. En outre, ils doivent être conçus pour assurer une protection contre les courants d’air localisés, contre l’humidité et l’eau. Les consignes d’hygiène pour la manipulation des produits alimentaires imposent certaines restrictions pour la conception et le type de vêtements à utiliser (notamment leur surface externe). Une tenue adaptée doit prévoir des sous-vêtements, des couches intermédiaires isolantes et une couche externe de façon à constituer un ensemble fonctionnel et suffisamment protecteur. Le port d’un chapeau est souvent exigé pour des raisons d’hygiène. Cependant, ces chapeaux consistent souvent en une casquette en papier qui n’offre aucune protection contre le froid. De même, les chaussures sont généralement de simples sandales ou des souliers légers, à faible pouvoir d’isolation. Chapeaux et chaussures devraient être conçus pour conserver la chaleur de ces parties du corps et contribuer à améliorer l’équilibre thermique général.

L’un des problèmes propres à de nombreux lieux de travail au frais est celui de maintenir la dextérité manuelle. Les mains et les doigts se refroidissent rapidement lorsque l’activité musculaire est faible ou modérée. Les gants améliorent la protection, mais nuisent à la dextérité. Un équilibre est à trouver entre ces deux impératifs. Pour couper de la viande, il faut souvent un gant en métal. Un gant fin en textile porté sous le gant de métal peut réduire l’effet de refroidissement et améliorer le confort. Ces gants peuvent suffire pour de nombreux usages. Pour prévenir le refroidissement des mains, on peut aussi isoler les poignées des outils et des équipements ou prévoir un chauffage ponctuel (des radiateurs à infrarouges, par exemple). Il existe sur le marché des gants chauffés à l’électricité, mais leur ergonomie est souvent médiocre et la capacité des batteries de chauffage est insuffisante.

L’exposition à l’eau froide

Lorsque le corps est immergé dans l’eau, il peut perdre une grande quantité de chaleur en très peu de temps, ce qui constitue un très grand risque. La conductivité thermique de l’eau est plus de vingt-cinq fois supérieure à celle de l’air et, dans de nombreux cas d’exposition, la capacité de l’eau entourant le corps à absorber de la chaleur est réellement infinie.

La température de neutralité de l’eau se situe entre 32 et 33 °C, et à des températures plus basses, le corps réagit au froid par une vasoconstriction et des frissons. De longues expositions dans l’eau à des températures se situant entre 25 et 30 °C provoquent un refroidissement du corps et une hypothermie progressive. Naturellement, cette réaction est d’autant plus forte que la température de l’eau est basse.

Une exposition à l’eau froide est fréquente en cas d’accidents en mer ou dans la pratique des sports aquatiques quels qu’ils soient. Mais on risque également une hypothermie d’immersion à l’occasion de diverses activités professionnelles telles que la plongée sous-marine, la pêche, la navigation et toute autre activité en mer.

Les naufragés sont parfois contraints d’entrer dans l’eau froide. Leur protection peut se limiter à des vêtements fins ou consister en combinaisons de plongée. Les gilets de sauvetage sont toujours obligatoires à bord des bateaux. Ils doivent être munis d’un collier pour réduire la déperdition thermique par la tête, lorsque les victimes sont inconscientes. L’équipement du bateau, l’efficacité des procédures d’urgence et le comportement de l’équipage et des passagers sont des facteurs déterminants pour le succès du sauvetage et les conditions d’exposition qui en découlent.

Les plongeurs pénètrent régulièrement dans des eaux froides. La plupart du temps, la température des eaux où s’effectuent les plongées pour des besoins professionnels est froide, souvent inférieure à 10 °C. Toute immersion prolongée dans ces eaux froides exige le port de combinaisons de plongée thermiquement isolées.

La déperdition de chaleur . L’échange thermique dans l’eau peut être considéré comme un simple flux de chaleur entre deux gradients de température, un gradient interne, du noyau interne à la peau, et un gradient externe, de la surface de la peau à l’eau environnante. La déperdition de chaleur de la surface du corps peut être décrite comme suit:

C_W étant le flux de déperdition de chaleur par convection (W), h_c le coefficient de transfert de chaleur par convection (W/m² °C), T_sk la température moyenne de la peau (°C), T_W la température de l’eau (°C) et A_D la surface du corps. Les petites déperditions thermiques par la respiration et les parties non immergées (telles que la tête) sont négligeables (voir ci-dessous la section sur la plongée).

La valeur de h_c est comprise entre 100 à 600 W/m² °C. La valeur la plus faible s’applique à l’eau calme. Les turbulences, qu’elles soient dues aux mouvements de natation ou au flux de l’eau, doublent ou triplent le coefficient de convection. On comprend facilement que le corps, s’il n’est pas protégé, puisse subir une déperdition de chaleur considérable dans l’eau froide, et que cette déperdition puisse être supérieure à la chaleur produite même en cas d’exercice intense. En fait, dans la plupart des cas, toute personne (habillée ou non) qui tombe dans de l’eau froide économise davantage de chaleur en restant immobile qu’en nageant.

La déperdition de chaleur dans l’eau peut être réduite de manière significative grâce au port de combinaisons de protection spéciales.

L’immersion . Lorsqu’il descend à plusieurs centaines de mètres de profondeur, le plongeur doit être protégé des effets de la pression (un ATA ou 0,1 MPa/10 m) et du froid. L’inspiration d’air froid (ou d’un mélange de gaz froid composé d’hélium et d’oxygène) draine la chaleur corporelle à l’extérieur des tissus des poumons. Cette déperdition de chaleur directe du noyau central est importante en cas de forte pression et peut facilement atteindre des valeurs supérieures à la production de chaleur métabolique du corps au repos. L’organisme humain perçoit mal ce phénomène. On peut atteindre des températures internes dangereusement basses sans frissons si la surface du corps est chaude. Pour les travaux réalisés au large, le plongeur doit disposer d’une source de chaleur supplémentaire dans sa combinaison, mais aussi dans son appareil respiratoire, pour compenser l’importante déperdition thermique par convection pulmonaire. En cas de plongée profonde, la zone de confort est mince, et l’eau doit être plus chaude en profondeur qu’en surface: de 30 à 32 °C à 20 à 30 ATA (2 à 3 MPa) et de 32 à 34 °C jusqu’à 50 ATA (5 MPa).

Les facteurs physiologiques . L’immersion dans les eaux froides provoque un stimulus respiratoire brutal et intense. La réaction initiale comprend un «hoquet inspiratoire», une hyperventilation, une tachycardie, une vasoconstriction périphérique et une hypertension. Une apnée inspiratoire de quelques secondes est suivie d’une augmentation de la ventilation. La réaction est presque impossible à contrôler volontairement. Aussi, la personne risque-t-elle facilement d’inhaler de l’eau si la mer est mauvaise et si le corps est submergé. Les premières secondes de l’exposition à une eau très froide sont donc dangereuses et l’on peut se noyer brutalement. Une immersion lente et une protection adaptée du corps réduisent la réaction et permettent de mieux contrôler la respiration. La réaction s’estompe petit à petit et, en général, la respiration normale se rétablit en quelques minutes.

La vitesse de déperdition thermique à la surface de la peau accentue l’importance des mécanismes internes (physiologiques et constitutionnels) pour réduire le flux de chaleur du noyau central à la peau. La vasoconstriction limite le flux de sang dans les extrémités et conserve la chaleur centrale. L’exercice augmente le flux du sang dans les extrémités et, associé à l’augmentation de la convection externe, il peut en fait accélérer la déperdition thermique malgré l’importance de la thermogenèse.

Au bout de 5 à 10 minutes dans une eau très froide, la température des extrémités baisse rapidement. Les fonctions neuromusculaires se détériorent et la faculté de coordonner et de contrôler ses muscles se dégrade. La qualité de la natation peut être gravement perturbée, si bien qu’au large, on est très vite en danger.

La taille de la personne est un autre facteur important. Dans les mêmes conditions, un individu de grande taille qui a une surface corporelle plus grande perd davantage de chaleur qu’une personne petite. Cependant, sa masse corporelle étant relativement plus grande, ce phénomène est compensé de deux façons. Le taux de production de chaleur métabolique augmente proportionnellement à la surface du corps, et le contenu calorique du corps à une température corporelle donnée est supérieur. Ce dernier facteur freine considérablement la déperdition thermique et la température du noyau central baisse moins vite. Les enfants courent davantage ce risque que les adultes.

Le facteur de loin le plus important est la teneur du corps en graisse, en particulier l’épaisseur de la graisse sous-cutanée. Le tissu adipeux est plus isolant que les autres tissus et il est contourné par une grande partie de la circulation périphérique. Une fois que la vasoconstriction s’est produite, la couche de graisse sous-cutanée agit comme une couche isolante supplémentaire. Les femmes ont en général davantage de graisse sous-cutanée que les hommes et elles perdent moins de chaleur dans les mêmes conditions. De la même manière, les personnes grasses sont mieux loties que les maigres.

La protection individuelle . Comme on l’a déjà mentionné, un séjour prolongé dans des eaux froides ou tempérées exige une isolation externe supplémentaire sous la forme de combinaisons de plongée, de combinaisons d’immersion ou de tout autre équipement analogue. La combinaison de mousse néoprène mouillée isole grâce à l’épaisseur du matériau (mousse cellulaire dense) et grâce à la «fuite» relativement contrôlée de l’eau vers le microclimat cutané. C’est ce phénomène qui réchauffe cette eau et augmente la température de la peau. Il existe des combinaisons de différentes épaisseurs qui sont plus ou moins isolantes. En profondeur, une combinaison mouillée se comprime et perd donc une grande partie de ses qualités d’isolation.

La combinaison sèche est maintenant ce que l’on utilise couramment pour des températures inférieures à 10 °C. Elle permet de maintenir la température de la peau à des niveaux plus élevés, selon la quantité d’isolation supplémentaire qui est portée sous la combinaison. Il est essentiel que la combinaison ne fuie pas, car même de petites quantités d’eau (0,5 à 1 litre) réduisent fortement ses qualités d’isolation. Bien que la combinaison sèche se comprime elle aussi en profondeur, l’air sec continue à pénétrer automatiquement ou manuellement depuis le réservoir du scaphandre pour compenser cette réduction de volume. On peut ainsi conserver une couche d’air chaud d’une certaine épaisseur qui assure une bonne isolation.

Comme on l’a déjà expliqué, la plongée en haute mer exige un chauffage auxiliaire. Le gaz respiré est préchauffé et la combinaison est chauffée par l’afflux de l’eau chaude venant de la surface ou de la cloche à plongeurs. Des techniques de réchauffage plus récentes utilisent des sous-vêtements chauffés électriquement ou des tubes en circuit fermé remplis d’un fluide chaud.

Les mains sont particulièrement sensibles au refroidissement et peuvent nécessiter une protection supplémentaire sous la forme de gants isolants ou chauffants.

Comment s’exposer au froid sans danger . Devant la rapidité avec laquelle se développe une hypothermie et le danger d’une mort quasiment immédiate que représente une immersion dans de l’eau froide, il est indispensable de pouvoir établir un certain nombre de conditions auxquelles cette exposition devient sans danger. La figure 42.20 indique les temps de survie à prévoir pour des températures caractéristiques au large de la mer du Nord. Le critère adopté est une baisse de la température du noyau central à 34 °C pour 10% de la population concernée. Ce niveau est appliqué pour une personne consciente et coopérative. Des vêtements appropriés, l’utilisation d’une combinaison sèche doublent le temps de survie possible. La courbe la plus basse concerne une personne sans protection immergée dans des vêtements normaux. Dès que les vêtements sont complètement trempés, l’isolation effective est minime et les temps de survie sont donc très courts (d’après Wissler, 1988).

LA PRÉVENTION DE LA CONTRAINTE THERMIQUE FROIDE DANS DES CONDITIONS EXTRÊMES

Jacques H.M. Bittel et Gustave Savourey

La prévention des effets physiopathologiques liés à l’exposition au froid doit être abordée sous deux aspects: le premier concerne les effets physiopathologiques observés lors d’une exposition générale au froid, c’est-à-dire du corps entier, et le second, les effets physiopathologiques observés lors d’une exposition locale au froid centrée essentiellement sur les extrémités (mains et pieds). Cette prévention vise à réduire l’incidence des deux accidents majeurs que peut provoquer le froid, à savoir, l’hypothermie accidentelle et les gelures des extrémités et elle fait appel à des procédés physiologiques (alimentation et hydratation adéquates, mise en place de mécanismes adaptatifs, par exemple), à des procédés pharmacologiques et à des procédés technologiques (abri, vêtement). En fin de compte, tous ces moyens visent à augmenter la tolérance au froid aussi bien au niveau général que local. Cependant il faut mentionner le rôle primordial que jouent l’information et la prise de conscience de ces accidents par les personnels exposés au froid pour assurer une prévention efficace.

Les adaptations physiologiques et la prévention des accidents liés au froid

L’exposition au froid chez l’être humain au repos s’accompagne d’une vasoconstriction périphérique qui limite les pertes thermiques cutanées et d’une production de chaleur métabolique, essentiellement par l’activité de frisson, qui nécessite un apport alimentaire en conséquence. La dépense énergétique de toute activité physique dans le froid est majorée du fait de la pénibilité de la marche dans la neige, sur la glace et de la présence fréquente d’équipements lourds. De plus, les pertes hydriques peuvent être importantes en raison de la sudation associée à cette activité physique. En cas de non-compensation de ces pertes hydriques, une déshydratation peut survenir, augmentant la susceptibilité aux gelures. La déshydratation est souvent aggravée par une restriction hydrique volontaire liée aux difficultés de s’hydrater correctement (eau gelée, nécessité de faire fondre la neige), mais aussi pour éviter les mictions fréquentes qui nécessitent une sortie des abris. Les besoins en eau au froid sont difficiles à apprécier, car ils dépendent de la charge de travail de l’individu et de son isolement vestimentaire. Mais, en tout état de cause, les apports hydriques doivent être abondants et réalisés sous forme de boissons chaudes (5 à 6 litres par jour en cas d’activité physique). La surveillance de la couleur des urines, qui doivent rester claires, est un bon indicateur pour le suivi de la prise hydrique.

En ce qui concerne les apports caloriques, on peut estimer qu’une majoration de 25 à 50% en climat froid par rapport à des ambiances tempérées ou chaudes, est nécessaire. La formule de Kark et Johnson permet de prévoir l’apport calorique (en kcal) indispensable à l’équilibre énergétique dans le froid par sujet et par jour: kcal/homme = 4151–28,62 T_a, où T_a est la température ambiante en °C (1 kcal = 4,18 joules). Ainsi, pour une T_a de –20 °C, il faut prévoir environ 4 723 kcal (2,0 × 10⁴ J). La ration alimentaire ne paraît pas devoir être qualitativement modifiée pour éviter tout trouble digestif à type de diarrhée. Par exemple, la «Ration, Cold Weather» (RCW) de l’armée américaine comporte 4 568 kcal (1,9 × 10⁴ J), sous forme déshydratée, par jour et par sujet, et se répartit qualitativement de la façon suivante: 58% de glucides, 11% de protéines et 31% de lipides (Edwards, Roberts et Mutter, 1992). Les aliments déshydratés présentent l’avantage d’être légers, faciles à préparer, mais nécessitent d’être réhydratés avant ingestion.

Dans la mesure du possible, les repas doivent être pris chauds et répartis en petit déjeuner et déjeuner selon une ration normale. Le supplément est apporté par des soupes chaudes, gâteaux secs, barres de céréales grignotées tout au long de la journée et par une augmentation de la ration calorique au dîner. Cette dernière augmente la «thermogenèse d’origine alimentaire» et favorise l’endormissement. La consommation d’alcool est fortement déconseillée en climat froid, car il entraîne une vasodilatation cutanée — source de pertes de chaleur — et augmente la diurèse — source de pertes hydriques — tout en altérant la sensibilité cutanée et le jugement qui sont des facteurs primordiaux intervenant dans la reconnaissance des premiers signes d’atteintes liées au froid. L’excès de consommation de boissons contenant de la caféine est également préjudiciable, car cette substance possède un effet vasoconstricteur périphérique (risque de gelures accru) et des effets diurétiques.

Outre l’alimentation adéquate, la mise en place de mécanismes adaptatifs tant généraux que locaux peut réduire l’incidence des accidents liés au froid et améliorer la performance psychologique et physique en réduisant le stress imposé par un environnement froid. Cependant, il est nécessaire de définir le concept d’adaptation , d’acclimatement ou d’habituation au froid.

Pour Eagan (1963), le terme d’adaptation au froid est un terme générique. Cet auteur regroupe sous le concept d’adaptation celui d’adaptation génétique, celui d’acclimatement et celui d’habituation. L’adaptation génétique se rapporte à des modifications physiologiques transmises génétiquement, favorisant la survie dans un environnement hostile. Bligh et Johnson (1973) distinguent l’adaptation génétique et l’adaptation phénotypique. Ces auteurs définissent le concept d’adaptation comme «des modifications réduisant l’astreinte physiologique développée par un facteur contraignant de l’environnement global».

L’acclimatement peut se définir comme une compensation fonctionnelle qui s’établit sur une période de quelques jours à quelques semaines en réponse soit à des facteurs d’ambiance complexes comme les variations climatiques en milieu naturel — c’est l’acclimatement naturel ou «acclimatization» des auteurs anglo-saxons—, soit à un facteur d’ambiance unique comme en laboratoire — c’est l’acclimatement artificiel ou «acclimation» des auteurs anglo-saxons (Eagan, 1963).

L’habituation , quant à elle, traduit un changement dans les réponses physiologiques résultant d’une diminution des réponses du système nerveux central à certains stimuli (Eagan, 1963). Cette habituation peut être spécifique ou générale. L’habituation spécifique est l’accoutumance d’une région déterminée du corps à un stimulus répété, alors que l’habituation générale est l’accoutumance du corps entier à un stimulus répété. L’adaptation générale et locale au froid est généralement acquise au travers de l’habituation.

Tant en laboratoire qu’en milieu naturel, différents types d’adaptation générale au froid sont observés. Hammel (1963) a établi une classification de ces différents types adaptatifs. L’adaptation de type métabolique se traduit par le maintien de la température interne combiné à une plus grande production de chaleur métabolique, comme chez les Alacalufs de la Terre de Feu ou les Indiens de l’Arctique. L’adaptation de type isolatif se traduit également par le maintien de la température interne, mais avec diminution de la température cutanée moyenne (Aborigènes de la côte tropicale de l’Australie). L’adaptation de type hypothermique se traduit par une chute plus ou moins importante de la température interne (peuplade du désert du Kalahari, Indiens Quechua du Pérou, J.L. Etienne après son raid au pôle Nord en solitaire) et, enfin, l’adaptation de type mixte isolatif et hypothermique (Aborigènes de l’Australie centrale, Lapons, plongeuses coréennes Amas).

En réalité, cette classification ne présente qu’un caractère qualitatif et ne prend pas en compte tous les termes du bilan thermique. C’est pourquoi nous avons récemment proposé une classification non seulement qualitative, mais aussi quantitative, (voir tableau 42.21). La modification des températures corporelles ne permet pas à elle seule de définir l’existence d’une adaptation générale au froid. En effet, la modification du délai du déclenchement du frisson est un bon reflet de la sensibilité du système thermorégulateur. La diminution de la dette thermique a également été proposée par Bittel comme un indice d’adaptation au froid. Cet auteur a également montré l’importance de la ration calorique dans le développement des mécanismes adaptatifs au cours de l’expédition en solitaire de J.L. Etienne. Cette observation a été confirmée en laboratoire: des sujets acclimatés au froid en laboratoire à 1 °C pendant 1 mois de façon discontinue développent une adaptation de type hypothermique (Savourey et coll., 1994, 1996). L’hypothermie est en relation directe avec la diminution du pourcentage de masse grasse corporelle. Le niveau d’aptitude physique aérobie (VO_2max) ne semble pas intervenir dans le développement de ce type d’adaptation au froid (Bittel et coll., 1988; Savourey, Vallerand et Bittel, 1992). L’adaptation de type hypothermique apparaît la plus avantageuse, car elle préserve les réserves énergétiques en retardant l’apparition du frisson, sans toutefois que l’hypothermie ne soit dangereuse (Bittel et coll., 1989). Des travaux récents conduits en laboratoire ont montré qu’il était possible d’induire ce type adaptatif en soumettant des sujets à des immersions localisées des membres inférieurs dans l’eau glacée de façon intermittente. Ce type d’acclimatement a développé par ailleurs un «syndrome polaire de la tri-iodothyronine» décrit par Reed et coll. (1990) chez des sujets ayant séjourné de longues périodes en zone polaire. Ce syndrome complexe est encore imparfaitement compris et se traduit principalement par une diminution du pool de la tri-iodothyronine totale tant à la neutralité thermique qu’au cours d’une exposition aiguë au froid. La relation entre ce syndrome et l’adaptation de type hypothermique reste toutefois à préciser (Savourey et coll., 1996).

Le port de vêtements étanches est destiné à protéger les intéressés contre les immersions accidentelles; il concerne donc tous les personnels susceptibles d’être victimes de tels accidents (marins, pilotes d’avion), mais aussi les personnels qui travaillent dans l’eau froide (plongeurs professionnels). Le tableau 42.22, extrait de l’Oceanographic Atlas of the North American Ocean montre que, même en mer Méditerranée occidentale, la température de l’eau ne dépasse que rarement les 15 °C. A cette température, la durée de survie pour un humain vêtu et muni d’un gilet de sauvetage, mais sans équipement de protection anti-immersion a été estimée par Saunders (1962) à 1 heure et demie en mer Baltique et à 6 heures en mer Méditerranée au mois de janvier, alors qu’en août, cette survie est de 12 heures en mer Baltique et qu’elle n’est limitée que par l’épuisement du sujet en mer Méditerranée à la même période. Le port d’un équipement de protection est donc impératif pour les personnels particulièrement exposés qui ne peuvent espérer des secours immédiats.

LES INDICES ET LES NORMES RELATIFS AU FROID

Ingvar Holmér

On entend par contrainte thermique froide toute astreinte thermique exercée sur le corps qui provoque une déperdition de chaleur supérieure à la normale et nécessite des actions thermorégulatrices compensatoires pour permettre au corps de conserver sa neutralité thermique. On considère par conséquent comme des déperditions de chaleur normales celles que toute personne subit normalement lorsqu’elle est sous abri (température de l’air entre 20 et 25 °C).

Dans le froid, à l’inverse des environnements chauds, vêtements et activité sont des facteurs positifs en ce sens que plus il y a de vêtements, plus la déperdition de chaleur est faible, et plus l’activité est intense, plus la production de chaleur interne est élevée et plus le potentiel de compensation de la déperdition thermique est grand. Aussi, les méthodes d’évaluation s’attachent-elles à déterminer quelle protection est requise (vêtements) en fonction du niveau d’activité, ou quels sont les niveaux d’activité nécessaires pour une protection donnée, ou encore quels niveaux de «température» sont souhaitables selon les différentes combinaisons de ces deux facteurs (Burton et Edholm, 1955; Holmér, 1988; Parsons, 1993).

Il faut bien admettre, cependant, qu’il y a des limites à la quantité de vêtements que l’on peut porter et au niveau d’activité que l’on peut soutenir sur une longue période. Les vêtements qui protègent du froid sont souvent volumineux et gênants. Ils demandent davantage d’espace pour bouger et se déplacer. Le niveau d’activité peut être déterminé par la cadence de travail, mais il est préférable qu’il soit contrôlé par l’individu. A chaque individu, correspond un niveau d’énergie maximal qu’il peut maintenir sur une longue période. Ce niveau est fonction de sa capacité de travail physique. Une forte capacité de travail physique peut être un avantage en cas d’exposition prolongée à un froid extrême.

Le présent article traite des méthodes d’évaluation et de régulation de la contrainte thermique froide. Les problèmes liés aux aspects organisationnels, psychologiques, médicaux et ergonomiques sont abordés ailleurs.

Le travail au froid

Le travail au froid englobe toute une série de conditions, naturelles ou artificielles. L’exposition au froid le plus extrême est celle des missions spatiales. Cependant, sur terre, les conditions de travail dans le froid recouvrent toute une gamme de températures allant au-delà de –100 °C (voir tableau 42.23). Naturellement, l’amplitude et la sévérité de la contrainte thermique froide ne font qu’augmenter à mesure que la température ambiante diminue.

Le tableau 42.23 montre clairement que dans de nombreux pays de vastes populations de travailleurs occupés au dehors sont soumises à des contraintes thermiques froides plus ou moins intenses.

Par ailleurs, dans le monde entier, on travaille dans des chambres froides. Des études effectuées dans les pays scandinaves montrent que le froid est un facteur de gêne important dans le travail pour près de 10% de la population active.

Les contraintes thermiques froides

On distingue plusieurs types de contraintes thermiques froides:

• celles qui entraînent un refroidissement de l’ensemble du corps;
• celles qui ne causent qu’un refroidissement local, notamment le refroidissement des extrémités, le refroidissement de la peau par convection («Wind Chill») et par conduction (refroidissement par contact) et le refroidissement des voies respiratoires.

La plupart du temps, les travailleurs sont soumis à plusieurs de ces refroidissements, si ce n’est à tous en même temps.

On dira qu’il y a contrainte thermique froide lorsqu’on peut prouver qu’il y a un risque que l’un ou l’autre de ces effets se produise. Le tableau 42.24 en permet une première classification sommaire. En général, plus le niveau d’activité physique est faible et moins il y a de protection, plus la contrainte thermique froide est forte.

La figure 42.21 souligne les relations entre les facteurs climatiques, les effets prévisibles du refroidissement et la méthode d’évaluation conseillée. On trouvera ci-dessous de plus amples détails sur les méthodes et sur la compilation des données.

La figure 42.22 donne les valeurs IREQ pour une faible astreinte physiologique (sensation thermique neutre). Ces valeurs sont données pour différents niveaux d’activité.

La norme ISO 7243 (voir tableau 42.25) décrit des méthodes d’estimation des niveaux d’activité.

Le tableau 42.26 donne des exemples de valeurs d’isolement de base pour des tenues types. Ces valeurs sont à corriger en fonction des réductions que l’on peut attendre de l’aération. Normalement, on ne procède à aucune correction pour le niveau repos. Les valeurs sont réduites de 10% pour un travail léger et de 20% pour des niveaux d’activité supérieurs.

La figure 42.23 donne des exemples de durées limites pour un travail facile et modéré et pour deux niveaux d’isolement des vêtements. Les limites de temps pour d’autres combinaisons pourront être estimées par extrapolation. La figure 42.24 peut servir de guide pour évaluer la durée d’exposition lorsqu’on dispose des vêtements de protection contre le froid les plus performants.

On entend par exposition intermittente les périodes de travail interrompues par des pauses pour se réchauffer, ou par des périodes de travail dans un environnement plus chaud. La plupart du temps, on ne change pas de vêtements ou on en change peu (pour des raisons essentiellement pratiques). On peut alors calculer l’IREQ pour une exposition combinée en moyenne pondérée en fonction du temps. La durée moyenne ne devrait pas dépasser 1 à 2 heures. Les valeurs IREQ pondérées pour certains types d’exposition intermittente sont indiquées à la figure 42.24.

Les valeurs IREQ et les durées limites doivent être indicatives plutôt que normatives. Elles se réfèrent à une personne moyenne. Les variations individuelles en termes de caractéristiques, d’exigences et de préférences sont importantes. Une grande partie de ces variations seront prises en compte en choisissant des ensembles de vêtements qui offrent une grande souplesse d’adaptation quant au niveau de protection, par exemple.

Le refroidissement des extrémités

Les extrémités, et en particulier les doigts et les orteils, sont sensibles au refroidissement. Lorsqu’on ne peut maintenir un apport de chaleur suffisant par la chaleur du sang, la température des tissus diminue progressivement. Le flux du sang des extrémités est déterminé par les besoins énergétiques (nécessaires à l’activité des muscles) et thermorégulateurs. Lorsque l’équilibre thermique de l’ensemble du corps est menacé, la vasoconstriction périphérique contribue à réduire les pertes de chaleur du noyau central aux dépens des tissus périphériques. En cas de forte activité, on dispose de davantage de chaleur, et le flux sanguin des extrémités peut être maintenu plus facilement.

Les gants et les chaussures n’offrent qu’une protection limitée pour ce qui est de la réduction des pertes de chaleur. Lorsque l’apport de chaleur vers les extrémités est faible (par exemple, au repos ou en cas de faible activité), un très bon isolement est nécessaire pour que les mains et les pieds restent chauds (van Dilla, Day et Siple, 1949). La protection qu’offrent les gants et les moufles ne fait que retarder le refroidissement et, par conséquent, il faudra également plus de temps pour atteindre la température critique. Pour des niveaux d’activité plus élevés, le fait d’être mieux protégé permet de conserver des pieds et des mains chauds à des températures ambiantes plus basses.

Il n’existe aucune méthode standard pour évaluer le refroidissement des extrémités. Cependant, la norme ISO 11079 (ISO, 1993b) considère que 24 °C et 15 °C sont les températures critiques qui correspondent respectivement à un refroidissement des mains faible et important. La température de l’extrémité des doigts peut facilement être de 5 à 10 °C inférieure à la température moyenne de la peau des mains, ou simplement à la température du dos de la main.

Les informations données à la figure 42.25 sont utiles pour déterminer les temps d’exposition acceptables et la protection requise. Les deux courbes représentent respectivement un niveau d’activité élevé et faible, c’est-à-dire avec ou sans vasoconstriction. De plus, on suppose que les doigts sont très bien protégés (deux clo) et qu’on utilise des vêtements appropriés.

Des courbes du même type sont applicables pour les orteils. Mais il se peut que l’on ait besoin de davantage de clo pour la protection des pieds, car les temps d’exposition sont plus longs. Néanmoins, on voit d’après les figures 42.23 et 42.25 que la durée d’exposition est un facteur sans doute plus critique pour le refroidissement des extrémités que pour le refroidissement de l’ensemble du corps.

La protection fournie par les gants et les moufles est évaluée à l’aide des méthodes décrites dans la norme européenne EN 511 (CEN, 1995). Pour mesurer l’isolement thermique du gant, on utilise une main artificielle chauffée électriquement. La vitesse du vent considérée comme réaliste est de 4 m/s. La résistance des gants au refroidissement est classée en quatre catégories (voir tableau 42.27).

La protection qu’offrent les gants contre le refroidissement par contact peut être déterminée à l’aide de la norme européenne EN 511. Elle distingue quatre catégories de protection (voir tableau 42.28).

Le tableau 42.29 donne les valeurs de refroidissement correspondant à différentes valeurs de WCI. On assimile souvent le WCI à la température de refroidissement. Dans des conditions calmes (1,8 m/s), celle-ci a en effet la même valeur WCI que la combinaison réelle de la température et du vent. Le tableau 42.30 donne les températures de refroidissement équivalentes pour d’autres combinaisons de vitesse du vent et de température de l’air. Ce tableau s’applique à des personnes actives et chaudement vêtues. Il y a un risque de gelure lorsque la température équivalente descend au-dessous de – 30 °C; au-dessous de – 60 °C, la peau peut geler en 1 à 2 minutes.

Selon le type de risque prévisible, plusieurs types de mesurage sont nécessaires (voir figure 42.26). Les procédures de collecte des données et le degré d’exactitude des mesures seront fonction du but recherché. Les informations nécessaires concernent les variations dans le temps des paramètres climatiques, le niveau d’activité ou les vêtements; une procédure simple de pondération par le temps (norme ISO 7726, 1998) leur sera appliquée.

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), 1990: Threshold Limit Values and Biological Exposure Indices for 1989-1990 (New York).

—. 1992: «Cold stress», dans Threshold Limit Values for Physical Agents in the Work Environment (New York).

Bedford, T., 1940: «Environmental warmth and its measurement», Medical Research Memorandum No. 17 (Londres, HMSO).

Belding, H.S. et Hatch, T.F., 1955: «Index for evaluating heat stress in terms of resulting physiological strain», Heating, Piping and Air Conditioning , vol. 27, pp. 129-136.

Bittel, J.H., 1987: «Heat debt as an index for cold adaptation in men», Journal of Applied Physiology , vol. 62, n^o 4, pp. 1627-1634.

Bittel, J.H., Livecchi-Gonnot, G.H., Hanniquet A.M. et Etienne, J.L., 1989: «Thermal changes observed before and after J.L. Etienne’s journey to the North Pole», European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology , vol. 58, pp. 646-651.

Bittel, J.H., Nonotte-Varly, C., Livecchi-Gonnot, G.H., Savourey, G. et Hanniquet, A.M., 1988: «Physical fitness and thermoregulatory reactions in a cold environment in men», Journal of Applied Physiology, vol. 65, n^o 5, pp. 1984-1989.

Bligh, J. et Johnson, K.G., 1973: «Glossary of terms for thermal physiology», ibid. , vol. 35, n^o 6, pp. 941-961.

Botsford, J.H., 1971: «A wet globe thermometer for environmental heat measurement», American Industrial Hygiene Association Journal, vol. 32, pp. 1-10.

Boutelier, C., 1979: «Survie et protection des équipages en cas d’immersion accidentelle en eau froide», publication AG-211 (Neuilly-sur-Seine, Advisory Group for Aerospace Research and Development (AGARD)).

Brouha, L., 1960: Physiology in Industry (New York, Pergamon Press).

Burton, A.C. et Edholm, O.G., 1955: Man in a Cold Environment (Londres, Edward Arnold).

Chen, F., Nilsson H. et Holmér, I., 1994: «Cooling responses of finger pad in contact with an aluminum surface», American Industrial Hygiene Association Journal , vol. 55, n^o 3, pp. 218-222.

Comité européen de normalisation (CEN), 1992: EN342: Protective Clothing Against Cold (Bruxelles).

—. 1995: EN511: Gants de protection contre le froid (Bruxelles).

Commission des communautés européennes (CCE), 1988: Proceedings of a Seminar on Heat Stress Indices (Luxembourg, Health and Safety Directorate).

Daanen, H.A.M., 1993: «Deterioration of manual performance in cold and windy climates», dans The Support of Air Operations Under Extreme Hot and Cold Weather Conditions, Publication CP-540 of the Aerospace Medical Panel (AMP) of the Advisory Group for Aerospace Research and Development (AGARD) of the North Atlantic Treaty Organisation (NATO) (Victoria, Canada).

Dasler, A.R., 1974: «Ventilation and thermal stress, ashore and afloat», dans chap. 3, Manual of Naval Preventive Medicine (Washington, DC, Navy Department, Bureau of Medicine and Surgery).

—. 1977: «Heat stress, work functions and physiological heat exposure limits in man», dans Thermal Analysis — Human Comfort — Indoor Environments, NBS Special Publication 491 (Washington, DC, US Department of Commerce).

Deutsches Institut für Normung (DIN), 1992: 7943-2: Schlafsäcke, Thermophysiologische Prüfung (Berlin).

DuBois, D. et DuBois, E.F., 1916: «Clinical calorimetry X: A formula to estimate the appropiate surface area if height and weight be known», Archives of Internal Medicine , vol. 17, pp. 863-871.

Eagan, C.J., 1963: «Introduction and terminology», Federation Proceedings , vol. 22, pp. 930-933.

Edwards, J.S.A., Roberts, D.E. et Mutter. S.H., 1992: «Relations for use in a cold environment», Journal of the Wildlife Medicine , vol. 3, pp. 27-47.

Enander, A., 1987: Sensory Reactions and Performance in Moderate Cold, thèse de doctorat (Solna, National Institute of Occupational Health).

Fuller, F.H. et Brouha, L., 1966: «New engineering methods for evaluating the job environment», ASHRAE Journal , vol. 8, n^o 1, pp. 39-52.

Fuller, F.H. et Smith, P.E., 1980: «The effectiveness of preventive work procedures in a hot workshop», dans F.N. Dukes-Dobos et A. Henschel (directeurs de publication): Proceedings of a NIOSH Workshop on Recommended Heat Stress Standards, Publication No. 81-108 (Washington, DC, DHSS (NIOSH)).

—. 1981: «Evaluation of heat stress in a hot workshop by physiological measurements», American Industrial Hygiene Association Journal , vol. 42, pp. 32-37.

Gagge, A.P., Fobelets, A.P. et Berglund, L.G., 1986: «A standard predictive index of human response to the thermal environment», ASHRAE Transactions , vol. 92, pp. 709-731.

Gisolfi, C.V. et Wenger, C.B., 1984: «Temperature regulation during exercise: Old concepts, new ideas», Exercise and Sports Sciences Reviews , vol. 12, pp. 339-372.

Givoni, B., 1963: A new method for evaluating industrial heat exposure and maximum permissible work load, Paper submitted to the International Biometeorological Congress in Paris, France, September 1963.

—. 1978: L’homme, l’architecture et le climat (Paris, Editions du Moniteur).

Givoni, B. et Goldman, R.F., 1972: «Predicting rectal temperature response to work, environment and clothing», Journal of Applied Physiology , vol. 32, n^o 6, pp. 812-822.

—. 1973: «Predicting heart rate response to work, environment and clothing», ibid., vol. 34, n^o 2, pp. 201-204.

Goldman, R.F., 1988: «Standards for human exposure to heat», dans I.B. Mekjavic, E.W. Banister et J.B. Morrison (directeurs de publication): Environmental Ergonomics (Philadelphie, Taylor and Francis).

Hales, J.R.S. et Richards, D.A.B., 1987: Heat Stress. Physical Exertion and Environment. Proceedings of the 1st World Conference on Heat Stress, Physical Exertion and Environment, held in Sydney, Australia, 27 April-1 May 1987 (Amsterdam, New York, Excerpta Medica).

Hammel, H.T., 1963: «Summary of comparative thermal patterns in man», Federation Proceedings , vol. 22, pp. 846-847.

Havenith, G., Heus, R. et Lotens, W.A., 1990: «Clothing ventilation, vapour resistance and permeability index: Changes due to posture, movement and wind», Ergonomics , vol. 33, n^o 8, pp. 989-1005.

Hayes, 1988, dans Environmental Ergonomics, op. cit.

Holmér, I., 1988: «Assessment of cold stress in terms of required clothing insulation-IREQ», International Journal of Industrial Ergonomics , vol. 3, pp. 159-166.

—. 1993: «Work in the cold. Review of methods for assessment of cold stress», International Archives of Occupational and Environmental Health , vol. 65, pp. 147-155.

—. 1994: «Cold stress: Part 1 — Guidelines for the practitioner»; Part 2 — The scientific basis (knowledge base) for the guide», International Journal of Industrial Ergonomics , vol. 14, n^o 1-2, pp. 139-160.

Houghton, F.C. et Yaglou, C.P., 1923: «Determining equal comfort lines», Journal of ASHVEE , vol. 29, pp. 165-176.

Kenneth, W., Sathasivam, P., Vallerand, A.L. et Graham, T.B., 1990: «Influence of caffeine on metabolic responses of men at rest in 28 and 5 °C», Journal of Applied Physiology , vol. 68, n^o 5, pp. 1889-1895.

Kenney, W.L et Fowler, S.R., 1988: «Methylcholine-activated eccrine sweat gland density and output as a function of age», ibid., vol. 65, n^o 3, pp. 1082-1086.

Kerslake, D.M.C.K., 1972: The Stress of Hot Environments (Cambridge, Cambridge University Press).

LeBlanc, J., 1975: Man in the Cold (Springfield, Illinois, Charles C. Thomas Publications).

Leithead, C.A. et Lind, A.R., 1964: Heat Stress and Head Disorders (Londres, Cassell).

Lind, A.R., 1957: «A physiological criterion for setting thermal environmental limits for everybody’s work», Journal of Applied Physiology , vol. 18, pp. 51-56.

Lotens, W.A., 1989: «The actual insulation of multilayer clothing», Scandinavian Journal of Work, Environment and Health , vol. 15, supplément n^o 1, pp. 66-75.

—. 1993: Heat Transfer from Humans Wearing Clothing, thèse (Technical University Delft, Pays-Bas).

Lotens, W.A. et Havenith, G., 1991: «Calculation of clothing insulation and vapour resistance», Ergonomics , vol. 34, n^o 2, pp. 233-254.

Maclean, D. et Emslie-Smith, D., 1977: Accidental Hypothermia (Oxford, Londres, Edimbourg, Melbourne, Blackwell Scientific Publications).

Macpherson, R.K., 1960: «Physiological responses to hot environments», Medical Research Council Special Report Series No. 298 (Londres, HMSO).

Martineau, L. et Jacobs, I., 1988: «Muscle glycogen utilization during shivering thermogenesis in humans», Journal of Applied Physiology , vol. 65, n^o 5, pp. 2046-2050.

Maughan, R.J., 1991: «Fluid and electrolyte loss and replacement in exercise», Journal of Sports Sciences , vol. 9, numéro spécial, été, pp. 117-142.

McArdle, B., Dunham, W., Halling, H.E., Ladell, W.S.S., Scalt, J.W., Thomson, M.L. et Weiner, J.S., 1947: «The prediction of the physiological effects of warm and hot environments», Medical Research Council Report 47/391 (Londres, RNP).

McCullough, E.A., Jones, B.W. et Huck, P.E.J., 1985: «A comprehensive database for estimating clothing insulation», ASHRAE Transactions , vol. 91, pp. 29-47.

McCullough, E.A., Jones, B.W. et Tamura, T., 1989: «A database for determining the evaporative resistance of clothing», ibid., vol. 95, pp. 316-328.

McIntyre, D.A., 1980: Indoor Climate (Londres, Applied Science Publishers, Ltd).

Nielsen, B., 1984: «Dehydration, rehydration and thermoregulation», dans E. Jokl et M. Hebbelinck (directeurs de publication): Medicine and Sports Science (Bâle, S. Karger).

—. 1994: «Heat stress and acclimation», Ergonomics , vol. 37, n^o 1, pp. 49-58.

Nielsen, B., Sjøgaard. G., Ugelvig, J., Knudsen, B. et Dohlmann, B., 1986: «Fluid balance in exercice dehydration and rehydration with different glucose-electrolyte drinks», European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology , vol. 55, n^o 3, pp. 318-325.

Nielsen, R., Olesen, B.W. et Fanger, P.O., 1985: «Effect of physical activity and air velocity on the thermal insulation of clothing», Ergonomics , vol. 28, n^o 12, pp. 1617-1631.

National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), 1972: Criteria for a Recommended Standard: Occupational Exposure to Hot Environments, DHHS (NIOSH) Publication No. 72-10269 (Washington, DC).

—. 1986: Criteria for a Recommended Standard: Occupational Exposure to Hot Environments (Revised Criteria 1986), DHHS (NIOSH) Publication No. 86-113 (Washington, DC).

Nishi, Y. et Gagge, A.P., 1977: «Effective temperature scale useful for hypo- and hyperbaric environments», Aviation, Space and Environmental Medicine , vol. 48, n^o 2, pp. 97-107.

Olesen, B.W., 1985: «Heat stress», dans Bruel and Kjaer Technical Review No. 2 (Danemark, Bruel and Kjaer).

Olesen, B.W., Sliwinska, E., Madsen, T.L. et Fanger, P.O., 1982: «Effect of body posture and activity on the thermal insulation of clothing: Measurements by a movable thermal manikin», ASHRAE Transactions , vol. 88, pp. 791-805.

Organisation internationale de normalisation (ISO), 1989a: Ambiances chaudes — Estimations de la contrainte thermique de l’homme au travail, basée sur l’indice WBGT (Température humide et de globe noir) (ISO 7243) (Genève).

—. 1989b: Ambiances thermiques chaudes — Détermination analytique et interprétation de la contrainte thermique fondées sur le calcul de la sudation requise (ISO 7933) (Genève).

—. 1990: Ergonomie — Détermination de la production de chaleur métabolique (ISO 8996) (Genève).

—. 1992: Evaluation de l’astreinte thermique par mesures physiologiques (ISO 9886) (Genève).

—. 1993a: Ergonomics of the Thermal Environment — Medical Supervision of Individuals Exposed to Hot or Cold Environments (ISO 12894) (Genève).

—. 1993b: Evaluation of Cold Environments — Determination of Required Clothing Insulation, IREQ (ISO 11079) (Genève).

—. 1994: Ambiances thermiques modérées — Détermination des indices PMV et PPD et spécification des conditions de confort thermique (ISO 7730) (Genève).

—. 1995: Ergonomie des ambiances thermiques — Détermination de l’isolement thermique et de la résistance à l’évaporation d’une tenue vestimentaire (ISO, 9920) (Genève).

—. 1998: Ergonomie des ambiances thermiques — Appareils de mesure des grandeurs physiques (ISO 7726) (Genève).

Organisation mondiale de la santé (OMS), 1969: «Problèmes de santé associés au travail dans des conditions de contrainte thermique», Série de rapports techniques, n^o 412 (Genève).

Pandolf, K.B., Cadarette, B.S., Sawka, M.N., Young, A.J., Francesconi, R.P. et Gonzales, R.R., 1988:«Thermoregulatory responses of middle-aged and young men during dry-heat acclimation», Journal of Applied Physiology , vol. 65, n^o 1, pp. 65-71.

Parsons, K.C., 1993: Human Thermal Environments (Hampshire, Royaume-Uni, Taylor and Francis).

Reed, H.L., Brice, D., Shakir, K.M., Burman, K.D., D’Alesandro, M.M. et O’Brian, J.T., 1990: «Decreased free fraction of thyroid hormones after prolonged Antarctic residence», Journal of Applied Physiology , vol. 69, n^o 4, pp. 1467-1472.

Rowell, L.B., 1983: «Cardiovascular aspects of human thermoregulation», Circulation Research , vol. 52, n^o 4, pp. 367-379.

—. 1986: Human Circulation Regulation During Physical Stress (Oxford, Oxford University Press).

Sato, K. et Sato, F., 1983: «Individual variations in structure and function of human eccrine sweat gland», American Journal of Physiology , vol. 245, n^o 2, pp. R203-R208.

Savourey, G., Barnavol, B., Caravel, J.P., Feuerstein, C. et Bittel, J.H., 1996: «Hypothermic general cold adaptation induced by local cold acclimation», European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology , vol. 73, n^o 3-4, pp. 237-244.

Savourey, G., Caravel, J.P., Barnavol, B. et Bittel, J.H., 1994: «Thyroid hormone changes in a cold air environment after local cold acclimation», Journal of Applied Physiology , vol. 76, n^o 5, pp. 1963-1967.

Savourey, G., Vallerand, A.L. et Bittel, J.H., 1992: «General and local cold adaptation after a ski journey in a severe arctic environment», European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology , vol. 64, n^o 2, pp. 99-105.

Vallerand, A.L., Jacobs, I. et Kavanagh, M.F., 1989: «Mechanism of enhanced cold tolerance by an ephedrine-caffeine mixture in humans», Journal of Applied Physiology , vol. 67, n^o 1, pp. 438-444.

van Dilla, M.A., Day, R. et Siple, P.A., 1949: «Special problems of the hands», dans R. Newburgh (directeur de publication): Physiology of Heat Regulation and the Science of Clothing (Philadelphie, W.B. Saunders and Co.).

Vellar, O.D., 1969: Nutrient Losses through Sweating (Oslo, Universitetsforlaget).

Vogt, J.J., Candas, V., Libert, J.P. et Daull, F., 1981: «Required sweat rate as an index of thermal strain in industry», dans K. Cena et J.A. Clark (directeurs de publication): Bioengineering, Thermal Physiology and Comfort (Amsterdam, Elsevier), pp. 99-110.

Wang, L.C., Man, S.F. et Belcastro, A.N., 1987: «Metabolic and hormonal responses in theophylline-increased cold resistance in males», Journal of Applied Physiology , vol. 63, n^o 2, pp. 589-596.

Whelan, M.E., MacHattie, L.E., Goodings, A.C. et Turl, L.H., 1955: «The diffusion of water vapour through luminae with particular reference to textile fabrics», Textile Research Journal , vol. 25, n^o 3, pp. 197-223.

Wissler, E.H., 1988: «A review of human thermal models», dans Environmental Ergonomics, op. cit.

Woodcock, A.H., 1962: «Moisture transfer in textile systems. Part I», Textile Research Journal , vol. 32. pp. 628-633.

Yaglou, C.P. et Minard, D., 1957: «Control of heat casualties at military training centers», Archives of Industrial Health , vol. 16, pp. 302-316.

RÉFÉRENCES COMPLÉMENTAIRES

Alm, N.O., 1992: «Strategies for accident prevention in circumpolar regions», Arctic Medical Research , vol. 50, supplément n^o 7, pp. 99-101.

Anonyme, 1993: The support of air operations under extreme hot and cold weather conditions, Publication AGARD/ NATO C10-304 (Neuilly-sur-Seine, Advisory Group for Aerospace Research and Development (AGARD) of the North Atlantic Treaty Organisation (NATO).

Bennett, P.B. et Elliot, D.H., 1991: The Physiology and Medicine of Divin (Londres, Bailliere Tindall).

Burton, A.C. et Edholm, O.G., 1969: Man in a Cold Environment (New York, Hafner Publishing Company, Inc.).

Clark, R.P. et Edholm, O.G., 1985: Man and his Thermal Environment (Londres, Edward Arnold).

Eiken, O., Kaiser, P., Holmér, I. et Baer, R., 1989: «Physiological effects of a mouth-borne heat exchanger during heavy exercise in a cold environment», Ergonomics , vol. 32, n^o 6, pp. 645-653.

Enander, A.E., 1987: «Effects of moderate cold on performance of psychomotor and cognitive tasks», Ergonomics , vol. 30, n^o 10, pp. 1431-1445.

—. 1990: «Working performance in the cold», Proceedings of Working and Survival in the Cold (Trondheim, Sintef Unimed), pp. 69-92.

Fanger, P.O., 1970: Thermal Comfort (New York, McGraw-Hill Book and Co.).

Francis, T.J. et Golden, F.S., 1985: «Non-freezing cold injuries: The pathogenesis», Journal of the Royal Navies Medical Services , vol. 71, n^o 1, pp. 3-8.

Frimodt-Moller, B. et Bay-Nielsen, H., 1992: «Classification of accidents in the Arctic. A suggestion for adaptation of the Nordic classification for accident monitoring», Arctic Medical Research , vol. 51, supplément n^o 7, pp. 15-21.

Granberg, P.O., 1995: «Human endocrine responses to the cold», ibid., vol. 54, n^o 2, pp. 91-103.

Granberg, P.O., Hassi, J., Holmér, I., Larsen, T., Refsum, H., Yttrehus, K. et Knip, M., 1991: «Cold physiology and cold injuries. Proceedings of the Nordic Conference on cold. Tromsø, Norway, January 30-February 2, 1991», ibid., vol. 50, supplément n^o 6, pp. 5-160.

Hamlet, M.P., 1988: «Human cold injuries», dans K.B. Pandolf, M.N. Sawka et R.R. Gonzalez (directeurs de publication): Human Performance Physiology and Environmental Medicine at Terrestrial Extremes (Alexandria, Virginie, US Army Research Institute of Environmental Medicine), pp. 435-466.

Holmér, I. (directeur de publication), 1994: Work in Cold Environments (Solna, National Institute of Occupational Health).

Ingall, T.J., 1993: «Hyperthermia and hypothermia», dans P.A. Low (directeur de publication): Clinical Autonomic Disorders (Boston, Little Brown and Co.).

Khogali, M. et Hales, J.R.S., 1983: Heat Stroke and Temperature Regulation (Sydney, Academic Press.)

Leppäluoto, J. (directeur de publication), 1995: «Effects of cold on the human organism», Arctic Medical Research , vol. 54, supplément n^o 2.

Litchfield, P., 1987: «Manual performance in the cold: A review of some of the critical factors», Journal of the Royal Navies Medical Services , vol. 73, n^o 3, pp. 173-177.

Lloyd, E.L., 1986: Hypothermia and Cold Stress (Londres, Sydney, Croom Helm).

Mekjavic, I.B., Banister, E.W. et Morrison, J.B. (directeurs de publication), 1988: Environmental Ergonomics (Philadelphie, Taylor and Francis).

Mekjavic, I.B. et Bligh, J., 1987: «The pathophysiology of hypothermia», dans D.J. Oborne (directeur de publication): International Reviews of Ergonomics (Londres, Taylor and Francis), vol. 1, pp. 201-218.

Middaugh, J., 1992: «Epidemiology of injuries in northern areas», Arctic Medical Research , vol. 51, supplément n^o 7, pp. 5-14.

Mills, W.J., 1991: «Cold injury», Alaska Medicine , vol. 35, pp. 1.

Morton, W.E. et Hearle; J.W.S., 1975: Physical Properties of Textile Fibres (Londres, Heinemann).

Newburgh, L.H. (directeur de publication), 1949: Physiology of Heat Regulation and the Science of Clothing (Philadelphie, W.B. Saunders and Co.).

Nishi, Y. et Gagge, A.P., 1970: «Moisture permeation of clothing — A factor governing thermal equilibrium and comfort», ASHRAE Transactions , vol. 76, n^o 1, pp. 137-145.

Organisation internationale de normalisation (ISO), 1984: Thermal Environments — Specifications Relating to Appliances and Methods for Measuring Physical Characteristics of the Environment (Genève).

—. 1993: Assessment of the Influence of the Thermal Environment using Subjective Judgement Scales (Genève).

—. 1995: Ergonomics of the Thermal Environment. Principles and Application of International Standards (ISO 11933) (Genève).

Pandolf, K.B., Sawka, M.N. et Gonzales, R.R., 1988: Human Performance Physiology and Environmental Medicine at Terrestrial Extremes (Indianapolis, Benchmark Press).

Parsons, K.C., Fox, J.G. et Metz, B., 1995: «Heat stress indices», Ergonomics , vol. 38 (numéro spécial), n^o 1, janv.

Savourey, G., Barnavol, B., Caravel, J.P., Barbe, G. et Bittel, J.H., 1993: «Induction d’un syndrome polaire de la ‘tri-iodothyronine’ en laboratoire chez l’homme», Comptes rendus de l’Acadamie des Sciences (Paris), pp. 607-610.

Shitzer, A., Stroschein, A., Santee, W.E., Gonzales, R.R. et Pandolf, K.B., 1991: «Quantification of conservative endurance times in thermally insulated cold-stressed digits», Journal of Applied Physiology , vol. 71, n^o 6, pp. 2528-2535.

Toner, M.M. et McArdle, W.D., 1988: «Physiological adjustments of man to the cold», dans Human Performance Physiology and Environmental Medicine at Terrestrial Extremes, op. cit.

Young, A.J., 1988: «Human adaptation to cold», dans Human Performance Physiology and Environmental Medicine at Terrestrial Extremes, op. cit.