Archives mensuelles : juillet 2005

La vie dans les conditions extrêmes d’altitude…

La résistance aux conditions extrêmes, ( au chaud, au froid, à l’altitude), ont fait l’objet d’études scientifiques. Nous traiterons dans ce texte qu’aux conditions d’altitude.

Petite histoire de la résistance à l’altitude

La résistance à l’altitude a été étudiée très tôt. En 1590, Joseph de Acosta attribuait le problème à de l’air subtil, ils s’intéressaient aux cols dangereux ou les hommes ont le mal de mer sur la terre. Les premiers scientifiques évoquaient un rapport entre l’air léger, le manque d’air mais ils n’avaient pas d’observations exactes des symptômes. En 1786, Jacques Balmat et Gabriel Paccard, puis en 1787, Horace Bénédicte de Saussure se sont comme objectif scientifique, le mal des montagnes.

En 1802, Humboldt et Bonpland se sont intéressé à la haute altitude, qui a été « testé » en 1831 par Joseph Dieudonné Boussingault avec l’ascension du Chimborazo. En 1875, l’accident du ballon Zenith, de Tissandier, a été décrit par le poème de Sully Prudhomme et s’était traduit par une perte de connaissance des aérostiers à 8000 mètres environ.

En 1878, Paul Bert mène des travaux expérimentaux sur l’altitude, se dirige vers le sommet de l’Everest. Il montre que les signes disparaissent ou apparaissent en corrélation avec la pression de l’oxygène. Il s’ensuit la construction de l’observatoire de Joseph Vallot à 4358m, en 1890. Les observations réalisées dans cet observatoire actuellement affecté au CNRS sont considérées comme les premières études de physiologie humaine sur ce sujet. Ils ont conduit à la naissance de la notion d’hypoxie aiguë.

Les recherches en altitudes

En Bolivie, Auconquicha est à 5900 m, lieu de vie le plus haut du monde. Avec cet observatoire, les scientifiques ont voulu tester l’idée d’une dégradation si on restait trop haut trop longtemps. A Sajama, des chercheurs sont restés 3 semaines a 6542 m pour faire une étude de la survie à très haute altitude. Dans ce lieu, la pression de l’oxygène est moins de la moitié de celle de la mer. Ils ont montré, dans un premier temps, que l’homme développe des mécanismes d’adaptation efficaces. Cette idée reste vraie jusqu’à une certaine altitude.

Les effets apparaissent au-delà de 1000 mètres. De 1000 à 2000 mètres, les performances maximales sont réduites. A partir de 5000 mètres, les effets sont ressentis même au repos. A partir de 5500 mètres, la vie permanente est quasiment impossible, car il y a à la fois perte de poids et de neurone. En 1978 : 100 alpinistes ont montré que c’était possible, mais qu’il y avait des limites de la tolérance.

Les mécanismes biologiques en altitude

En altitude, on a deux fois moins d’oxygène à l’entrée des poumons, mais il faut que les cellules obtiennent autant d’oxygène. Cela impose une accélération du cœur et de la respiration, mais il y a aussi une baisse des performances physiques. La baisse de la puissance maximale aérobie sur une base de 100% au bord de la mer atteint 40% au Chimboroza et 25% au sommet de l’Everest.

La question qui a été vite posée est celle de savoir quels sont les facteurs limitants ? Il y a d’abord les actions immédiates : les chémorécepteurs carotidiens, ce sont des petites cellules des carotides qui détectent le manque de ventilation, d’où l’hyper ventilation et donc l’accélération du cœur. Malgré cela, la saturation d’oxygène au repos diminue, et c’est pire en activité, ce qui explique les phénomènes de perte de poids et de neurones.

Le cœur se comporte bien avec l’altitude, plus on monte haut, plus la fréquence cardiaque maximale diminue, comme si le cœur était bloqué. Il s’agit d’un mécanisme d’autoprotection du cœur. Au bout d’un certain temps, le corps fabrique plus de globules rouges, ils apparaissent au bout de 4 jours environ, grâce à une hormone, l’EPO, qui elle apparaît dès les premiers jours. C’est cette fameuse hormone qui est utilisée par les sportifs et c’est pour cela qu’ils cherchent à s’entraîner en altitude.

Avec une montée en altitude, on a d’abord une phase blanche de quelques heures, puis une phase d’acclimatation, avant le mal des montagnes, puis les symptômes disparaissent, avant qu’une dégradation ne se mette en place.

MAM et les risques majeurs

Le MAM, ou Mal Aiguë des Montagnes est un œdème localisé qui se déclenche en haute altitude, il est du à une perméabilité des vaisseaux où l’eau « fuit ». Les autres maux sont des céphalées, des nausées, des vertiges.

Le risque majeur est celui d’un œdème pulmonaire ou cérébral. Dans le premier cas, les vaisseaux du poumon laissent passer l’eau, ce qui entraine une hyperpression du fait des cellules devenues perméables à l’eau. Le deuxième cas est celui de l’œdème cérébral, l’eau s’infiltre dans le cerveau et conduit le plus souvent à une perte de connaissance.

Vivre en altitude

Pour résoudre ces problèmes, les sportifs peuvent emporter des caissons de recompression portables à 220mbar. Les avions sont pressurisés à une altitude correspondant à 2000 mètres. Le rôle des bétabloquants a été étudié. Comme leur nom l’indique, ils provoquent un léger blocage du cœur, ce n’est pas une contre indication en soi, mais ils ont montrés des limites. Lesquelles ?

Les populations qui habitent en haute altitude dans les Andes (Bolivie) ou en Asie (Tibet) développent des pathologies chroniques, liées aux globules rouges qui risquent d’être en excès. Le traitement est simple, faire des saignées ou vivre ailleurs.

Clairement, l’homme n’est pas habitué à l’altitude.

La vie dans les conditions extrêmes de température

La résistance aux conditions extrêmes, ( au chaud, au froid, à l’altitude), a fait l’objet d’études scientifiques. Nous traiterons dans ce texte qu’aux conditions de températures.

Relativité des températures et acclimatation

Le problème du froid et du chaud est quelque chose de relatif. A 20 degrés et habillé, l’homme trouve la zone auquel il est comme chaude. Nu, il lui faut 29 degrés. Pour le Manchot empereur, il est bien à –10 degrés. La zone dans lequel il se sent bien est entre -20 et –10 degrés.

Il n’existe pas d’adaptation génétique au chaud et au froid mais non va s’acclimater. Celle-ci va se développer progressivement. Pour l’homme, la difficulté commence vers 7 degrés. Le niveau de régulation de température est différent selon les espèces. Pour les oiseaux, cette température est plus élevée. C’est pour cela, que les zoos ont été appelés jardin d’acclimations, les animaux africains habitués au chaud pouvant vivre sous nos latitudes.

Régulation et limites

Vers le haut, cette notion de régulation existe aussi. A 40 degrés, c’est un signe de maladie. La température du corps est un indicateur de l’évolution, le chat maintien sa température presque constante, ce qui n’est pas le cas du lézard qui voit sa température augmente avec celle de l’environnement, ce qui donne la possibilité de conquérir l’espace de fonctionnement de façon indépendante de la température.

Dans tous les cas, il y a des limites hypothermie, et hyperthermie, ces deux phénomènes entraînent la mort. L’évolution va conduire à des niveaux de régulation plus élevés. En revanche, une régulation à un niveau plus élevé est plus coûteuse sur le plan énergétique, car il y a des transferts de chaleur du noyau des organes vitaux vers la peau. Pour le modifier, on peut isoler l’organisme (mise de vêtements), et ainsi donc on évite cet échange de chaleur.

Vivre dans un climat chaud

Avec l’exposition au chaud, les transferts de chaleur conduisent à une élévation de la température du noyau. La seule façon de résister est de mettre en œuvre un mécanisme de l’élimination de chaleur. En revanche, il faut éviter la hausse de la température cérébrale, qui peut être fatale. L’homme augmente ses pertes par évaporation d’eau par la peau. Pour le même mécanisme le chien et l’oiseau effectuent l’évaporation de l’eau à la surface de la langue. Vous comprenez pourquoi votre chien tire la langue quand il a chaud.

La régulation se fait via une température dite point de consigne qui est de 20 degrés pour l’homme. De tels systèmes existent dans tous les organismes dit à sang chaud. Il se trouve au niveau de l’hypothalamus. Par la voie comportementale, on se met au frais, on se regroupe pour se protéger du froid. L’autre solution est une action vasomotrice, qui provient de la possibilité des vaisseaux à se contracter ou à se vasodilater. La dernière solution est thermique : sudation thermique ou la thermogenèse du froid. En modifiant la température périphérique, on obtient une température corporelle constante sans autre ajustement.

Le problème du « trop chaud » s’est posé pendant l’été 2003, quand la barre des 37 degrés est un maximum, 38 pour le centre du corps, il est de 31 à 33 pour la peau en situation de confort. La température ambiante avait dépassé ces seuils. Quand on sait que l’on élimine 5 litres de sueur pour 8 heures d’exposition en zone de danger (les personnes agées ne transpirent pratiquement pas mais bon…), cela implique de compenser cette eau. D’autre part, l’accroissement de la fréquence cardiaque est de 40 par rapport à une base de 60 à 80 battements, ce qui impose le repos. Les habitants des pays chauds font la sieste pour échapper à cela. Nos personnes âgées auraient du boire beaucoup plus, malheureusement elles n’ont pas le sentiment de se déshydrater.