Pourquoi des doigts engourdis par le froid n’arrivent-ils plus à boutonner un manteau ?
― Les nouvelles de vos doigts arrivent en retard
Des doigts froids n’ont pas perdu leur force. Les signaux qui vont du bout des doigts au cerveau ralentissent. Et les capteurs de la peau s’émoussent : on ne sait plus avec quelle force on pince. Ce n’est pas le côté qui bouge qui lâche en premier, c’est le côté qui sent.
Un matin d’hiver, sur le quai d’une gare. Vous retirez vos gants pour sortir une carte de votre portefeuille. Mais deux cartes sortent d’un coup, et impossible de les séparer.
Vous essayez ensuite de ramasser une carte tombée. Cette fois, elle reste collée au sol et vous ne parvenez pas à la saisir. Vous grattez avec l’ongle, jusqu’à ce que la personne derrière vous la ramasse.
La force de vos bras n’a pourtant pas changé. Et pourtant, vos doigts semblent appartenir à quelqu’un d’autre.
Il y a deux raisons, pas plus
La vitesse des signaux qui vont du bout des doigts au cerveau dépend de la température. Quand la main se refroidit, on estime qu’elle tombe à environ la moitié. L’information reçue par le cerveau est d’autant plus périmée.
Dans la peau sont alignés de minuscules dispositifs qui détectent les plus petits glissements et vibrations. Le froid les émousse, et l’on ne sait plus avec quelle force on pince. C’est pourquoi on serre plus fort que nécessaire.
Dans les deux cas, ce n’est pas que les muscles des doigts se sont affaiblis. Les informations nécessaires pour bouger arrivent plus tard et plus grossières. Voyons cela pas à pas.
Un nerf n’est pas un fil électrique, mais un relais
Quand un signal parcourt un nerf, ce n’est pas de l’électricité qui circule dans un fil de cuivre. De minuscules portes, dans la membrane des cellules, s’ouvrent l’une après l’autre. À chaque fois, l’état électrique change d’un cran et se transmet au voisin. L’ouverture et la fermeture de ces portes sont des réactions chimiques.
Les réactions chimiques ralentissent quand il fait froid. C’est la même logique que pour les aliments qui se conservent mieux au réfrigérateur. Les nerfs ne font pas exception. Dans les nerfs de la main humaine, on estime que la vitesse de transmission baisse d’environ 2 mètres par seconde à chaque degré perdu.
Dans une pièce chauffée, la peau de la main est à environ 35 °C. Si l’air froid de l’hiver la fait descendre à 20 °C, la vitesse du signal tombe à moins de la moitié. Regardez la figure 1. Le temps d’arrivée, de 0,018 seconde pour une main chaude, passe à environ 0,040 seconde pour une main froide.
On serre trop fort parce que le toucher s’émousse
Quand nous tenons un verre, nous ne pensons pas à la force exercée. De minuscules dispositifs dans la peau captent la toute petite vibration qui précède le glissement d’un objet, et le cerveau ajoute de la force par réflexe. D’ordinaire, ce réglage se fait en moins de 0,1 seconde, dit-on.
Mais avec le froid, la réaction de ces dispositifs s’émousse. Comme on ne sait pas si l’objet va glisser, le cerveau joue la sécurité et serre fort dès le départ. Résultat : la force est là, mais les ajustements fins deviennent impossibles. C’est la situation la plus gênante.
Boutons, fermetures éclair, petite monnaie, fil de pêche. Toutes ces tâches demandent non pas de « serrer fort », mais de varier la force, doucement et finement. Ce sont justement ces gestes que des doigts froids réussissent le moins bien.
Quand le cœur du corps refroidit, l’organisme resserre les vaisseaux des mains et des pieds pour ne pas perdre de chaleur. Moins de sang arrive dans la main, qui se refroidit encore plus. Si vos doigts restent froids malgré les gants, fermez votre veste, couvrez votre cou, buvez quelque chose de chaud. Cela paraît détourné, mais cela agit parfois plus vite.
Ce n’est pas seulement le toucher qui s’émousse. La perception de la température baisse aussi. Si vous collez une main engourdie contre un poêle ou une bouillotte, vous pouvez rester longtemps au contact d’une chaleur plus forte que vous ne le pensez. Pour réchauffer vos mains, mieux vaut choisir quelque chose de pas trop chaud : de l’eau tiède ou l’intérieur de vos aisselles.
En résumé
Si des doigts engourdis ne répondent plus bien, la cause se trouve du côté de la sensation, avant même les muscles. Les signaux arrivent en retard, les capteurs s’émoussent, et le cerveau commande les doigts avec des informations périmées et grossières. C’est pourquoi la force est là, mais pas la finesse.
Des doigts engourdis n’ont pas perdu leur force.
Les nouvelles de vos doigts arrivent simplement en retard.
Pour savoir quelle finesse d’information la peau capte, voir Pourquoi sent-on au doigt la différence entre « rugueux » et « lisse » ?. La réaction du corps au froid lui-même est traitée dans Pourquoi a-t-on la chair de poule quand il fait froid ?. Quant au trouble qui apparaît quand les vaisseaux des doigts froids se resserrent et ne se rouvrent pas complètement au réchauffement, il est expliqué dans Pourquoi les engelures se forment-elles plutôt lors des jours de grands écarts de température qu’en plein hiver ?.
- Plongez une seule main dans l’eau froide du robinet pendant environ 2 minutes. Si vous sentez une douleur, arrêtez aussitôt. N’utilisez pas d’eau glacée.
- Séchez-vous avec une serviette. Avec chaque main, saisissez une à une 10 pièces de 1 yen pour les empiler, et chronométrez.
- Ensuite, les yeux fermés, essayez de deviner si la pièce posée dans votre paume est de 1 yen ou de 10 yens. La main froide distingue moins bien.
Empiler les pièces prend souvent environ 1,5 fois plus de temps avec la main froide. Une fois l’expérience terminée, réchauffez bien vos mains.
Pour aller plus loin ― termes, formules et liens avec les manuelsLe niveau de chaque passage est indiqué, du collège à l’université
- CollègeAu programme de sciences du collège
- LycéeAu programme de « biologie de base » et « chimie de base » du lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée, ou encadré de manuel
- Univ.Matières spécialisées de l’université (physiologie, neurosciences), non vues au lycée
- RechercheQuestions que les chercheurs étudient en ce moment, pas encore des acquis enseignés
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Vitesse de conduction nerveuse : vitesse à laquelle un signal se propage dans un nerf. Dans les gros nerfs de la main humaine, on l’estime autour de 50 mètres par seconde.
- Mécanorécepteur : dispositif situé dans la peau qui transforme en signal un changement de force (pression, glissement, vibration). Ils sont particulièrement denses au bout des doigts.
- Coefficient de température : nombre qui indique de combien de fois la vitesse d’une réaction change quand la température varie de 10 °C. Pour les réactions du vivant, on l’estime entre 2 et 3.
CollègeLycéeVérifier par le calcul : de combien le signal d’un doigt froid est-il retardé ?
Le sujet est le « temps mis par le signal pour aller du bout du doigt au cerveau ». On déduit la vitesse de la température, puis le temps de la vitesse.
| En symboles | v ＝ v0 － k × ( T0 － T ) |
| En mots | vitesse de propagation à froid ＝ vitesse habituelle － perte par °C × baisse de température |
| D’où vient cette formule | Le signal avance grâce à des réactions chimiques d’ouverture et de fermeture de portes membranaires, dont la vitesse baisse avec la température. On a simplement assimilé cette baisse à une droite sur un petit intervalle de température. |
| Formule du temps | t ＝ L ÷ v |
| En mots | temps d’arrivée ＝ distance ÷ vitesse |
| Vitesse habituelle v0 | 55 mètres par seconde (valeur indicative pour un gros nerf de la main) |
| Perte par °C k | On l’estime à 2 mètres par seconde (par °C) |
| Températures de la peau T0 et T | 35 °C dans une pièce chaude, 20 °C par air froid d’hiver |
| Distance L | Du bout du doigt au cerveau : environ 1 mètre |
| Baisse de température (°C) | 35 － 20 ＝ 15 |
| Perte de vitesse (mètres par seconde) | 2 × 15 ＝ 30 |
| Vitesse de la main froide (mètres par seconde) | 55 － 30 ＝ 25 |
| Temps de la main chaude (secondes) | 1 ÷ 55 ≒ 0,018 |
| Temps de la main froide (secondes) | 1 ÷ 25 ＝ 0,04 |
| Retard (secondes) | 0,04 － 0,018 ＝ 0,022 |
Le retard, environ 2 centièmes de seconde, n’est pas perçu consciemment. Pourtant, le réflexe qui va de la sensation du glissement à l’ajout de force repose sur de nombreux allers-retours de ce temps. Le retard s’accumule à chaque aller-retour, si bien que plus le réglage est fin, plus il se dégrade facilement.
LycéeLycée+Pourquoi la température ralentit-elle les réactions ?
LycéeComme on l’apprend en chimie, la vitesse d’une réaction varie beaucoup avec la température. Plus les molécules s’agitent, plus il y en a qui franchissent la barrière à passer pour réagir. L’ouverture et la fermeture des portes de la membrane nerveuse sont aussi un passage de cette barrière.
Lycée+Cette dépendance à la température est décrite par la loi d’Arrhenius ; en physiologie, on utilise un coefficient de température simplifié. Pour le temps d’ouverture et de fermeture des portes nerveuses, ce coefficient est estimé entre 2 et 3 : à 10 °C de moins, la vitesse tombe à la moitié ou au tiers. Pour la vitesse de conduction elle-même, le coefficient serait plus modéré.
Univ.La vitesse des portes membranaires fixe directement celle du signal
Le signal qui parcourt un nerf s’appelle potentiel d’action ; sa forme et sa vitesse sont décrites par les équations de Hodgkin et Huxley. Ces équations contiennent les constantes de temps d’ouverture et de fermeture des canaux sodium et potassium, auxquelles s’applique le coefficient de température. Quand la température baisse, ces constantes de temps s’allongent, le front du signal s’arrondit et il faut plus de temps pour exciter la membrane voisine. Cela se traduit par une baisse de la vitesse de conduction. À température plus basse encore, les portes n’ont pas fini de se refermer quand le signal suivant arrive, et la fréquence maximale de décharge répétée diminue aussi.
📖 Dérivation des formules et approfondissements : Potentiel d’action (Wikipédia en japonais)
RechercheCe qu’on ne sait pas encore bien
- Qu’est-ce qui pèse le plus ? On cherche encore à démêler la part de chaque facteur dans la maladresse au froid : retard nerveux, baisse de sensibilité de la peau, raideur des articulations et des tendons, baisse de puissance du muscle lui-même.
- Ceux qui s’habituent et ceux qui ne s’habituent pas. On rapporte que chez les personnes travaillant longtemps au froid, les vaisseaux se rouvrent plus fortement quand la main est refroidie. Mais on n’a pas tranché si cette différence est innée ou acquise par l’habitude.
- Protéger et sentir. Les gants protègent de la chaleur perdue, mais émoussent aussi le toucher. Concilier protection et sensibilité reste un problème sur lequel on tâtonne dans la conception des gants de travail.
Le contenu de cet article est donc lui aussi « une explication dans l’état actuel des connaissances ». Les valeurs varient beaucoup d’une personne à l’autre ; lisez-les comme des ordres de grandeur.
Liens avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière et chapitre | Où dans cet article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences / Fonctionnement du corps animal (stimulus et réaction) | L’ensemble du propos sur le signal qui va du doigt au cerveau |
| Lycée | Biologie de base (nerfs) / Chimie de base (vitesse de réaction) | La section sur la réaction qui ralentit quand la température baisse |
| Lycée+ | Chimie (loi d’Arrhenius) / Biologie (conduction de l’excitation) | Le coefficient de température |
| Univ. | Physiologie, neurosciences (mathématiques de l’excitation membranaire) | La section sur les équations de Hodgkin et Huxley |
| Recherche | Physiologie de l’environnement, ergonomie | Recherches sur le froid et la capacité de travail de la main |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Gestes fins en hiver, choix des gants, façon de réchauffer ses mains |
- Hongo, T. et al. (dir.), « Hyōjun seirigaku » (標準生理学, Physiologie standard), Igaku-Shoin, chapitre sur l’excitation et la conduction nerveuses
- Denys, E. H. "The influence of temperature in clinical neurophysiology." Muscle & Nerve, 1991
- Heus, R., Daanen, H. A. M., Havenith, G. "Physiological criteria for functioning of hands in the cold: a review." Applied Ergonomics, 1995
- Johansson, R. S., Westling, G. "Roles of glabrous skin receptors and sensorimotor memory in automatic control of precision grip." Experimental Brain Research, 1984
- Potentiel d’action (活動電位, Wikipédia en japonais)
※ Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur et des estimations pour comprendre le mécanisme ; elles varient selon les personnes. Si, après un long moment au froid, la sensibilité de vos mains ou de vos pieds ne revient pas, ou si vous observez un changement de couleur ou toute autre anomalie, ne vous fiez pas à votre seul jugement et suivez les consignes d’un établissement de santé.