Pourquoi la chair de poule apparaît-elle au froid ?
― Et pourtant, ça ne sert à rien
Par temps froid, de petits grains apparaissent sur les bras. Le corps essaie manifestement de faire quelque chose. Mais ce « quelque chose » ne sert quasiment à rien chez l'être humain. Nous n'avons plus de poils, mais nous continuons le geste qui les hérissait.
Premièrement : un jour de froid, un moineau du parc se gonfle en boule bien ronde. Ses plumes se hérissent complètement, il en devient méconnaissable.
Deuxièmement : un chat surpris gonfle sa queue et hérisse son poil. Il cherche à paraître plus imposant.
Dans les deux cas, un petit muscle sous la peau se contracte pour hérisser poils ou plumes. Les petits grains qui apparaissent sur nos bras viennent exactement du même muscle, faisant exactement la même chose.
Une seule différence : il ne nous reste presque plus de poils à hérisser.
Chaque poil est relié à un muscle qui le tire en biais. Quand ce muscle se contracte, le poil se dresse et la peau se resserre autour, formant un petit grain. Ce grain, c'est le relief autour du pore.
Quand le poil se dresse, une poche d'air immobile se forme entre les poils. L'air conduit mal la chaleur, ce qui fait une excellente protection contre le froid chez les animaux à fourrure.
Autrement dit, la chair de poule, c'est le geste qui consiste à se fabriquer une couette. Sauf que chez l'humain, cet effet est quasiment nul. Voyons cela en détail.
Pourquoi une « couche d'air » tient-elle chaud ?
L'air est une substance qui conduit très mal la chaleur. Il en laisse passer moins d'un dix-millième par rapport au métal. C'est pourquoi l'air lui-même est un excellent isolant.
Mais il y a une condition : l'air ne doit pas bouger. S'il circule, l'air réchauffé est emporté et remplacé sans cesse par de l'air froid.
C'est pourquoi tous les vêtements chauds sont conçus pour « emprisonner l'air ».
- La couette en plumes ― les fines ramifications des plumes retiennent une grande quantité d'air
- Le pull en laine ― les mailles retiennent l'air. Si le tricot est trop serré, il tient paradoxalement moins chaud
- Les couches de vêtements ― c'est l'air entre les vêtements qui agit. C'est pourquoi plusieurs couches fines peuvent tenir plus chaud qu'un seul vêtement épais
- Le double vitrage ― l'air entre les deux vitres bloque les échanges de chaleur
Hérisser le poil, c'est créer cette couche d'air à la surface du corps. Un moineau qui se gonfle en boule fait exactement la même chose : il emprisonne de l'air entre ses plumes, comme s'il enfilait une épaisse couette.
Sauf que nous n'avons plus de couette.
Pourquoi cela ne fonctionne-t-il pas chez l'humain ?
Chez l'humain, la quasi-totalité des poils sont courts et fins. Même dressés, ils n'emprisonnent qu'une quantité d'air infime. Son effet isolant est considéré comme pratiquement inexistant en pratique.
Le réflexe subsiste pourtant. Le muscle qui bouge le poil, et le nerf qui lui donne l'ordre, fonctionnent toujours normalement. Le dispositif est resté, mais son objet a disparu.
On appelle cela une trace vestigiale : une caractéristique du corps utile chez nos ancêtres mais qui a perdu sa fonction aujourd'hui. Les dents de sagesse, ou le muscle qui bouge l'oreille (certaines personnes savent encore le faire), sont considérés comme faisant partie de la même famille.
Puisque la chair de poule ne sert à rien, le corps humain utilise d'autres moyens.
- Resserrer les vaisseaux sanguins de la peau ― réduit le flux sanguin en surface pour limiter la perte de chaleur. C'est pourquoi les mains et les pieds deviennent blancs et froids par temps froid. C'est ce mécanisme qui est considéré comme le plus efficace
- Frissonner ― de petits mouvements musculaires rapides produisent de la chaleur. Comme pour l'exercice, bouger dégage de la chaleur
- Utiliser un tissu adipeux spécialisé dans la production de chaleur ― abondant chez les bébés, on sait désormais qu'il subsiste aussi chez l'adulte. Il produit de la chaleur sans frisson
- Se recroqueviller, s'habiller ― réduit la surface exposée et crée une couche d'air extérieure. C'est finalement la méthode la plus sûre
Pourquoi la chair de poule apparaît-elle même sans froid ?
En écoutant de la musique, ou devant une scène de film, un frisson de chair de poule peut nous parcourir. Cela n'a aucun rapport avec la température corporelle.
Le muscle qui hérisse le poil est activé par un nerf qu'on ne peut pas contrôler volontairement. Ce même nerf intervient aussi quand le corps bascule en mode « combat ou fuite ». Cœur qui s'emballe, mains moites, pupilles qui se dilatent ― la chair de poule fait partie de ce même ensemble.
C'est pourquoi une émotion forte hérisse le poil, indépendamment de la température. La chair de poule ressentie par peur emprunte le même circuit que celui qui pousse un animal à hérisser son poil pour paraître plus imposant. Le chat gonfle sa queue ; nous, nous faisons la même chose avec un corps sans poil.
Fait amusant : dans le monde entier, le nom de ce phénomène évoque un oiseau. En japonais, « peau de poule » ; en anglais, « peau d'oie » ; en français, « chair de poule ». Partout, on a pensé à la peau granuleuse d'un oiseau plumé.
Ce qu'on peut vérifier chez soi
- Préparer d'un côté trois chemises fines empilées enroulées autour du bras, et de l'autre un tissu épais unique de poids comparable
- Appliquer sur chacun un bloc réfrigérant pendant la même durée, et comparer la façon dont le froid traverse
- Ensuite, écraser fermement les trois couches empilées et refaire l'essai
- Une fois écrasées, le froid traverse soudainement beaucoup plus vite
Le tissu est identique, mais le résultat change. Ce qui protégeait n'était pas le tissu, mais l'air entre les couches de tissu. Une doudoune compressée dans un sac sous vide devient toute plate ― c'est parce qu'elle est composée presque entièrement d'air. C'est aussi pourquoi bien la secouer pour la regonfler avant de l'enfiler la rend plus chaude.
En résumé
La chair de poule apparaît au froid parce que c'est un réflexe qui hérisse le poil pour créer une couche d'air et garder la chaleur du corps. Mais l'humain n'a presque plus de poils à hérisser, si bien qu'il ne reste que le geste, à l'état de trace vestigiale. Si elle apparaît aussi sous le coup de l'émotion, c'est que le même nerf réagit également aux émotions.
Le corps essaie encore de hérisser des poils qu'il n'a plus.
L'évolution oublie parfois d'éteindre un dispositif devenu inutile.
Le même mécanisme de régulation de la température intervient aussi lors de la fièvre. La raison pour laquelle on frissonne et on ressent des frissons de froid sans avoir froid est expliquée dans Pourquoi la fièvre apparaît-elle quand on attrape un rhume ?.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, chiffres, liens avec les programmes scolairesDu collège aux sujets encore en recherche, le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeNiveau du programme de sciences au collège
- LycéeNiveau des matières « biologie de base » et « physique de base » au lycée
- Lycée +Niveau « biologie » du lycée, ou contenu approfondi/encadré du manuel
- UniversitéNon enseigné au lycée : contenu universitaire spécialisé (physiologie, thermique)
- RechercheNon enseigné comme « établi » même à l'université : sujet en cours d'étude par les chercheurs
CollègeVocabulaire : le corps et la chaleur
- Muscle arrecteur du poil : petit muscle attaché en biais au pore. Sa contraction dresse le poil. Il échappe à notre volonté.
- Horripilation : le fait que le poil se dresse. C'est ce qu'est vraiment la chair de poule.
- Système nerveux autonome : nerfs qui régulent organes, vaisseaux sanguins et muscles arrecteurs indépendamment de la volonté. Il comporte un versant actif en situation de tension, et un versant actif au repos.
- Trace vestigiale : caractéristique du corps utile chez nos ancêtres mais qui a perdu sa fonction aujourd'hui. Dents de sagesse, muscle de l'oreille, etc.
- Homéostasie : mécanisme qui maintient stable l'état interne du corps. La régulation de la température en est l'exemple type.
LycéeVérification par le calcul : la chair de poule humaine ne réchauffe pas vraiment
La chair de poule est un mécanisme qui « hérisse le poil pour créer une couche d'air et se protéger du froid ». Alors, quelle est vraiment son efficacité chez l'humain ? Le calcul donne une réponse sans détour.
Chaleur perdue ＝ conductivité thermique × surface × écart de température ÷ épaisseur
| Chaleur perdue | en W (J par seconde) |
| Conductivité thermique | 0,026 W/(m·K) pour l'air immobile |
| Surface | en m² |
| Écart de température | différence entre corps et air extérieur [°C] |
| Épaisseur | épaisseur de la couche d'air [m] |
L'important, c'est qu'on divise par l'épaisseur. Plus la couche d'air est épaisse, moins la chaleur s'échappe. C'est le principe de la couette en plumes comme du pull en laine. Ce n'est pas le tissu qui tient chaud, c'est le tissu qui emprisonne l'air, et c'est ça qui tient chaud.
Hérisser le poil, c'est un geste qui augmente cette « épaisseur ». On peut donc calculer.
| Couche d'air créée en hérissant le poil | on prend 1 cm ＝ 0,01 m |
| Surface | on prend 1 m² |
| Écart de température | on prend 10 °C |
| Calcul du numérateur | 0,026 × 1 × 10 ＝ 0,26 |
| Chaleur perdue | 0,26 ÷ 0,01 ＝ 26 W/m² |
Pour comparer, calculons aussi le cas où le poil est couché, avec une couche d'air de seulement 1 mm.
| Couche de 0,001 m | 0,26 ÷ 0,001 ＝ 260 W/m² |
| Effet du hérissement | 260 ÷ 26 ＝ divisé par 10 |
Le simple fait de hérisser le poil divise par 10 la chaleur perdue. C'est décisif. Pour un animal poilu, la chair de poule est visiblement une question de survie.
C'est le cœur du sujet. Les poils humains sont presque tous de simples duvets. Même dressés, la couche d'air qu'ils créent est infime.
| Couche créée par le duvet humain | on prend 0,5 mm ＝ 0,0005 m |
| Chaleur perdue | 0,26 ÷ 0,0005 ＝ 520 W/m² |
| Animal poilu (②) | 26 W/m² |
| Écart | 520 ÷ 26 ＝ 20 fois plus |
La chair de poule humaine n'est efficace que 20 fois moins qu'un animal poilu. Pour être honnête, elle est pratiquement inutile pour l'isolation thermique.
Pourtant, notre corps garde bien le muscle qui hérisse le poil, ainsi que les circuits qui le commandent, et ils fonctionnent toujours consciencieusement quand il fait froid, ou quand on a peur. Une fonction devenue inutile, mais dont le geste subsiste. C'est cela que montre ce calcul.
On pense que la chair de poule est un vestige de l'époque où le corps était couvert de poils. La question « pourquoi ce geste subsiste-t-il alors qu'il ne sert à rien ? » ne se pose vraiment qu'une fois qu'on a fait le calcul. Tant qu'on croit qu'elle sert à quelque chose, la question ne se pose même pas.
※ En réalité, le vent, l'humidité, les vêtements et la circulation sanguine jouent aussi un rôle, donc ce calcul isole uniquement l'effet du poil. Dans la régulation thermique humaine, resserrer les vaisseaux, frissonner et s'habiller ont un effet bien plus important.
LycéeLes chiffres du « pouvoir isolant de l'air »
En comparant la conductivité thermique, on mesure à quel point l'air est performant.
| Cuivre | environ 400 |
| Eau | environ 0,6 |
| Bois | environ 0,15 |
| Laine / plumes (chargées d'air) | environ 0,04 |
| Air immobile | environ 0,026 |
※ Ces valeurs varient selon la température et l'humidité. Ce sont des ordres de grandeur usuels.
Si la laine ou les plumes sont légèrement moins performantes que l'air pur, c'est parce que la fibre elle-même conduit un peu la chaleur. Autrement dit, le rôle principal des vêtements chauds ne revient pas à la fibre, mais à l'air qu'elle retient.
Ce tableau explique aussi pourquoi on a soudain très froid quand on est mouillé. Quand l'eau remplace l'air, la conductivité thermique est multipliée par plus de 20. C'est pourquoi la température corporelle chute facilement sous la pluie.
LycéeLycée +L'ensemble du mécanisme de régulation thermique
La régulation de la température corporelle est assurée par un centre situé dans l'hypothalamus, au cerveau. Il compare la température de consigne à la température réelle et donne des ordres pour annuler l'écart : c'est un mécanisme de rétroaction négative. Le principe est le même que celui du thermostat d'un climatiseur.
Les réactions au froid se divisent en deux grandes catégories.
- Limiter la perte de chaleur : resserrer les vaisseaux de la peau, horripilation (peu efficace chez l'humain)
- Produire de la chaleur : production de chaleur par le frisson, production de chaleur par le tissu adipeux brun
Le resserrement des vaisseaux de la peau est puissant : en réduisant le flux sanguin des extrémités, il protège la température du centre du corps. Avoir les mains et les pieds froids n'est pas un dysfonctionnement, c'est la conséquence d'une priorité donnée au tronc. Mais au-delà d'une certaine limite, cela expose au risque de gelure.
UniversitéLe muscle arrecteur du poil aurait peut-être un autre rôle
Le muscle arrecteur du poil a longtemps été considéré comme « un muscle devenu inutile ». Or, des travaux récents suggèrent qu'il pourrait être impliqué dans la régénération du poil.
Selon ces recherches, le muscle arrecteur sert d'ancrage physique reliant les terminaisons du système nerveux sympathique aux cellules souches du follicule pileux ; une voie a été décrite par laquelle un stimulus comme le froid est transmis par le nerf jusqu'aux cellules souches et stimule la croissance du poil. On a aussi montré que faire disparaître le muscle arrecteur désactive cette voie.
Autrement dit, même si la fonction « hérisser le poil » a disparu, elle serait peut-être restée pour un tout autre rôle : « faire pousser le poil ». Un exemple où l'on a retrouvé une fonction bien active dans ce qu'on croyait n'être qu'un vestige.
RechercheCe qu'on ne sait pas encore
- On ne sait pas pourquoi certaines personnes ont la chair de poule en musique et d'autres non. Ce phénomène de chair de poule déclenché par une forte émotion ne se produirait pas chez une part de la population. Une étude l'a relié à l'épaisseur du faisceau de nerfs reliant les zones auditives et émotionnelles du cerveau, mais l'échantillon était petit et la conclusion n'est pas établie. On ignore même pourquoi la musique, qui n'a rien à voir avec la survie, activerait un circuit nerveux prévu pour le danger.
- La raison pour laquelle une trace vestigiale subsiste sans disparaître n'a rien de simple non plus. On pourrait s'attendre à ce qu'un mécanisme inutile s'efface naturellement, mais en pratique il subsiste souvent. Son maintien coûterait presque rien, ou il partagerait des composants avec une autre fonction — mais trancher au cas par cas reste difficile. La découverte d'un nouveau rôle du muscle arrecteur montre bien qu'un « vestige supposé » peut en réalité rester actif.
- Le rôle du tissu adipeux brun chez l'adulte reste aussi en cours d'étude. On le croyait autrefois réservé aux bébés, mais l'imagerie a confirmé sa présence chez l'adulte aussi. Son lien avec l'adaptation au froid et le métabolisme est étudié, mais les variations individuelles sont grandes et une application médicale reste encore lointaine.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / thème | Partie de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences · Peau et réaction aux stimuli / transmission de la chaleur | Fonction du muscle arrecteur, couche d'air |
| Lycée | Biologie de base · système nerveux autonome et homéostasie / régulation thermique | Rétroaction négative, resserrement vasculaire et frisson |
| Lycée | Physique de base · transfert de chaleur | Comparaison des conductivités thermiques, pourquoi on a froid mouillé |
| Lycée + | Biologie · évolution (organes vestigiaux) | Le dispositif reste, l'objet a disparu |
| Université | Physiologie · biologie des cellules souches · thermique | Système sympathique et cellules souches du follicule, tissu adipeux brun, conception de l'isolation |
| Recherche | Neurosciences · biologie évolutive (non résolu) | Chair de poule musicale, persistance des vestiges, tissu adipeux brun |
- Shwartz, Y. et al., Cell types promoting goosebumps form a niche to regulate hair follicle stem cells, Cell 182(3), 578–593, 2020 (relation entre muscle arrecteur et cellules souches du follicule pileux).
- Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology (manuel de référence sur la régulation thermique).
- Sachs, M. E. et al., Brain connectivity reflects human aesthetic responses to music, Social Cognitive and Affective Neuroscience 11(6), 884–891, 2016 (chair de poule musicale et connectivité cérébrale ; échantillon d'étude restreint).
- Cypess, A. M. et al., Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans, New England Journal of Medicine 360, 1509–1517, 2009.
- Documents de la Société japonaise de médecine du travail (日本産業衛生学会) et autres, sur l'environnement froid et la régulation thermique.
※ Les valeurs de conductivité thermique et autres varient selon les conditions. Cet article présente des ordres de grandeur couramment utilisés.
※Cet article est une vulgarisation scientifique à destination du grand public. Pour toute question relative à votre état de santé, consultez un médecin ou un professionnel qualifié. En cas d'activité par temps froid, évitez les vêtements mouillés et protégez-vous correctement du froid afin de prévenir hypothermie et gelures. Les valeurs numériques indiquées sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension du mécanisme.