Pourquoi l'hypothermie survient-elle même
« quand il ne fait pas si froid » ?
En entendant « hypothermie », on pense souvent à une montagne enneigée par température négative. Pourtant, elle peut survenir même par une journée « fraîche », autour de 10 °C. Le vrai danger pour le corps n'est pas tant la température de l'air que « l'eau » et « le vent ».
Un randonneur gravit une montagne peu élevée, en été. La température avoisine les 10 °C, loin du froid de plein hiver. Mais en cours de route, la pluie se met à tomber et ses vêtements sont bientôt trempés. S'y ajoute le vent qui balaie la crête.
Au début, ce n'était qu'une sensation de fraîcheur. Puis, avec le temps, des frissons incontrôlables apparaissent, la parole devient hésitante, et le jugement se dérègle.
Sans neige ni glace, voilà ce qu'est l'hypothermie. Croire « qu'il ne fait pas si froid, donc tout va bien » serait, dit-on, la pensée la plus dangereuse.
Le vrai danger ne tient qu'à deux facteurs
L'eau est un matériau qui conduit la chaleur bien mieux que l'air. Des vêtements mouillés font perdre de la chaleur corporelle à une vitesse totalement différente de vêtements secs.
Près de la peau se forme une fine couche d'air réchauffée par la propre température du corps. Le vent arrache cette couche protectrice, encore et encore.
Voyons cela dans l'ordre, un point à la fois.
Raison 1 : l'eau conduit la chaleur bien mieux que l'air
N'avez-vous jamais ressenti un froid soudain juste après être sorti de la piscine, même sans vent ? La température de l'air n'a pourtant pas changé : c'est simplement le fait d'avoir la peau mouillée qui rend la sensation totalement différente.
C'est parce que l'eau est un matériau bien plus « conducteur de chaleur » que l'air. À température de peau et température de l'air identiques, si l'on est entouré d'eau (ou de vêtements imbibés d'eau), la chaleur corporelle est emportée bien plus vite que si l'on est entouré d'air sec. L'ampleur exacte de cette différence sera calculée plus loin, dans le bloc dépliable.
Se fier uniquement à la température et se dire « 10 °C, ça va aller » revient à négliger l'effet de l'humidité et du vent. On dit que l'hypothermie survient en réalité plus souvent en montagne ou en mer, sous la pluie et le vent, que dans un lieu où la température passe sous zéro. Il est recommandé de raisonner non pas en « il ne fait pas froid, donc ça va » mais en « suis-je mouillé ? suis-je protégé du vent ? ».
Raison 2 : le vent arrache la « couche d'air chaud » qui protège la peau
Par temps froid, en restant immobile, on sent peu à peu l'air autour de soi se réchauffer et la sensation de froid s'atténuer légèrement. C'est parce qu'une fine couche d'air, réchauffée par la propre chaleur du corps, se forme juste contre la peau.
Mais quand le vent souffle, cette couche d'air réchauffée est sans cesse balayée et remplacée par de l'air froid. La peau reste alors constamment en contact avec de l'air « pas encore réchauffé », et la chaleur corporelle continue d'être emportée. C'est l'une des raisons pour lesquelles la « température ressentie » annoncée dans les bulletins météo est plus basse que la température réelle de l'air.
Le premier signe de l'hypothermie est le « frisson », par lequel le corps tente de produire lui-même de la chaleur. Jusque-là, le corps est encore en mesure de lutter. Mais si la température corporelle continue de baisser, les frissons eux-mêmes finissent par cesser. Même si cela peut donner l'impression d'un soulagement (« je ne frissonne plus »), il s'agit en réalité d'un état plus dangereux : les capacités de régulation thermique du corps seraient sur le point de s'épuiser.
Alors, que faire ?
- Si l'on est mouillé, se changer le plus vite possible pour des vêtements secsLe mieux est d'éviter de se mouiller dès le départ, avec des vêtements de pluie ou une veste imperméable.
- Se mettre à l'abri du ventSe réfugier derrière un obstacle ou à l'intérieur d'un bâtiment, même brièvement, change déjà beaucoup la vitesse de perte de chaleur.
- Si quelqu'un ne frissonne plus ou parle bizarrement, c'est un signe de dangerLa personne elle-même peut dire « ça va ». C'est à l'entourage de repérer l'anomalie.
La priorité absolue est d'éviter tout refroidissement supplémentaire. Mettez la personne à l'abri du vent, retirez ses vêtements mouillés et enveloppez-la dans des vêtements secs ou une couverture. Réchauffer en particulier la tête, le cou, les aisselles et l'aine, où passent de gros vaisseaux sanguins, serait particulièrement efficace.
Si la personne semble confuse, ne frissonne plus, ou parle avec difficulté, appelez immédiatement les secours (le 15 ou le 112 en France). Il est déconseillé de réchauffer brutalement avec de l'eau très chaude ou de frotter énergiquement le corps, car cela risquerait au contraire de mettre le corps à rude épreuve ; mieux vaut attendre les instructions de professionnels.
Par ailleurs, il arrive que lors d'opérations de secours en montagne ou en mer, le sauveteur lui-même développe une hypothermie. Plutôt qu'un sauvetage précipité, il est important de d'abord assurer sa propre protection contre le froid avant d'intervenir.
En résumé
Si l'hypothermie survient même « quand il ne fait pas si froid », c'est parce que deux facteurs se combinent : ① une fois mouillé, la vitesse à laquelle la chaleur s'échappe change radicalement d'ordre de grandeur, et ② le vent arrache la couche d'air chaud qui protège le corps. Le seul chiffre de la température ne permet pas de voir ce danger.
Plus que la température, ce qui compte, c'est d'être mouillé ou exposé au vent.
C'est là que se joue véritablement l'hypothermie.
Ce phénomène, où la température corporelle chute trop bas, est en quelque sorte l'exact opposé de l'autre article sur la température corporelle, où elle monte trop haut. Par ailleurs, les brusques variations de tension artérielle causées par l'écart de température lui-même, le « choc thermique », sont expliquées dans cet article. En montagne, quand humidité et vent se combinent, le corps perd de la chaleur même en été. Les changements météorologiques qui en sont souvent à l'origine sont traités dans « Pourquoi le temps en montagne change-t-il aussi brusquement ? ».
- Dans une pièce à température ambiante constante, laissez un bras nu et posez sur l'autre bras une serviette mouillée
- Attendez un moment, puis comparez lequel des deux bras donne le plus vite une sensation de « froid »
Bien que la température de la pièce soit identique, le bras sous la serviette mouillée devrait sembler froid plus rapidement. C'est un moyen sûr de ressentir directement le mécanisme expliqué dans l'article : l'eau conduit la chaleur mieux que l'air.
Pour aller plus loin ― termes, formules et liens avec les manuels scolairesDu collège aux matières universitaires spécialisées, le niveau de chaque section est précisé
- CollègeContenu du programme de sciences au collège
- LycéeContenu du programme de « physique fondamentale » au lycée
- Lycée +Contenu de physique de lycée avancée, ou traité en approfondissement dans les manuels
- UniversitéContenu de matières universitaires spécialisées (physiologie, médecine d'urgence), non vu au lycée
- RechercheSujet encore à l'étude par les chercheurs, pas encore enseigné comme un « acquis » établi, même à l'université
CollègeVocabulaire : les mots autour de l'hypothermie
- Température corporelle centrale : température de l'intérieur du corps (autour du cerveau et du cœur). Régulée séparément de la température de la peau.
- Conduction thermique : phénomène par lequel la chaleur se propage directement à travers une matière.
- Convection : phénomène par lequel l'air ou l'eau, en circulant, transporte la chaleur. Le vent l'accélère.
- Thermogenèse par frisson : mécanisme par lequel le corps produit lui-même de la chaleur en faisant vibrer les muscles par petites secousses.
LycéeVérifions par le calcul : à quel point l'eau conduit-elle mieux la chaleur que l'air ?
La « capacité à conduire la chaleur » d'une matière serait exprimée par un nombre appelé conductivité thermique.
| En symboles | Q = (k × A × ΔT) ÷ d |
| En mots | Vitesse de fuite de chaleur = (conductivité thermique × surface × écart de température) ÷ épaisseur de la couche isolante |
| D'où vient cette formule | C'est la loi fondamentale de la conduction thermique (loi de Fourier). Elle traduit le fait que la chaleur circule proportionnellement à l'écart de température, et d'autant moins facilement que la couche isolante est épaisse |
| Q | Quantité de chaleur perdue par le corps par seconde. Unité : watt |
| k | Conductivité thermique. Unité : W/(m·K) |
| A | Surface du corps par laquelle la chaleur s'échappe. Unité : mètre carré |
| ΔT | Écart entre la température corporelle et la température ambiante. Unité : °C |
| d | Épaisseur de la couche qui recouvre le corps. Unité : mètre |
Vitesse de fuite de chaleur ∝ conductivité thermique × écart de température
| Vitesse de fuite de chaleur | Repère de la quantité de chaleur emportée au corps par unité de temps |
| Conductivité thermique | Nombre propre à chaque matière, exprimant sa capacité à transmettre la chaleur [W/(m·K)] |
| Écart de température | Différence entre la température corporelle et celle de la matière environnante [°C] |
Le symbole « ∝ » indique une proportionnalité. Plus la conductivité thermique est élevée, et plus l'écart de température est grand, plus vite la chaleur s'échapperait.
| Écart de température pour 10 °C d'air ambiant et 37 °C de température corporelle | 37 − 10 = 27 °C |
| Conductivité thermique de l'eau (valeur repère) | 0,6 W/(m·K) |
| Conductivité thermique de l'air (valeur repère) | 0,025 W/(m·K) |
| Rapport des conductivités thermiques | 0,6 ÷ 0,025 = 24 |
| Surface corporelle (valeur repère) | 1,8 mètre carré |
| Épaisseur des vêtements (valeur repère) | 0,01 mètre |
Injectons ces valeurs dans la formule ⓪ pour obtenir directement la vitesse de fuite de chaleur Q.
| Vêtements secs : conductivité × surface | 0,025 × 1,8 = 0,045 |
| Vêtements secs : multiplié par l'écart de température | 0,045 × 27 = 1,215 |
| Vêtements secs : divisé par l'épaisseur (watts) | 1,215 ÷ 0,01 = 121,5 |
| Vêtements mouillés : conductivité × surface | 0,6 × 1,8 = 1,08 |
| Vêtements mouillés : multiplié par l'écart de température | 1,08 × 27 = 29,16 |
| Vêtements mouillés : divisé par l'épaisseur (watts) | 29,16 ÷ 0,01 = 2916 |
Une personne au repos produirait environ 100 watts de chaleur à l'intérieur de son corps. Avec 121,5 watts pour des vêtements secs, un peu d'activité physique suffit à compenser. Les 2916 watts des vêtements mouillés dépassent largement cet ordre de grandeur. Le corps, incapable de suivre, voit sa température continuer de chuter.
※ La conductivité thermique variant légèrement selon la température et l'état de la matière, des valeurs repères représentatives ont été utilisées ici.
| Un changement qui prendrait 1 heure avec des vêtements secs se produit, avec des vêtements mouillés, en | 60 ÷ 24 ≃ 2,5 minutes |
Le calcul donne : l'eau conduit la chaleur environ 24 fois mieux que l'air. Un changement corporel qui prendrait 1 heure à se produire avec des vêtements secs surviendrait donc en environ 2,5 minutes avec des vêtements mouillés — un écart d'un ordre de grandeur entier (en réalité, de nombreux facteurs entrent en jeu, comme l'isolation des vêtements, la morphologie ou la circulation sanguine ; ce temps n'est donc qu'un repère indiquant l'ampleur de l'écart).
Si se fier au seul « il fait 10 °C, donc ça va » est risqué, c'est à cause de ce facteur 24. Être mouillé ou non pèse bien plus lourd que la température de l'air elle-même.
Lycée +Pourquoi le vent refroidit-il davantage encore ?
À la surface de la peau se forme une fine couche d'air (couche limite), réchauffée par la température du corps. Cette couche joue le rôle d'un isolant naturel qui limite dans une certaine mesure la fuite de chaleur. Quand le vent souffle, cette couche limite est sans cesse renouvelée, et c'est toujours de l'air « pas encore réchauffé » qui reste en contact avec la peau. La « température ressentie » des bulletins météo serait un repère intégrant cet effet de convection dû au vent. La formule de calcul exacte, fondée sur la vitesse du vent, la température et l'humidité, est une formule spécialisée qui ne se réduit pas à une simple proportionnalité.
UniversitéComment le corps humain tente-t-il de protéger sa température ?
Dès que la température corporelle commence à baisser, les vaisseaux sanguins de la peau se contractent d'abord, réduisant le flux sanguin à la surface du corps pour limiter la fuite de chaleur. Si cela ne suffit pas, la « thermogenèse par frisson », qui fait vibrer les muscles par petites secousses, multiplie par plusieurs fois la production de chaleur interne. Mais les frissons consomment énormément d'énergie ; lorsque les réserves physiques et le sucre sanguin s'épuisent, les frissons eux-mêmes cessent, et la température corporelle devient encore plus susceptible de chuter. Ce mécanisme de régulation thermique relève de la physiologie et de la médecine d'urgence enseignées à l'université.
📖 Pour la démonstration des formules et pour aller plus loin : Conduction thermique (Wikipédia, en japonais) / Hypothermie (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qui reste encore incertain
- La vitesse à laquelle progresse l'hypothermie présenterait de fortes variations individuelles. La morphologie, le taux de graisse corporelle, l'âge, la condition physique ou l'expérience seraient impliqués, mais aucun modèle précis ne permet encore de prévoir dans quelle mesure chacun de ces facteurs pèse.
- Les recherches se poursuivent pour quantifier précisément, selon le type de vêtement, la perte de chaleur causée par la combinaison de l'humidité et du vent. L'ampleur réelle de l'écart selon les vêtements de randonnée ou de travail utilisés nécessiterait encore l'accumulation de mesures selon les conditions.
- La méthode de réchauffement la plus sûre sur le terrain fait encore débat parmi les spécialistes. En particulier pour une hypothermie modérée à sévère, un réchauffement trop brutal pourrait au contraire mettre le cœur à rude épreuve ; la procédure optimale reste un sujet de recherche.
Liens avec les manuels scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage correspondant de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences, propagation de la chaleur (conduction, convection) | Différence de base entre l'eau et l'air en matière de conduction thermique |
| Lycée | Physique fondamentale, chaleur et température | L'ensemble des calculs ①②③ « vérifions par le calcul » |
| Lycée + | Physique, transfert de chaleur, température ressentie en météorologie | Couche limite et accélération de la convection par le vent |
| Université | Physiologie, médecine d'urgence | Vasoconstriction, thermogenèse par frisson, mécanismes de régulation thermique |
| Recherche | Médecine d'urgence, sciences du sport (en cours d'étude) | Modèles de prévision des variations individuelles, mesures selon les vêtements, optimisation des méthodes de réchauffement |
| ― | Prévention, éducation à la sécurité en plein air | Signification de l'arrêt des frissons, méthodes de réchauffement, seuil d'appel des secours |
- Documents explicatifs sur les symptômes et la prise en charge de l'hypothermie, publiés par la Société japonaise de médecine d'urgence (日本救急医学会) et des associations liées à la montagne.
- Descriptions générales, dans des manuels de physique et d'ingénierie, des bases de la conductivité et de la conduction thermiques (incluant les valeurs représentatives de conductivité de l'eau et de l'air).
- Documents explicatifs de l'Agence météorologique japonaise (気象庁) sur la relation entre température ressentie, vitesse du vent et température de l'air.
- Descriptions générales, dans des manuels de physiologie, sur la régulation thermique (vasoconstriction, thermogenèse par frisson).
※ Les valeurs de conductivité thermique, de température et de durée sont des estimations et des hypothèses destinées à faire comprendre le mécanisme. Les variations réelles de température corporelle dépendent fortement des vêtements, de la morphologie, du niveau d'activité et de nombreux autres facteurs.
※Cet article propose une vulgarisation scientifique à visée générale. Pour toute décision relative à votre santé ou à une prise en charge d'urgence, suivez les instructions d'un médecin ou des services de secours et de sauvetage compétents. Les valeurs indiquées sont des estimations et des hypothèses destinées à faire comprendre le mécanisme.