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Les astreintes thermiques Docteur B. FOGLIA Journée de validation Nancy les 3/4

Les astreintes thermiques Docteur B. FOGLIA Journée de validation Nancy les 3/4/5 Octobre 2005 1 I ) INTRODUCTION Selon une enquête du Ministère du Travail et de l'INSEE, 25 % des salariés jugent "toujours" ou "souvent" trop contraignantes les ambiances hygro-thermiques de travail. La contrainte thermique développe des astreintes physiologiques et psycho-sensori- motrices pouvant être responsables soit d'un dysfonctionnement, soit d'une sollicitation excessive de l'organisme. 2 II) PHYSIOLOGIE DES AMBIANCES THERMIQUES Parmi tous les êtres vivants seuls les mammifères et les oiseaux sont dotés de mécanismes physiologiques de régulation qui permettent de maintenir la température du corps pratiquement constante. Les échanges de chaleur entre l’organisme humain et l’ambiance mettent en jeu trois systèmes échangeant la chaleur. Le noyau (muscle ou viscère) produit la chaleur et doit nécessairement la perdre pour conserver une température homéothermique. La périphérie (peau et tissus sous-cutanés) est le lieu de transfert de la chaleur entre le noyau et l’ambiance, c’est-à- dire l’environnement de l’individu. Des variations de 2 à 3 ° C ne sont pas dangereuses pour l’organisme mais il existe un risque réel si la température centrale devient inférieure à 35°C avec des lésions irréversibles en-dessous de 25°C. La constance de notre température corporelle résulte d'un équilibre entre la production de chaleur par notre organisme et les pertes de chaleur par dissipation dans le milieu ambiant. 2.1. La thermogenèse Elle est la somme de la chaleur dégagée ou produite par : - le métabolisme de base : Le métabolisme de base est la dépense énergétique de l'organisme à la température de neutralité thermique. Il est de 1 700 calories pour un homme de 70 kg, à jeun, au repos, à 18°c, moyennement vêtu. Notre métabolisme est constitué de milliers de réactions chimiques. Les unes consomment de l'énergie, alors que les autres en produisent. Les premières ne sont possibles que si elles sont étroitement associées aux secondes. Mais les transferts d'énergie entre ces deux types de réaction n'ont jamais un rendement de 100%, et une partie de l'énergie est dissipée sans être utilisée. Cette énergie "gaspillée" se retrouve sous une forme dégradée : la chaleur. Le métabolisme de toutes nos cellules est donc nécessairement producteur de chaleur, sous-produit de l'activité cellulaire. Tous les tissus produisent de la chaleur, certain d'entre eux ont un rôle plus important que d'autres de ce point de vue. Citons le foie : son activité biochimique très intense explique sa température élevée. Celui-ci est en effet l'organe le plus chaud de tous le corps (1°C de plus que la température rectale). Le sang se réchauffe donc en traversant le foie. Mais le tissu qui permet la production la plus forte de chaleur est le tissu musculaire. 3 Au repos complet, il subsiste toujours une légère tension des muscles, appelée tonus musculaire, qui échappe totalement à notre volonté. Le maintien de ce tonus musculaire consomme de l'énergie. Comme cette énergie n'apparaît pas sous forme de travail mécanique (dynamique ou statique), elle est quasi intégralement transformée en chaleur. C'est ainsi que chez un individu au repos (allongé et totalement immobile) le tonus musculaire produit 30% de la chaleur totale du corps. - l’exercice musculaire : La quantité de chaleur augmente considérablement lorsque le sujet est actif car au cours de la contraction musculaire 80% de l'énergie consommée par le muscle est dissipée sous forme de chaleur, 20% seulement est transformée en travail mécanique ('on ne reste pas immobile quand il fait froid ). Le frisson constitue une activité musculaire involontaire destinée à accroître la thermogénèse. En revanche, il est impossible de réduire la production de chaleur autrement que par l'immobilité complète (mais celle-ci ne s'annule pas totalement). Le tonus musculaire diminue toutefois pendant le sommeil profond et peut disparaître presque complètement au cours de certaines anesthésies. - les métabolismes ajoutés, en particulier l'alimentation 2.2 La thermolyse : Les échanges de chaleur au niveau des deux interfaces peau-ambiance et voies respiratoires-ambiance se produisent selon 4 modalités : 2.2.1 Le rayonnement infrarouge : Les échanges thermiques sont réalisés entre la peau et les éléments solides placé dans l’environnement. Les échanges se font des corps les plus chauds vers les corps les plus froids. Tout corps porté à une certaine température émet un rayonnement infrarouge qui entraîne une dissipation d'énergie vers l'extérieur. Inversement tout corps reçoit des objets chauds environnants un rayonnement, qu'il absorbe plus ou moins selon sa couleur. Lorsqu'on applique ce raisonnement au corps humain la nature des vêtements est déterminante. 4 Ceux-ci peuvent jouer un double rôle : → Lorsque la température ambiante est inférieure à celle du corps, les vêtements s'échauffent en absorbant le rayonnement émis par notre corps, et protègent celui-ci contre la refroidissement (voir également : convection). → Ils peuvent également réfléchir le rayonnement émis par les sources de chaleur qui nous entourent et protéger le corps contre un échauffement excessif ou même contre un risque de brûlure cutanée. Les vêtements blancs sont les plus réfléchissants des vêtements en tissus classiques, mais des vêtements aluminisés en surface sont indispensables lorsque le rayonnement est important. Au contraire les vêtements sombres absorbent fortement le rayonnement infrarouge et constituent une mauvaise protection. Même en l'absence de vêtements la perte de chaleur par rayonnement est un mécanisme d'importance modérée dont le rôle devient nul pour une température de l'air voisine de 30°C. Au-delà l'organisme s'échauffe par absorption du rayonnement ambiant. Cet échauffement, peu marqué dans les circonstances habituelles, peut devenir important si une source de chaleur rayonnante est placée à proximité du corps de l'opérateur (soleil, four, métal en fusion…) 2.2.2 La convection : Les échanges de chaleur par convection concernent les transferts entre le corps et un fluide. Dans la plupart des cas, le fluide est l’air ambiant, mais les échanges avec un fluide comme l’eau sont 25 fois plus élevés qu’avec l’air. Les échanges avec l’air se produisent au niveau de la peau et des voies respiratoires. L'air échauffé au contact de la peau tend à se déplacer vers le haut car il devient plus léger que l'air ambiant plus froid. Ce renouvellement constant ou convection permet d'évacuer l'air réchauffé par le corps et de le remplacer par de l'air plus frais : de la chaleur est évacuée par convection. Une vitesse de l'air élevée favorise la convection. La convection est un mécanisme de déperdition de chaleur bien plus importante que le rayonnement. Mais cette importance peut être considérablement modifiée par les vêtements : en effet le rôle principal des vêtements (ou de la fourrure chez les animaux) est d'emprisonner une couche d'air mobile, ce qui empêche la convection. On comprend alors pourquoi il faut porter des vêtements légers et amples lorsqu'il fait chaud. Les échanges par convection respiratoire suivent le flux alternatif de l’air dans l’arbre bronchique. Le flux de chaleur échangé dépend de l’écart de température entre l’air inspiré (température ambiante) et l’air expiré, et du débit ventilatoire moyen (en litres par minute). 5 2.2.3 La conduction : Les échanges de chaleur par conduction concernent les transmissions de chaleur entre deux solides en contact direct Le flux de chaleur est proportionnel au gradient de température entre la peau et le solide, au coefficient d’échange et également à la surface corporelle d’échange. La conduction est peu efficace en situation de travail (semelles des chaussures, manipulation d'objets froids ou chauds). 2.2.4 Evaporation-sudation : C'est le moyen le plus efficace pour éliminer la chaleur produite. Plusieurs formes existent : → La perte de vapeur d'eau par les poumons est négligeable pour l'homme mais est très importante pour le chien par exemple : un individu allongé au repos complet élimine par voie pulmonaire 1/2 litre d'eau par 24 heures car l'air expiré est saturé en vapeur d'eau. → La perspiration : diffusion de l'eau des couches superficielles de la peau vers l'extérieur. Il s’évapore une quantité à peu près équivalente d'eau à travers la peau : cette évaporation n'est pas perceptible en l'absence de mesures fines car la peau reste sèche. → La sudation : dès que la température ambiante s'élève, ou que l'on effectue un travail musculaire un peu important, de la sueur est secrétée à la surface de la peau, ce qui accroît considérablement l'évaporation (les pertes de chaleur par évaporation constituent le mécanisme prépondérant de la thermolyse à partir d'une température de l'air de 28°-30°C) Comme la peau n’est pas recouverte de sueur sur toute sa surface, on peut introduire la notion de mouillure de peau qui représente le rapport entre les surfaces mouillées et la surface corporelle totale. L'évaporation de 1litre d'eau nécessite 580 kcal (soit 1/3 du métabolisme de l'homme au repos complet, ou métabolisme basal). Ces 580 kcal servent simplement à faire passer l'eau de l'état liquide à l'état gazeux (chaleur latente de vaporisation de l'eau). Ceci explique pourquoi le fait de mouiller la peau provoque une sensation de fraîcheur locale durable. L'eau pour changer d'état et s'évaporer, emprunte des "calories" à la peau qui se refroidit. L'évaporation de l'eau est donc un mécanisme d'évacuation de la chaleur remarquablement efficace. 6 En revanche, plus l'atmosphère est humide plus l'évaporation uploads/Finance/ astreintes-thermiques.pdf