Avec la montée des températures, c’est le moment idéal pour vous partager, au cours des prochaines semaines, une série de billets de blogue sur la thermorégulation et la performance par temps chaud. Ce sont des sujets que j’ai longuement explorés pendant mon doctorat, à travers plusieurs publications scientifiques et une thèse qui, soyons honnêtes, seront surtout lues par d’autres chercheurs. J’avais donc envie de rendre ce contenu plus accessible et utile, en le présentant sous forme de blogs pratiques et clairs.
Voici donc un premier blog pour introduire le sujet et pour expliquer les facteurs qui expliquent pourquoi notre température corporelle augmente lors d’un effort physique.
Quand on fait de l’exercice, une grande partie de l’énergie que produit notre corps (environ 75 à 80 %) est perdue sous forme de chaleur. Seulement 20 à 25 % de cette énergie sert réellement à produire un mouvement. Résultat : notre température corporelle augmente.
Cette hausse dépend de plusieurs éléments : l’intensité et la durée de l’effort, les conditions météo (chaleur, humidité, vent, soleil), nos propres caractéristiques (sexe, forme physique, composition corporelle), ainsi que notre niveau d’hydratation. Ces facteurs sont expliqués dans les sections suivantes.
- L’intensité et la durée de l’effort
L’un des facteurs les plus importants est l’intensité de l’exercice. Plus l’effort est intense, plus le corps produit de chaleur. Par exemple, lors d’un exercice très exigeant, la chaleur générée peut être jusqu’à dix fois plus élevée que celle produite au repos. C’est parce que notre corps n’est pas très efficace pour transformer l’énergie en mouvement. Même s’il ne fait pas chaud dehors, un effort intense peut rapidement faire monter la température corporelle.
2. Les conditions météorologiques
Plusieurs éléments liés à l’environnement peuvent influencer la façon dont notre corps accumule ou dissipe la chaleur : la température extérieure, l’humidité, le soleil et le vent.
Source photo: The Gardian
2.1. Température ambiante
Quand il fait chaud, notre peau se réchauffe. Cela diminue la différence de température entre notre peau et l’air ambiant, ce qui rend plus difficile l’évacuation de la chaleur par des moyens naturels comme la conduction (contact avec l’air ou les objets) ou la convection (circulation de l’air). Le corps doit alors compter surtout sur la transpiration pour se refroidir.
La température idéale pour les sports d’endurance se situe entre 10 et 14 °C. C’est pourquoi, lorsque Eliud Kipchoge a fait sa tentative de marathon sous les 2h (il a couru en 1 : 59 :40), la température était froide, soit 9°C. Au-delà de 14 °C, la performance commence à diminuer. Des études montrent qu’une température ambiante plus élevée entraîne une baisse de performance, autant pour les marathons que pour le cyclisme.
2.2. Humidité
Quand l’air est humide, la transpiration s’évapore moins bien. Or, c’est justement l’évaporation de la sueur qui permet au corps de se refroidir. Si l’air est déjà saturé en humidité, la sueur reste sur la peau et ne peut pas faire son travail de refroidissement. Cela rend l’effort plus difficile et diminue les performances, même si la température extérieure ne change pas.
2.3. Rayonnement du soleil
Le soleil augmente la chaleur ressentie par le corps. Il peut rendre un effort encore plus éprouvant, surtout en plein air et sous un ciel dégagé. Même si la température est stable, l’exposition directe au soleil augmente la température de la peau, la sensation d’inconfort, le rythme cardiaque, la ventilation, et la dépense d’énergie. L’impact du soleil dépend de l’heure, de la saison, de la position géographique et de la quantité de peau exposée.
2.4. Vent
La vélocité du vent (absolue et relative à la vitesse de déplacement d’un individu) a un impact sur l’effet de la chaleur ambiante sur la température corporelle d’un individu lors d’un effort physique en conditions chaudes. L’impact du vent dépend toutefois de la température ambiante, ainsi que du taux d’humidité. En effet, lorsque la température ambiante est moins élevée que la température de la peau, le vent a un effet refroidissant en diminuant la température de la peau dû à une augmentation de la capacité conductive et évaporative. Cela a pour effet d’améliorer le confort thermique, de diminuer la surcharge physiologique et d’améliorer la performance lors d’un effort en laboratoire.
Par contre, dans des conditions sèches et lorsque la température ambiante est plus élevée que celle de la peau, soit généralement lorsque la température ambiante est supérieure à 35 °C, l’effet du vent est inverse; plutôt que de réduire la température de la peau, celle-ci est augmentée. Le vent agit ainsi comme un four à convection en augmentant le transfert thermique! En d’autres mots, le vent remplace la couche d’air relativement froide au-dessus de la peau par de l’air plus chaud, ce qui accélère le gain de chaleur par convection. En revanche, dans des conditions humides et/ou lorsque de la sueur est accumulée sur la peau d’un individu, le vent peut faciliter l’évaporation de la sueur en remplaçant la couche d’air humide (et donc saturée) à la surface de la peau par de l’air moins saturée. Cela a donc pour effet d’augmenter le gradient de pression de vapeur entre la peau et l’environnement et donc d’améliorer l’efficacité de la sudation.
3. Les facteurs individuels (intrinsèques)
En plus des conditions extérieures, certaines caractéristiques propres à chaque personne influencent la façon dont le corps réagit à la chaleur. Ces facteurs incluent entre autres la quantité de chaleur produite, la morphologie, le sexe, l’âge, la forme physique, le niveau d’acclimatation à la chaleur, les vêtements portés et l’état d’hydratation.
3.1. La quantité de chaleur produite
La quantité de chaleur métabolique produite par un individu dépend de l’intensité de l’effort relatif et absolu, mais également de l’efficacité d’effort de l’individu, soit le pourcentage de l’énergie métabolique qui est convertie en énergie mécanique. L’économie d’effort peut varier grandement entre des individus indépendamment de la capacité aérobie. Par exemple, l’économie d’effort en course à pied sur un tapis roulant à une vitesse fixe peut varier jusqu’à 30 % entre différents individus
Comme mentionné précédemment, plus l’intensité de l’effort est élevée, plus la production de chaleur métabolique est élevée. Un athlète de haut niveau, par exemple un cycliste professionnel, est capable de générer beaucoup plus de puissance à vélo qu’un athlète amateur. Par exemple, un cycliste professionnel peut générer environ 6 watts par kilogramme de poids corporel (w/kg) pour une longue période (environ 30 à 60 minutes). Cela représente 420 watts pour un cycliste de 70 kg. En considérant une efficacité d’effort élevée, soit 25 %, cela représente une production de chaleur métabolique d’environ 1680 watts (watts de chaleur, à ne pas confondre avec les watts affichées sur le powermeter). En comparaison, un cycliste amateur ayant le même poids générant 3 w/kg, produirait environ 804 watts de chaleur métabolique s’il a la même efficacité d’effort. Ainsi, la température corporelle peut augmenter grandement chez un individu performant à une intensité élevée, et ce même dans des conditions tempérées.
3.2. La morphologie et la composition corporelle
La taille, la masse et la composition du corps influencent la capacité à se refroidir. Plus la surface de peau est grande par rapport au poids corporel, plus il est facile de dissiper la chaleur. En revanche, une masse corporelle élevée ou un pourcentage de gras élevé augmentent la production et la rétention de chaleur. C’est pourquoi le ratio de la superficie corporelle et de la masse corporelle est une mesure importante puisqu’elle met en relation la capacité de dissipation de la chaleur par rapport à la production de chaleur métabolique.
Le gras agit comme un isolant : il ralentit le transfert de chaleur de l’intérieur du corps vers l’extérieur, ce qui rend plus difficile la régulation de la température, surtout en conditions chaudes.
3.2. Le sexe
De nombreuses études se sont intéressées à déterminer l’effet du sexe sur le gain de chaleur et la capacité de dissipation de la chaleur. Il a été observé que les différences de température corporelle interne observées entre les hommes et les femmes lors d’un effort physique sont majoritairement dues aux différences de grandeur et composition corporelle entre les sexes. Ainsi, lorsque la superficie du corps est contrôlée, le sexe en soi n’est pas un facteur déterminant.
Il a toutefois été observé que les femmes ont une capacité de thermorégulation inférieure, due à une production de sueur moins importante. De plus, la température corporelle est affectée chez les femmes par le cycle menstruel
Source photo: Martin Meissner
3.3. L’âge
Avec l’âge, la capacité à transpirer diminue, ce qui rend les personnes âgées plus vulnérables aux coups de chaleur. Toutefois, rester actif et maintenir une bonne capacité aérobie peut aider à compenser cette diminution.
3.4. La capacité aérobie
Une capacité aérobie élevée procure un effet protecteur similaire à l’effet protecteur apporté par un protocole d’acclimatation à la chaleur, ce qui permet de mieux performer dans des conditions chaudes. En effet, les individus ayant une capacité aérobie plus élevée ont une capacité de dissipation de la chaleur supérieure due entre autre à un meilleur mécanisme de sudation. Plus précisément, le seuil de température corporel pour initier la sudation est moins élevé et la réponse de la sudation est plus sensible aux augmentations de température corporelle.
Aussi, les individus ayant une capacité aérobie plus élevée ont un débit cardiaque, ainsi qu’un volume plasmatique plus élevés. Ainsi, cela réduit la compétition pour le sang entre les muscles actifs et la peau lors d’un effort à la chaleur, ce qui permet une meilleure dissipation de la chaleur via la peau. Également, une capacité aérobie plus élevée est associée à une température corporelle moins élevée au repos, ainsi qu’à une augmentation de la température corporelle maximale qui peut être atteinte avant de terminer un effort de façon volontaire lors d’un effort jusqu’à épuisement.
3.5. L’acclimatation à la chaleur
S’entraîner ou passer du temps dans un environnement chaud permet au corps de s’adapter, ce qu’on appelle l’acclimatation à la chaleur. C’est une stratégie souvent utilisée par les athlètes avant une compétition dans des conditions chaudes.
Cette acclimatation peut être :
Naturelle, par exemple lors d’un camp d’entraînement dans un pays chaud ;
Artificielle, en s’entraînant dans une chambre chaude ou avec des vêtements isolants ;
Passive, par des séances de sauna ou de bains chauds.
Une bonne acclimatation améliore la sudation, réduit la température corporelle au repos et pendant l’effort, augmente le volume plasmatique, réduit la fréquence cardiaque et améliore la tolérance à la chaleur grâce à la production de protéines de choc thermique.
L’acclimatation à la chaleur sera abordée avec plus de détails dans un article de blog que je publierai prochainement.
4. Les vêtements portés
Certains équipements, comme ceux utilisés au football ou par les pompiers, limitent l’évaporation de la sueur. Cela empêche le corps de se refroidir efficacement et peut mener à une accumulation rapide de chaleur. Dans ces situations, on parle de stress thermique incompensable : le corps produit plus de chaleur qu’il ne peut en évacuer.
5. L’état d’hydratation
Être bien hydraté est essentiel lorsqu’on s’entraîne dans la chaleur. La déshydratation diminue la quantité de sueur produite, limite la circulation sanguine vers la peau et augmente la charge sur le cœur (le cœur doit travailler plus fort pour compenser la diminution du volume plasmatique). Cela peut nuire à la performance et augmenter les risques de coup de chaleur.
Bref, il y a de nombreux facteurs qui affectent la température corporelle lors d’un effort physique. Dans des publications ultérieures je pourrai aborder d’autres sujets concernant la thermorégulation et la performance à la chaleur, tels que les stratégies de refroidissement et l’acclimatation.
Antoine Jolicoeur Desroches 
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