La stabilité thermique du corps humain

La température interne du corps humain reste inchangée : elle est en théorie invariablement de 37°C. Cela fait de nous des homéothermes (anciennement appelés "animaux à sang chaud"). Dans le règne animal, cette stabilité est propre à la majorité des mammifères et tous les oiseaux, en opposition aux animaux dit "à sang froid" ou pœcilothermes.

Pour palier aux températures très froides (ou très chaudes), l'organisme est capable de développer une mécanique visant à créer de la chaleur permettant de conserver une température corporelle constante. Le corps humain a une sorte de thermostat interne composé de récepteurs qui détectent des changements de température et envoient les signaux vers les centres nerveux qui provoquent à leur tour les réactions nécessaires au réchauffement du corps. Comme nous allons le voir, la température a en effet une influence capitale sur la faisabilité et la vitesse des réactions chimiques.

Le cerveau, un centre de thermorégulation

Quand les détecteurs thermiques du corps humain envoient leurs informations au cerveau et plus spécifiquement à l'hypothalamus. Cette petite glande, située au cœur du cerveau à l'arrière des yeux fonctionne comme un ordinateur central et commande à la croissance, au métabolisme, à la reproduction, aux sensations de faim et de soif et, bien sûr à la thermorégulation. Quand il fait chaud, il envoie des signaux pour provoquer la transpiration et ainsi le refroidissement du corps. Quand les températures sont basses, il commande, via des messages nerveux, au vaisseaux de la peau mais aussi aux muscles. Les organes internes se retrouvent ainsi prémunis des variations de température puisque les déperditions calorifiques sont évitées. Pour équilibrer ce phénomène, l'hypothalamus procède aussi à des pertes de chaleur (via la thermolyse qui diminue le flux sanguin) et joue son rôle de thermostat : le cas échéant, le corps humain succomberait à des températures inférieures à 30°C ou supérieures à 42°C.

La peau, un organe en première ligne

La peau, seul organe en contact avec le milieu extérieur, est constituée de cellules capables de produire de la chaleur grâce à l'énergie fournie par la nourriture absorbée ou aux stocks de graisse corporelle. Les cellules agissent comme autant de capteurs capables de détecter une variation thermique : ces récepteurs, les constituants des cellules (notamment des protéines dont le fonctionnement est optimal à 37°C), et d'autres récepteurs situés dans la moelle épinière, alertent l'hypothalamus.

Ces messages sont analysés par l'hypotalamus qui, à son tour envoie le message aux vaisseaux à la surface de la peau de se rétrécir. C'est ce qu'on appelle la vasoconstriction et qui permet de retenir la chaleur à l'intérieur du corps et de protéger les organes vitaux.

Les muscles participent aussi

Afin de réchauffer le corps plus efficacement, l'hypothalamus envoie aussi des signaux aux muscles, les forçant à se contracter de manière involontaire. En effet, en se contractant, les muscles brûlent des calories et réchauffent ainsi le corps. C'est ce qui explique les grelottements incontrôlables quand il fait froid. Des mouvements volontaires des muscles sont en revanche plus efficaces, c'est pourquoi il est recommandé de bouger pour se réchauffer quand il fait froid. Cela veut aussi dire que le corps brûle plus de calories et cela explique pourquoi être dans le froid pendant une durée prolongée donne faim.

Les limites de cette mécanique

Dès lors, on comprend pourquoi nos extrémités sont froides : moins bien protégées puisqu'assez peu enveloppées de graisse, elles se retrouvent surexposées aux variations de température. D'autre part, comme le corps va toujours vouloir protéger les organes vitaux, les pieds et les mains sont relégués au second plan.

D'autre part, si la thermorégulation est un système très efficace chez les adultes, chez les nouveaux-nés humains (et chez la plupart des animaux homéothermes), elle n'est pas encore mature. Ils ont donc besoin de la chaleur corporelle de leur mère, d'un nids ou, chez les humains, de vêtements et d'une température de l'habitat contrôlée.

Chez les adultes, la thermorégulation est plus ou moins efficace en fonction de certains critères. Les femmes ayant la peau plus fine par exemple, la déperdition de chaleur est plus rapide et leur corps se refroidit donc plus vite. Une masse musculaire plus importante permet aussi de brûler plus de calories et ainsi créer plus de chaleur quand le corps a besoin d'être réchauffé.

Par ailleurs, la thermorégulation ne préserve pas des infections : respirer de l’air froid entraîne une inflammation de la muqueuse nasale qui laisse plus facilement pénétrer les virus. La fièvre est une réaction due à la libération de substances chimiques stimulant la thermogenèse (hausse de la température corporelle) mais diminuant la thermolyse : dès lors, la fièvre, par l'augmentation du flux sanguin, endigue la croissance bactérienne.