La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.
Chez l'homme, elle est l'un des organes les plus importants du corps en regard de sa surface et de sa masse : chez l'adulte, environ 2m² pour 5kg.
La dermatologie est la spécialité médicale qui traite des affections de la peau.
Sur le plan anatomique, la peau comprend deux parties principales. La partie superficielle mince s'appelle l'épiderme, rattachée à une partie interne plus épaisse : le derme. Une troisième
couche, plus profonde, constitue l'hypoderme mais n'est classiquement pas assimilée à une couche de peau.
L'ensemble peau et ses phanères (ongles, poils) se nomme le tégument)
Maintien de la température corporelle
La sécrétion de sueur aide à réguler la
température corporelle. Elle augmente avec la température, et provoque un rafraichissement grâce à son évaporation en surface. Elle diminue lorsque la température s'affaiblit.
Les mammifères ont souvent une
peau recouverte de poils servant principalement à isoler le corps du froid, et ce, en créant une couche d'air chaud entre la peau et les poils.
La peau constitue une barrière physique qui protège les tissus et organes sous-jacents des agressions extérieures. Elle évite les pertes de fluides corporels, représente une membrane
semi-perméable face aux liquides extérieurs et consiste en une barrière efficace face aux microorganismes.
Les terminaisons nerveuses contenues dans la peau, et notamment au bout des doigts, permettent à l'homme d'explorer son environnement par le toucher. La peau permet ainsi une sensibilité à la pression, à la chaleur, et à la douleur. Elle possède quatre types de récepteurs, qui réagissent en
fonction de stimuli différents, et qui
retournent des informations interprétables par le cerveau.
Ces informations parcourent la colonne vertébrale, jusqu’au thalamus via deux types de canaux : l’un pour les informations concernant la douleur et la température, l’autre pour le toucher à
proprement parlé (texture, dureté, etc…).
Toutes les cellules nerveuses sont sensibles à la température. Un peu trop chaud, un peu trop froid et le métabolisme de la cellule est perturbé. Le cerveau représente une structure
particulièrement sensible aux variations de température. Sa température doit être strictement maintenue autour de 37 oC.
Le cerveau peut être endommagé de façon irréversible si sa température dépasse 40,5 oC. De même, si sa température descend ne serait-ce que de quelques degrés sous la valeur normale,
les fonctions motrices et cognitives seront altérées. L'inhibition des centres respiratoires par la baisse de température peut être rapidement mortelle.
Même si tous les neurones sont affectés par les changements de température, seuls certains d'entre eux présentent des propriétés membranaires particulières (mais encore inconnues) qui les rendent
exceptionnellement sensibles à la température. Ces neurones, les thermorécepteurs, peuvent percevoir des changements de température de la peau de l'ordre de 0,01 oC
!
On reconnaît deux types de thermorécepteurs, ceux sensibles au chaud et ceux sensibles au froid. Ce sont des neurones sensitifs dont les
terminaisons axonales sont disséminées dans l'épaisseur de la peau. Certains points de la peau sont donc sensibles au chaud (terminaisons d'un récepteur au chaud), d'autres au froid (terminaisons
d'un récepteurs au froid) et d'autres ni à l'un, ni à l'autre (aucun thermorécepteur).
Les terminaisons nerveuses de la peau sensibles à la chaleur commencent à émettre des potentiels d’action lorsqu’elles sont soumises à une température d’environ 30 oC. Plus la
température augmente, plus la fréquence des potentiels formés augmente.
Cependant, au delà de 45 oC, cette fréquence décroît (comme si le stimulus était plus faible).
Par contre, les nocicepteurs, ces fibres sensibles à la douleur, commencent à émettre des potentiels d’action à partir de cette température. Physiologiquement, la chaleur se transforme en
douleur à partir de 45oC, le chaud devient brûlant. C’est également à partir de cette température que la chaleur devient assez intense pour endommager les cellules de la
peau.
Les terminaisons nerveuses sensibles au froid commencent à émettre des potentiels d’action au voisinage de 35 oC. La fréquence de ces potentiels augmente lorsque la température baisse
(elle atteint son maximum vers 25 oC puis décroît jusqu’à 10oC).
Au dessous de cette température, le froid provoque une anesthésie des terminaisons nerveuses.
D’après l’enseignement traditionnel, la température normale du corps est de 37,0 °C (98,6 °F), mais il est généralement accepté qu’une température de 38,0 °C (100,0 °F) ou plus, mesurée au moyen
d’un thermomètre rectal, signale la présence de fièvre (1,2).
37,6°C, c'est la température idéale de fonctionnement de nos enzymes, ces protéines qui permettent toutes les réactions chimiques que notre corps a besoin d'effectuer pour vivre.
La chaleur est produite par la combustion des graisses et l'énergie produite par nos muscles.
Quand le sang arrive au niveau de la peau il transfère sa chaleur qui va se dissiper vers l’extérieur du corps. Grâce à ce mécanisme thermorégulateur, notre corps se maintient donc aux environs
de 37 degrés C.
régulation de la température corporelle
L’adaptation aux changements de température ambiante ainsi que la défense de notre organisme vis-à-vis des agressions microbiennes nécessitent à tout moment de réguler la température de notre corps, sans notre intervention volontaire. Nous avons pour cela des structures anatomiques.
Réguler notre température ne veut pas dire simplement l’abaisser quand il fait chaud à l’extérieur. Cela signifie également que nous devons en cas de besoin fabriquer nous-mêmes de la chaleur, de façon à ce que la température de notre organisme soit toujours aux environs de 37,5 degrés.
Quand un individu est au repos, la plus grande partie de la chaleur corporelle provient du foie, de l’encéphale (cerveau), du cœur et des glandes endocrines (glandes fabriquant les hormones). Les muscles, quant à eux, fournissent environ 30 % de cette chaleur.
En cas d’activité intense, la quantité de chaleur produite par les muscles peut être 40 fois supérieure à celle qui provient du reste
de l’organisme. Il apparaît donc évident que l’activité physique est l’un des meilleurs moyens de réguler la température du corps.
La température de l’individu en bonne santé ne doit pas varier de plus de 1°C en vingt-quatre heures. Cette température est la plus basse le matin et la plus haute en fin d’après-midi et en début de soirée.
On appelle homéostasie la faculté qu’ont les êtres vivants de maintenir ou de rétablir certaines constantes physiologiques (concentration du sang et de la lymphe, pression artérielle,
etc...) quelles que soient les variations du milieu extérieur. L’adaptation de cette homéostasie est particulièrement importante, surtout en ce qui concerne ce que l’on appelle le système
enzymatique. Ce système enzymatique emploie de petites protéines appelées enzymes qui permettent aux réactions chimiques de l’organisme (qui sont vitales pour lui) de s’effectuer correctement.
Ainsi, par exemple, la fabrication de l’insuline nécessite la présence de ces enzymes. Si celles-ci ne sont pas employées convenablement, l’insuline ne pourra pas se fabriquer dans de bonnes
conditions, ce qui entraînera une hyperglycémie, c’est-à-dire une élévation du taux de sucre dans le sang.
En cas de réchauffement important de notre corps, ces réactions enzymatiques vont s’emballer, et pour chaque augmentation de 1°C du corps, les réactions chimiques s’accélèrent de 10
%.
À partir de là, l’organisme et plus particulièrement l’activité des cellules nerveuses (neurones) se ralentit, et les protéines commencent à se dégrader.
La traduction de cette perturbation est d’autant plus importante que la température approche les 41°C. Au-delà de 43°C, il semble que la vie ne soit plus possible.
A l’autre extrémité de la chaîne thermique supportable par l’organisme, la plupart des tissus peuvent résister à des températures très basses, c’est ce qu’on appelle l’hypothermie. Ce phénomène,
qui permet le refroidissement corporel, est utilisé lors d’interventions chirurgicales pendant lesquelles le cœur doit être arrêté. L’hypothermie permet ainsi de réduire la vitesse des échanges à
l’intérieur de l’organisme, et consécutivement les besoins en nutriments des tissus de l’organisme et de ceux du cœur. Ce procédé autorise alors le chirurgien à consacrer plus de temps à son
opération.
La température n’est pas la même à la surface du corps et en profondeur. Ainsi, la température de l’intérieur du crâne et de la cage thoracique est plus élevée que celle de la peau. C’est à
partir de la surface que l’excès de chaleur se dissipe.
La régulation de la température se fait essentiellement à travers la peau. L’agent de transfert de la température est bien évidemment le sang, qui permet de réaliser constamment une
régulation des excès de température dans un sens comme dans l’autre. Un organe ayant dépassé la température acceptable pour lui recevra du sang plus frais de la peau, où la température est plus
basse, à condition que le milieu ambiant soit suffisamment frais pour cela.
Quand notre organisme atteint une température risquant de perturber son fonctionnement normal, les capillaires laissent le sang chaud arriver à
proximité de la peau permettant ainsi le rafraîchissement du sang. Par contre, lorsque la chaleur doit être conservée, le sang évite en grande partie le réseau capillaire de la peau, réduisant
d’autant les pertes de chaleur.
Les échanges de chaleur de notre organisme se font de la façon suivante :
Le rayonnement : il s’agit d’une perte de chaleur se faisant sous forme d’un mécanisme physique appelé ondes infrarouges. Cette énergie thermique fait que tout objet plus chaud que les objets de son entourage cède de la chaleur à ces objets. L’exemple pragmatique le plus proche est celui du radiateur qui diffuse sa chaleur dans une pièce plus froide que lui. En été, quand l’air de la pièce est plus chaud que le radiateur, celui-ci ne "donne pas" sa chaleur. Dans l’autre sens, un individu qui reste au soleil capte la chaleur émise grâce aux radiations infrarouges de notre astre du jour.
La conduction : c’est le transfert de chaleur entre des objets qui sont directement en contact l’un avec l’autre. Pour mieux faire comprendre cette notion, quand nous entrons dans un bain, l’eau cède une partie de sa chaleur à notre peau : cela se fait par conduction. D’une autre manière, on peut se réchauffer le bout du nez froid avec une main chaude qui était à l’abri dans un gant ou dans une poche. Donc, contrairement au rayonnement, la conduction exige un contact direct entre les objets ; l’énergie thermique appelée chaleur doit donc passer par un milieu matériel.
La convection : elle explique le phénomène physique qui consiste à faire monter l’air chaud, et à faire descendre l’air froid. Il existe donc grâce à ce mécanisme un brassage continuel d’air froid sur notre corps. Cette déperdition de chaleur correspond à environ 20 % de la déperdition totale.
L’évaporation : elle consiste à donner de la chaleur à des molécules (plus petit regroupement de matière) pour qu’elles puissent se mettre en mouvement et donc partir. C’est ce qui se passe lorsque l’on chauffe de l’eau. Celle-ci, quand elle a acquis suffisamment de chaleur, s’évapore. Ce mécanisme se déroule à la surface de notre organisme, au niveau de la peau. La température de celle-ci fait fuir de fines gouttelettes d’eau, nous débarrassant ainsi de l’excès de chaleur inutile et dangereuse. On parle alors de chaleur de vaporisation.
Pour les passionnés de physico-chimie organique, chaque gramme d’eau qui s’évapore à la surface de notre corps consomme 2,43 kJ (kilojoule) de chaleur. Ce processus de déperdition calorique se déclenche lorsque la température du corps s’élève, amorçant la transpiration et permettant l’évaporation d’une quantité d’eau supplémentaire. L’activité physique intense peut à son tour élever la température corporelle de 3°C; elle est accompagnée de la déperdition de 2 litres de sueur. Ce mécanisme consomme 3000 à 5000 Kjoules, ce qui correspond à 30 fois la déperdition insensible de la chaleur. Toutefois, cette transpiration abondante entraîne, parallèlement à la perte de l’eau, celle de sels minéraux, en particulier du chlorure de sodium. Elle est parfois à l’origine de spasmes douloureux des muscles appelés crampes de chaleur. La nécessité de se réhydrater pendant l’exercice trouve alors toute son explication.
Cette régulation de la température corporelle ne se fait pas par magie. Il existe dans le cerveau une zone appelée hypothalamus, capable de jouer un rôle à la fois neurologique et hormonal. Dans l'hypothalamus lui-même une petite zone appelée, noyau préoptique, forme le principal centre de la thermorégulation. Autrement dit, le noyau préoptique va constamment régler notre température : c’est en quelque sorte notre thermostat physiologique.
Il existe d’autres zones du cerveau qui contribuent également à régulariser la température. Il s’agit du centre de la thermolyse situé à l’avant de l’hypothalamus, et du centre de la thermogenèse. L’ensemble de toutes ces zones constitue les centres thermorégulateurs.
L’hypothalamus reçoit des renseignements de ce qu’on appelle des thermorécepteurs périphériques, qui sont des petites zones ressemblant à des thermomètres biologiques contenus dans notre peau. D’autres zones, situées plus à l’intérieur de notre corps, plus précisément dans le sang (les récepteurs centraux), renseignent l’hypothalamus sur la température qui règne en nous.
Celui-ci va réagir à tous ces renseignements (influx afférents) en déclenchant des mécanismes appropriés capables de fabriquer de la chaleur (thermogénèse) ou de détruire de la chaleur (thermolyse). Bien entendu, l’ensemble de ces mécanismes se fait automatiquement sans que nous soyons obligés d’intervenir de façon consciente : ils sont automatiques.
Un point n’est pas encore complètement élucidé : c’est la capacité de l’hypothalamus à anticiper les changements de température susceptibles de constituer un danger pour notre corps. Il semble qu’il existe des influx provenant de la surface corporelle, permettant probablement à l’hypothalamus de prévoir les changements qui pourraient se produire et de réagir, en modifiant la température centrale. Il ne reste plus à l’organisme, maintenant qu’il possède tous les renseignements, qu’à adapter sa température. Cela va se faire par les mécanismes suivants :
Pour réchauffer l’organisme
La vasoconstriction des vaisseaux sanguins cutanés : il existe un système nerveux, appelé système sympathique, qui fonctionne de façon autonome. Au niveau des vaisseaux sanguins de la peau, le système nerveux sympathique provoque une fermeture des vaisseaux. Le sang reste alors dans les régions profondes du corps et évite la peau. Celle-ci est isolée des couches profondes du corps par une couche de tissu (tissu sous-cutané adipeux). La dissipation de chaleur est alors considérablement diminuée, et la température superficielle tend à diminuer pour atteindre celle de l’environnement. Néanmoins, cette immobilisation temporaire du sang dans la peau ne doit pas durer trop longtemps. En effet, les cellules cutanées, constamment privées d’oxygène et de nutriments, commencent à se détruire : il s’agit des gelures.
Augmentation de la vitesse de fonctionnement de l’organisme (métabolisme) : le froid stimule la libération, par l’intermédiaire du système nerveux sympathique, d’une hormone appelée noradrénaline. La noradrénaline augmente la vitesse du métabolisme, faisant du même coup augmenter la production de chaleur. Ce mécanisme porte le nom de thermogenèse chimique.
Frisson : il peut arriver que l’organisme soit dépassé par son adaptation face aux températures extrêmes. A ce moment-là, au niveau du cerveau, les centres réglant le tonus musculaire intervient. Un curieux ballet se met en place à ce moment-là : il consiste à contracter les muscles antagonistes, c’est-à-dire à la fois les muscles effectuant un mouvement et leur contraire. Le corps met en branle un maximum de muscles pour fabriquer la chaleur nécessaire pour pallier au déficit thermique. Le frisson engendré par ce mécanisme se traduit par un tremblement convulsif et passager, provoqué par une sensation plus ou moins intense de froid ou par la fièvre.
Augmentation de la libération de thyroxine : il s’agit d’un mécanisme régulateur de la température beaucoup moins "brutal" que les précédents. Il intervient par exemple au cours du passage d’une saison froide à une saison chaude ou inversement. Il fait intervenir une hormone appelée la thyréolibérine (TRH) fabriquée à partir de l’hypothalamus, qui à son tour active la sécrétion de thyréotrophine (TSH) par l’intermédiaire de l’hypophyse et plus particulièrement de sa partie antérieure, l’adénohypophyse. Mais le processus ne s’arrête pas là. En effet, pour fabriquer de la chaleur en cas de besoin, il faut la présence dans le sang d’une autre hormone : l’hormone thyroïdienne (T3, T4). Celle-ci va accroître la vitesse du métabolisme et donc la production de chaleur, permettant ainsi à l’organisme de maintenir une température constante lorsqu’il fait froid.
Pour refroidir l’organisme
Pour réduire la température de notre corps, les moyens mis à notre disposition sont entre autres :
L'ouverture des vaisseaux sanguins de la peau, qui permet le refroidissement du sang passant à l’intérieur de celle-ci.
L’augmentation de la transpiration permet également, par l’intermédiaire de l’évaporation de la sueur, de refroidir notre organisme. Cependant ce mécanisme est beaucoup plus lent.
Il suffit parfois tout simplement de réduire notre activité, ou de rechercher un endroit frais ou ombragé, mais également d’utiliser un
ventilateur. Porter des vêtements amples et de couleur tirant sur le blanc permet de réfléchir l’énergie du rayonnement solaire, et de réduire les apports de chaleur.
À ce sujet il faut savoir que l’on a moins chaud en mettant des vêtements clairs que sans vêtements du tout, car la peau nue absorbe la plus grande partie de l’énergie du rayonnement qui
l’atteint.
Le phénomène appelé coup de chaleur peut être fatal, sauf si l’on prend immédiatement des mesures à visée correctrice comme le refroidissement par immersion dans de l’eau fraîche et ingestion de liquides frais.
Ceci fait suite à l’inefficacité des processus normaux de refroidissement, quand les capacités de l’hypothalamus sont dépassées. Tous les mécanismes de thermorégulation sont donc abolis, entraînant un cercle vicieux : l’élévation trop importante de la chaleur de l’organisme augmente la vitesse des échanges qui à son tour augmente la production de chaleur.
La traduction de tout ceci est une confusion mentale ou un évanouissement, ou parfois les deux à la fois. Généralement, une tension artérielle effondrée fait suite à ce mécanisme, et si l’organisme n’est pas refroidi et réhydraté sans perdre de temps, l’épuisement dû à la chaleur peut évoluer rapidement vers une aggravation et même le décès de l’individu.