La prévention des effets physiopathologiques de l'exposition au froid doit être considérée de deux points de vue : le premier concerne les effets physiopathologiques observés lors d'une exposition générale au froid (c'est-à-dire l'ensemble du corps), et le second concerne ceux observés lors d'une exposition locale au froid. froid, affectant principalement les extrémités (mains et pieds). Les mesures préventives à cet égard visent à réduire l'incidence des deux principaux types de stress dû au froid, soit l'hypothermie accidentelle et les engelures des extrémités. Une approche à deux volets est requise : des méthodes physiologiques (p. ex. alimentation et hydratation adéquates, développement de mécanismes d'adaptation) et des mesures pharmacologiques et technologiques (p. ex. abri, habillement). Au final, toutes ces méthodes visent à augmenter la tolérance au froid tant au niveau général que local. De plus, il est essentiel que les travailleurs exposés au froid aient l'information et la compréhension de ces blessures nécessaires pour assurer une prévention efficace.

Méthodes physiologiques pour prévenir les blessures causées par le froid

L'exposition au froid chez l'être humain au repos s'accompagne d'une vasoconstriction périphérique, qui limite les pertes de chaleur cutanées, et d'une production métabolique de chaleur (essentiellement par l'activité du frisson), qui implique la nécessité d'une prise alimentaire. La dépense d'énergie nécessaire à toute activité physique dans le froid est augmentée du fait de la difficulté de marcher dans la neige ou sur la glace et de l'utilisation fréquente d'équipements lourds. De plus, la perte d'eau peut être importante du fait de la sudation associée à cette activité physique. Si cette perte d'eau n'est pas compensée, une déshydratation peut survenir, augmentant la susceptibilité aux engelures. La déshydratation est souvent aggravée non seulement par la restriction volontaire de l'apport en eau en raison de la difficulté à absorber suffisamment de liquide (l'eau disponible peut être gelée ou il peut être nécessaire de faire fondre la neige) mais aussi par la tendance à éviter une miction suffisamment fréquente (urination) , ce qui oblige à sortir du refuge. Le besoin en eau dans le froid est difficile à estimer car il dépend de la charge de travail de chacun et de l'isolation des vêtements. Mais dans tous les cas, les apports hydriques doivent être abondants et sous forme de boissons chaudes (5 à 6 l par jour en cas d'activité physique). L'observation de la couleur de l'urine, qui doit rester claire, donne une bonne indication de l'évolution des apports hydriques.

En ce qui concerne l'apport calorique, on peut supposer qu'une augmentation de 25 à 50 % en climat froid, par rapport aux climats tempérés ou chauds, est nécessaire. Une formule permet de calculer l'apport calorique (en kcal) indispensable à l'équilibre énergétique dans le froid par personne et par jour : kcal/personne par jour = 4,151 28.62 – XNUMXT_a, Où T_a est la température ambiante en °C (1 kcal = 4.18 joules). Ainsi, pour une T_a de –20 ºC, un besoin d'environ 4,723 2.0 kcal (10 x XNUMX⁴ J) doit être anticipé. La prise alimentaire ne semble pas devoir être modifiée qualitativement pour éviter les troubles digestifs de type diarrhée. Par exemple, la ration pour temps froid (RCW) de l'armée américaine se compose de 4,568 1.9 kcal (10 x XNUMX⁴ J), sous forme déshydratée, par jour et par personne, et se répartit qualitativement comme suit : 58 % de glucides, 11 % de protéines et 31 % de lipides (Edwards, Roberts et Mutter 1992). Les aliments déshydratés ont l'avantage d'être légers et faciles à préparer, mais ils doivent être réhydratés avant consommation.

Dans la mesure du possible, les repas doivent être pris chauds et répartis en petit-déjeuner et déjeuner en quantités normales. Un complément est apporté par des soupes chaudes, des biscuits secs et des barres de céréales grignotées tout au long de la journée, et en augmentant l'apport calorique au dîner. Ce dernier expédient augmente la thermogenèse induite par l'alimentation et aide le sujet à s'endormir. La consommation d'alcool est extrêmement déconseillée en climat froid car l'alcool induit une vasodilatation cutanée (source de perte de chaleur) et augmente la diurèse (source de perte d'eau), tout en modifiant la sensibilité de la peau et en altérant le jugement (facteurs fondamentaux impliqués dans la reconnaissance des premiers signes de blessure par le froid). Une consommation excessive de boissons contenant de la caféine est également nocive car cette substance a un effet vasoconstricteur périphérique (risque accru d'engelures) et un effet diurétique.

En plus d'une alimentation adéquate, le développement de mécanismes d'adaptation généraux et locaux peut réduire l'incidence des blessures causées par le froid et améliorer les performances psychologiques et physiques en réduisant le stress causé par un environnement froid. Cependant, il est nécessaire de définir les concepts de adaptation, acclimatation ainsi que habituation au froid, les trois termes variant dans leurs implications selon l'usage des différents théoriciens.

Selon Eagan (1963), le terme adaptation au froid est un terme générique. Il regroupe sous le concept d'adaptation les concepts d'adaptation génétique, d'acclimatation et d'accoutumance. L'adaptation génétique fait référence aux changements physiologiques transmis génétiquement qui favorisent la survie dans un environnement hostile. Bligh et Johnson (1973) font la différence entre l'adaptation génétique et l'adaptation phénotypique, définissant le concept d'adaptation comme « des changements qui réduisent la tension physiologique produite par une composante stressante de l'environnement total ».

Acclimatation peut être définie comme une compensation fonctionnelle qui s'établit sur une période de plusieurs jours à plusieurs semaines en réponse soit à des facteurs complexes de l'environnement tels que les variations climatiques en milieu naturel, soit à un facteur unique de l'environnement, comme en laboratoire (l'"acclimatation artificielle" ou "l'acclimatation" de ces écrivains) (Eagan 1963).

Habituation est le résultat d'une modification des réponses physiologiques résultant d'une diminution des réponses du système nerveux central à certains stimuli (Eagan 1963). Cette accoutumance peut être spécifique ou générale. L'accoutumance spécifique est le processus impliqué lorsqu'une certaine partie du corps s'habitue à un stimulus répété, tandis que l'accoutumance générale est celle par laquelle tout le corps s'habitue à un stimulus répété. L'adaptation locale ou générale au froid s'acquiert généralement par accoutumance.

Tant en laboratoire qu'en milieu naturel, différents types d'adaptation générale au froid ont été observés. Hammel (1963) a établi une classification de ces différents types d'adaptation. L'adaptation de type métabolique se manifeste par le maintien de la température interne combiné à une plus grande production de chaleur métabolique, comme chez les Alacalufs de la Terre de Feu ou les Indiens de l'Arctique. L'adaptation de type isolationnel se manifeste également par un maintien de la température interne mais avec une diminution de la température cutanée moyenne (aborigènes de la côte tropicale d'Australie). L'adaptation de type hypothermique se traduit par une baisse plus ou moins importante de la température interne (tribu du désert du Kalahari, Indiens Quechua du Pérou). Enfin, il existe une adaptation de type mixte isolationnelle et hypothermique (aborigènes d'Australie centrale, Lapons, Amas plongeurs coréens).

En réalité, ce classement n'a qu'un caractère qualitatif et ne prend pas en compte toutes les composantes du bilan thermique. Nous avons donc récemment proposé une classification non seulement qualitative mais aussi quantitative (voir tableau 1). La seule modification de la température corporelle n'indique pas nécessairement l'existence d'une adaptation générale au froid. En effet, une modification du délai de déclenchement du frisson est un bon indicateur de la sensibilité du système de thermorégulation. Bittel (1987) a également proposé la réduction de la dette thermique comme indicateur d'adaptation au froid. De plus, cet auteur a démontré l'importance de l'apport calorique dans le développement des mécanismes d'adaptation. Nous avons confirmé cette observation dans notre laboratoire : des sujets acclimatés au froid en laboratoire à 1 °C pendant 1 mois de manière discontinue ont développé une adaptation de type hypothermique (Savourey et al. 1994, 1996). L'hypothermie est directement liée à la réduction du pourcentage de la masse grasse corporelle. Le niveau d'aptitude physique aérobie (VO_2max) ne semble pas impliquée dans le développement de ce type d'adaptation au froid (Bittel et al. 1988 ; Savourey, Vallerand et Bittel 1992). L'adaptation de type hypothermique apparaît la plus avantageuse car elle maintient les réserves énergétiques en retardant l'apparition des frissons mais sans que l'hypothermie soit dangereuse (Bittel et al. 1989). Des travaux récents au laboratoire ont montré qu'il est possible d'induire ce type d'adaptation en soumettant des personnes à une immersion localisée intermittente des membres inférieurs dans de l'eau glacée. De plus, ce type d'acclimatation a développé un « syndrome polaire de tri-iodothyronine » décrit par Reed et ses collaborateurs en 1990 chez des sujets ayant passé de longues périodes dans la région polaire. Ce syndrome complexe reste mal connu et se traduit principalement par une diminution du pool de tri-iodothyronine totale aussi bien lorsque le milieu est thermiquement neutre que lors d'expositions aiguës au froid. La relation entre ce syndrome et l'adaptation de type hypothermique reste cependant à définir (Savourey et al. 1996).

Tableau 1. Mécanismes généraux d'adaptation au froid étudiés lors d'un test de froid standard réalisé avant et après une période d'acclimatation.

L'adaptation locale des extrémités est bien documentée (LeBlanc 1975). Elle a été étudiée tant chez des tribus indigènes ou des groupes professionnels naturellement exposés au froid dans les extrémités (Esquimaux, Lapons, pêcheurs de l'île de Gaspé, fish sculpteurs anglais, facteurs au Québec) que chez des sujets artificiellement adaptés en laboratoire. Toutes ces études ont montré que cette adaptation se traduit par des températures cutanées plus élevées, moins de douleur et une vasodilatation paradoxale plus précoce qui se produit à des températures cutanées plus élevées, permettant ainsi la prévention des engelures. Ces modifications sont essentiellement liées à une augmentation du flux sanguin cutané périphérique et non à une production locale de chaleur au niveau musculaire, comme nous l'avons montré récemment (Savourey, Vallerand et Bittel 1992). L'immersion des extrémités plusieurs fois par jour dans de l'eau froide (5°C) pendant plusieurs semaines est suffisante pour induire la mise en place de ces mécanismes d'adaptation locaux. En revanche, il existe peu de données scientifiques sur la persistance de ces différents types d'adaptation.

Méthodes pharmacologiques pour prévenir les blessures causées par le froid

L'utilisation de médicaments pour améliorer la tolérance au froid a fait l'objet de nombreuses études. La tolérance générale au froid peut être améliorée en favorisant la thermogenèse avec des médicaments. En effet, il a été montré chez l'homme que l'activité du frisson s'accompagne notamment d'une augmentation de l'oxydation des glucides, associée à une consommation accrue de glycogène musculaire (Martineau et Jacob 1988). Les composés méthylxanthiniques exercent leurs effets en stimulant le système sympathique, exactement comme le froid, augmentant ainsi l'oxydation des glucides. Cependant, Wang, Man et Bel Castro (1987) ont montré que la théophylline était inefficace pour prévenir la chute de la température corporelle chez des sujets humains au repos au froid. En revanche, l'association de la caféine à l'éphédrine permet un meilleur maintien de la température corporelle dans les mêmes conditions (Vallerand, Jacob et Kavanagh 1989), tandis que l'ingestion de caféine seule ne modifie ni la température corporelle ni la réponse métabolique (Kenneth et al .1990). La prévention pharmacologique des effets du froid au niveau général est encore un sujet de recherche. Au niveau local, peu d'études ont été réalisées sur la prévention pharmacologique des engelures. A partir d'un modèle animal d'engelures, un certain nombre de médicaments ont été testés. Les antiagrégants plaquettaires, les corticoïdes ainsi que diverses autres substances ont un effet protecteur à condition d'être administrés avant la période de réchauffement. A notre connaissance, aucune étude n'a été réalisée chez l'homme à ce sujet.

Méthodes techniques pour prévenir les blessures causées par le froid

Ces méthodes sont un élément de base dans la prévention des blessures par le froid, et sans leur utilisation, les êtres humains seraient incapables de vivre dans des zones climatiques froides. La construction d'abris, l'utilisation d'une source de chaleur ainsi que l'utilisation de vêtements permettent de vivre dans des régions très froides en créant un microclimat ambiant favorable. Cependant, les avantages procurés par la civilisation ne sont parfois pas disponibles (dans le cas d'expéditions civiles et militaires, de naufragés, de blessés, de vagabonds, de victimes d'avalanches, etc.). Ces groupes sont donc particulièrement exposés aux dommages causés par le froid.

Précautions pour le travail au froid

Le problème du conditionnement au travail au froid concerne principalement les personnes qui n'ont pas l'habitude de travailler au froid et/ou qui viennent de zones climatiques tempérées. L'information sur les blessures pouvant être causées par le froid est d'une importance fondamentale, mais il est également nécessaire d'acquérir des informations sur un certain nombre de comportements. Tout travailleur en zone froide doit connaître les premiers signes de blessure, notamment localisée (couleur de la peau, douleur). Le comportement vis-à-vis de l'habillement est primordial : plusieurs couches de vêtement permettent d'adapter l'isolation apportée par le vêtement aux niveaux de dépense énergétique et d'agression extérieure du moment. Les vêtements mouillés (pluie, sueur) doivent être séchés. Une attention toute particulière doit être accordée à la protection des mains et des pieds (pas de bandages serrés, attention à une couverture adéquate, changement de chaussettes en temps opportun, disons deux ou trois fois par jour, à cause de la transpiration). Le contact direct avec tout objet métallique froid doit être évité (risque de gelures immédiates). Les vêtements doivent être garantis contre le froid et testés avant toute exposition au froid. Les règles d'alimentation doivent être rappelées (attention aux apports caloriques et aux besoins d'hydratation). L'abus d'alcool, de caféine et de nicotine doit être interdit. Les équipements accessoires (abris, tentes, sacs de couchage) doivent être contrôlés. La condensation dans les tentes et les sacs de couchage doit être éliminée afin d'éviter la formation de glace. Les travailleurs ne doivent pas souffler dans leurs gants pour les réchauffer, sinon cela provoquerait également la formation de glace. Enfin, des recommandations doivent être faites pour améliorer la condition physique. En effet, un bon niveau de condition physique aérobie permet une plus grande thermogenèse par grand froid (Bittel et al. 1988) mais assure également une meilleure endurance physique, facteur favorable en raison de la perte d'énergie supplémentaire liée à l'activité physique dans le froid.

Les personnes d'âge moyen doivent faire l'objet d'une surveillance attentive car elles sont plus sensibles aux blessures par le froid que les personnes plus jeunes en raison de leur réponse vasculaire plus limitée. Une fatigue excessive et une occupation sédentaire augmentent le risque de blessure. Les personnes atteintes de certaines conditions médicales (urticaire au froid, syndrome de Raynaud, angine de poitrine, gelures antérieures) doivent éviter l'exposition au froid intense. Certains conseils supplémentaires peuvent être utiles : protéger la peau exposée contre le rayonnement solaire, protéger les lèvres avec des crèmes spéciales et protéger les yeux avec des lunettes de soleil contre les rayons ultraviolets.

Lorsqu'un problème survient, les travailleurs dans une zone froide doivent rester calmes, ne doivent pas se séparer du groupe et doivent maintenir leur chaleur corporelle en creusant des trous et en se serrant les uns contre les autres. Une attention particulière doit être portée à la fourniture de nourriture et aux moyens d'appel à l'aide (radio, fusées de détresse, miroirs de signalisation, etc.). En cas de risque d'immersion en eau froide, des canots de sauvetage doivent être prévus ainsi que des équipements étanches et offrant une bonne isolation thermique. En cas de naufrage sans embarcation de sauvetage, l'individu doit essayer de limiter au maximum les déperditions de chaleur en s'accrochant aux matériaux flottants, en se recroquevillant et en nageant avec modération le torse hors de l'eau si possible, car la convection créée par la nage augmente considérablement perte de chaleur. Boire de l'eau de mer est nocif en raison de sa forte teneur en sel.

Modification des tâches dans le froid

En zone froide, les tâches de travail sont considérablement modifiées. Le poids des vêtements, le port de charges (tentes, nourriture, etc.) et la nécessité de traverser des terrains difficiles augmentent l'énergie dépensée par l'activité physique. De plus, le mouvement, la coordination et la dextérité manuelle sont entravés par les vêtements. Le champ de vision est souvent réduit par le port de lunettes de soleil. De plus, la perception du fond est altérée et réduite à 6 m lorsque la température de l'air sec est inférieure à –18 ºC ou lorsqu'il y a du vent. La visibilité peut être nulle en cas de chute de neige ou de brouillard. La présence de gants rend difficile certaines tâches nécessitant un travail fin. À cause de la condensation, les outils sont souvent recouverts de glace et les saisir à mains nues comporte un certain risque d'engelures. La structure physique des vêtements est altérée par le froid extrême et la glace qui peut se former sous l'effet du gel combiné à la condensation bloque souvent les fermetures à glissière. Enfin, les carburants doivent être protégés contre le gel par l'utilisation d'antigel.

Ainsi, pour l'exécution optimale des tâches dans un climat froid, il doit y avoir plusieurs couches de vêtements ; protection adéquate des extrémités; mesures contre la condensation dans les vêtements, sur les outils et dans les tentes ; et réchauffement régulier dans un abri chauffé. Les tâches de travail doivent être entreprises comme une séquence de tâches simples, si possible exécutées par deux équipes de travail, l'une travaillant pendant que l'autre se chauffe. L'inactivité dans le froid doit être évitée, ainsi que le travail solitaire, loin des chemins fréquentés. Une personne compétente peut être désignée comme responsable de la protection et de la prévention des accidents.

En conclusion, il apparaît qu'une bonne connaissance de la blessure par le froid, une connaissance de l'environnement, une bonne préparation (forme physique, alimentation, induction des mécanismes d'adaptation), une tenue vestimentaire adaptée et une répartition adaptée des tâches peuvent prévenir la blessure par le froid. En cas de blessure, le pire peut être évité grâce à une assistance rapide et à un traitement immédiat.

Vêtements de protection : vêtements imperméables

Le port de vêtements étanches a pour but de protéger contre les conséquences d'une immersion accidentelle et concerne donc non seulement tous les travailleurs susceptibles de subir de tels accidents (marins, pilotes de ligne) mais également ceux travaillant en eau froide (plongeurs professionnels). Tableau 2, extrait de la Atlas océanographique de l'océan nord-américain, montre que même en Méditerranée occidentale la température de l'eau dépasse rarement 15°C. En conditions d'immersion, le temps de survie d'un individu habillé avec une bouée de sauvetage mais sans équipement anti-immersion a été estimé à 1.5h6 en Baltique et 12h en Méditerranée en janvier, alors qu'en août il est de XNUMXh en Baltique et n'est limité que par l'épuisement en Méditerranée. Le port d'équipements de protection est donc une nécessité pour les travailleurs en mer, notamment ceux susceptibles d'être immergés sans assistance immédiate.

Tableau 2. Moyenne mensuelle et annuelle du nombre de jours où la température de l'eau est inférieure à 15 °C.

Les difficultés de réalisation de tels équipements sont complexes, car il faut tenir compte d'exigences multiples, souvent contradictoires. Ces contraintes incluent : (1) le fait que la protection thermique doit être efficace dans l'air comme dans l'eau sans gêner l'évaporation de la sueur (2) la nécessité de maintenir le sujet à la surface de l'eau et (3) les tâches à accomplir en dehors. L'équipement doit en outre être conçu en fonction du risque encouru. Cela nécessite une définition précise des besoins anticipés : environnement thermique (température de l'eau, de l'air, du vent), délai avant l'arrivée des secours, présence ou non d'une embarcation de sauvetage, par exemple. Les caractéristiques d'isolation du vêtement dépendent des matériaux utilisés, des contours du corps, de la compressibilité du tissu de protection (qui détermine l'épaisseur de la couche d'air emprisonnée dans le vêtement du fait de la pression exercée par l'eau), et l'humidité qui peut être présente dans les vêtements. La présence d'humidité dans ce type de vêtement dépend principalement de son étanchéité. L'évaluation de ces équipements doit tenir compte de l'efficacité de la protection thermique assurée non seulement dans l'eau mais aussi dans l'air froid, et impliquer à la fois des estimations du temps de survie probable en fonction des températures de l'eau et de l'air, du stress thermique anticipé et de la gêne mécanique possible du vêtement (Boutelier 1979). Enfin, des tests d'étanchéité effectués sur un sujet en mouvement permettront de détecter d'éventuelles lacunes à cet égard. En définitive, les équipements anti-immersion doivent répondre à trois exigences :

• Il doit assurer une protection thermique efficace à la fois dans l'eau et dans l'air.
• Il doit être confortable.
• Il ne doit être ni trop contraignant ni trop lourd.

Pour répondre à ces exigences, deux principes ont été adoptés : soit utiliser un matériau qui n'est pas étanche mais conserve ses propriétés isolantes dans l'eau (comme c'est le cas des combinaisons dites « mouillées »), soit assurer une étanchéité totale avec des matériaux qui sont en plus isolants (combinaison « sèche »). A l'heure actuelle, le principe du vêtement humide est de moins en moins appliqué, notamment dans l'aviation. Au cours de la dernière décennie, l'Organisation maritime internationale a recommandé l'utilisation d'une combinaison anti-immersion ou de survie répondant aux critères de la convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS) adoptée en 1974. Ces critères concernent notamment l'isolation, infiltration minimale d'eau dans la combinaison, la taille de la combinaison, l'ergonomie, la compatibilité avec les aides à la flottaison et les procédures de test. Cependant, l'application de ces critères pose un certain nombre de problèmes (notamment ceux liés à la définition des tests à appliquer).

Bien que connues de très longue date puisque les Esquimaux utilisaient des peaux de phoque ou des boyaux de phoque cousus ensemble, les combinaisons anti-immersion sont difficiles à perfectionner et les critères de standardisation seront probablement revus dans les années à venir.

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