Le bilan thermique du corps humain : Résumé et révision - Enseignement scientifique

Les échanges thermiques entre le corps humain et son environnement

L’homéostat thermique permet le maintien de la température interne de l’être humain à une valeur proche de $37\,\degree\text C$ .
Pour s’adapter aux différentes conditions en maintenant la température idéale, le corps humain modifie son comportement pour produire ou dissiper de la chaleur.
Le réchauffement du corps s’effectue via :
la thermogenèse, c’est-à-dire la production de chaleur par le corps, notamment grâce à l’activité musculaire volontaire et involontaire (frissons par exemple) ;
les infrarouges de la lumière solaire (échanges thermiques par radiation).
La dissipation de chaleur par le corps est appelée thermolyse.
Elle s’effectue via :
la convection, correspondant à un transfert de chaleur au contact d’un fluide en mouvement, et qui est favorisée par le mécanisme de traspiration ;
la conduction, correspondant à un transfert de chaleur par contact direct.
L’homéostat thermique est possible lorsque le bilan de chaleur global est nul, en d’autres termes, lorsque les pertes équilibrent les gains.
À cet effet, la thermogenèse et la thermolyse participent donc à la thermorégulation du corps humain.

La thermogenèse et la thermolyse consomment de l’énergie.
L’appareil digestif transforme les aliments en nutriments lors de la digestion. Ces nutriments, lorsqu’ils sont consommés, libèrent de l’énergie notamment utilisée pour la thermorégulation.
L’être humain possède deux activités métaboliques, qui sont source d’énergie :
la respiration cellulaire, qui produit de l’énergie en consommant du glucose en présence de dioxygène ;
la fermentation lactique, dans de moindres proportions que la respiration cellulaire, qui intervient au niveau musculaire lors d’un effort intense.
Le maintien de l’homéostat thermique est très couteux en énergie : les apports alimentaires doivent donc pallier les besoins essentiels correspondant au métabolisme basal.
On considère que l’être humain a une puissance moyenne de $100\,\text{watts}$ .
On estime le coût énergétique de la thermorégulation à $60\,\text{watts}$ , lorsqu’une personne se trouve dans une pièce à $23\,\degree\text C$ . Dans un environnement froid, la puissance dégagée peut avoisiner les $2\,000\,\text{watts}$ .
Les contractions musculaires volontaires et involontaires, l’accélération du rythme cardiaque et la production de sueur compte parmi les mécanismes thermorégulateurs les plus coûteux en énergie.