Points saillants
- Notre corps ressent le froid comme un facteur de stress physiologique, ce qui signifie qu’il doit travailler dur pour se maintenir en équilibre thermique
- Il est important que les athlètes et les entraîneurs connaissent les moyens d’atténuer les risques de l’exposition au froid, qui peuvent inclure des lésions tissulaires et une diminution de la capacité cardiovasculaire
- Cet article résume la recherche sur l’exposition au froid en relation avec l’exercice et présente des stratégies pour promouvoir la participation, l’entraînement et la compétition en toute sécurité dans les activités sportives de plein air pendant les mois d’hiver
- Cet article a un article complémentaire sur l’entraînement et la compétition en cas de chaleur extrême
Soyons francs, être un athlète qui s’entraîne à l’extérieur pendant l’hiver peut être stressant. Les mains froides, le nez qui coule, les yeux secs, les poumons brûlants et le fait de porter trop ou trop peu de vêtements sont autant de réalités auxquelles les athlètes canadiens sont confrontés tout au long de l’hiver. Heureusement, notre compréhension de la façon dont les humains peuvent faire de l’exercice de façon sécuritaire et efficace par temps froid s’est améliorée. Cet article résume la recherche sur les réactions humaines à l’exposition au froid et présente des stratégies fondées sur des données probantes pour promouvoir la participation, l’entraînement et la compétition en toute sécurité dans les activités sportives de plein air pendant les mois d’hiver.
Bien qu’il existe différents types de froid auxquels les athlètes et les amateurs de plein air peuvent être exposés, notamment l’air froid et l’eau froide, cet article se concentrera sur l’air froid (car la plupart des décisions que nous prenons concernant l’activité physique et l’exercice en plein air en hiver ne sont pas dans l’eau, Dieu merci). Si les lecteurs souhaitent en savoir plus sur les effets de la natation en eau très froide, ils peuvent consulter Tipton et coll. (Tipton et Bradford, 2014), ou s’ils sont intéressés par les défis de la natation en hiver, voir Manolis et coll. (Manolis et coll., 2019).
Science des réactions humaines à l’exposition au froid
À 30 degrés Celsius, les humains perçoivent l’eau comme étant froide (Smith et Hanna, 1975), et à l’état semi-nu, ils perçoivent l’air à 28,5 degrés Celsius comme froid (Kingma et coll., 2012). En général, l’eau froide ou l’air froid est appelé un facteur de stress physiologique, ce qui signifie simplement que votre corps reconnaît le froid comme quelque chose qu’il doit accommoder pour rester en équilibre (équilibre corporel). Ces mécanismes de stress dû au froid (tout comme le stress dû à la chaleur) sont étroitement régulés et, à chaque minute de la journée, votre corps essaie de s’assurer que vous êtes en équilibre thermique.
En ce qui concerne les environnements froids, l’équilibre thermique est le moyen fonctionnel de maintenir le confort et la température corporelle globale et de protéger votre température centrale. En effet, à moins qu’un froid extrême ou une exposition prolongée au froid ne vienne à bout de votre capacité à maintenir votre température centrale, l’équilibre thermique est votre principale préoccupation lorsque vous êtes actif dans des environnements froids. Pour maintenir l’équilibre thermique, vous devez constamment équilibrer les facteurs de perte de chaleur et les facteurs de gain de chaleur.
L’équilibre thermique est le produit des facteurs de perte de chaleur et de gain de chaleur. Du côté des pertes de chaleur de la figure 1 : la conduction est l’échange de chaleur entre la peau ou les parties habillées de votre corps en contact direct avec des surfaces environnantes plus froides (par exemple, une main non gantée touchant une poignée de porte froide ou être debout sur la neige). La convection peut être naturelle (mouvement de l’air sur la peau, qui peut se trouver entre une couche de vêtements de base ou une peau non recouverte de vêtements, comme votre visage) ou forcée (lorsque votre corps se déplace dans l’air ou dans l’eau), ce qui entraîne un transfert de chaleur du corps vers l’air. Le rayonnement est le transfert d’énergie thermique de votre corps vers le milieu environnant.
Du côté du gain de chaleur de la figure 1 : le rayonnement est l’effet que le soleil a sur le transfert d’énergie à votre corps. La conduction peut ajouter de la chaleur à votre corps si la chose que vous touchez est plus chaude que la température de vos tissus (pensez aux plaques de chaleur que vous ajoutez à vos gants les jours de froid). La convection peut provoquer un gain de chaleur lorsque l’air est plus chaud que votre peau (pensez, par exemple, au fait de rentrer dans un chalet chaud après avoir skié en hiver). Le métabolisme est l’énergie produite à partir des combustibles corporels (réserves de graisse, sucres dans votre corps) pour le métabolisme de repos (toute l’énergie nécessaire pour maintenir votre corps en vie) et l’activité musculaire (énergie supplémentaire produite pour vous permettre d’accomplir l’activité physique que vous pratiquez). L’effet thermique des aliments fait référence à l’énergie nécessaire à la digestion, qui entraîne une production de chaleur excessive (c’est pourquoi vous avez chaud après un repas copieux).
La température centrale est la température de votre tronc et de votre tête (Lenhardt et Sessler, 2006). La température centrale normale est d’environ 37 degrés Celsius (Kurz, 2008), bien que la température centrale du corps puisse varier d’un degré Celsius sur une période de 24 heures (Kurz, 2008).
La température corporelle moyenne, quant à elle, est la combinaison de la température centrale et des extrémités, qui sont généralement de 2 à 4 degrés plus froides que la température centrale (Sessler et Todd, 2000). Dans les environnements froids, votre corps défend sa température centrale par de nombreux mécanismes, mais s’il n’y parvient pas, le risque d’hypothermie accidentelle augmente.
L’hypothermie accidentelle se produit lorsqu’il y a une baisse involontaire de la température centrale < 35 degrés Celsius, ce qui entraîne de graves conséquences médicales (Castellani et coll., 2021). L’hypothermie accidentelle peut survenir chez les athlètes qui font de l’exercice dans une variété de températures de l’air, en particulier si une combinaison de conditions environnementales humides ou venteuses est présente, si la personne a réduit l’intensité de l’exercice en raison de la fatigue ou d’une faible glycémie (Procter et coll., 2018) ou l’absence de vêtements isolants adéquats, étanches au vent et à l’eau (Burtscher et coll., 2012).
Un facteur moins reconnu qui peut affecter la température corporelle est la transpiration, que ce soit sur la peau ou dans les vêtements de la couche de base (Morrissey et Rossi, 2013). Le fait de transpirer en raison d’un type et d’une quantité inappropriés de vêtements lors d’un exercice vigoureux peut entraîner un inconfort thermique extrême (sensation de moiteur et de fraîcheur de la peau et perception globale de la sensation de froid) (Morrissey et Rossi, 2013) ainsi qu’une réduction potentielle de la température centrale (Castellani et coll., 2006). En effet, une peau en sueur à 5 degrés Celsius sur n’importe quelle partie du corps est plus froide d’au moins 10 degrés Celsius qu’une peau sèche dans un air à 5 degrés Celsius. (Pugh, 1967).
La peau exposée dans des environnements froids peut représenter un défi physiologique pour votre corps et provoquer des blessures. Les gelures sont des lésions de la peau (en particulier la peau exposée) que l’on observe le plus souvent sur les mains, les pieds, le nez et les oreilles. Le risque de gelure est accéléré par la vitesse du vent, l’humidité de la peau et le contact avec des matériaux froids comme le métal et la neige. Les premiers symptômes des engelures sont l’engourdissement, une peau blanche ou jaune, ou une peau d’aspect cireux (Castellani et coll., 2021). Les gelures plus graves sont associées à une sensation de fraîcheur au toucher ou à une sensation de « bloc de bois » dans les tissus (Castellani et coll., 2021). Les estimations actuelles de la durée des gelures montrent qu’une vitesse de vent de 15 km/h à une température de l’air de -20 degrés Celsius peut entraîner des lésions tissulaires importantes en 10 à 30 minutes (Castellani et coll., 2021).
En outre, l’exposition de n’importe quelle peau de votre corps à des environnements froids peut entraîner une multitude d’ajustements supplémentaires pour assurer le maintien de votre température corporelle globale, et certains de ces ajustements influencent votre confort et votre capacité à faire de l’exercice. Le large éventail de réactions à l’exposition de la peau dans des environnements froids est dû au fait que notre corps possède des thermorécepteurs (terminaisons nerveuses qui détectent la température) partout sur notre corps. Ils sont là pour fournir un retour d’information immédiat à votre cerveau afin de garantir le maintien de votre température centrale et de votre température corporelle générale, mais les réponses peuvent altérer votre capacité à faire de l’exercice. Par exemple, de l’air à -20 degrés Celsius soufflé sur le visage d’une personne faisant de l’exercice à une intensité modérée peut augmenter le coût de l’oxygène (vous travaillez plus fort (Stroud, 1991)), et il a été démontré que votre VO2 max est considérablement plus faible dans un air à -18 degrés Celsius que dans un environnement chaud (Stensrud et coll., 2007). En outre, les thermorécepteurs de votre visage peuvent affecter votre fonction pulmonaire, en resserrant vos poumons, même si vous respirez de l’air chaud (Koskela et Tukiainen, 1995).
Il est intéressant de noter que votre système respiratoire (qui comprend vos sinus, votre bouche, votre gorge et vos poumons) est comme votre peau. Même s’il se trouve à l’intérieur de votre corps, il est considéré comme directement exposé à l’environnement, car il n’y a pas de barrière avec le milieu environnant. Ainsi, vos poumons, comme votre peau, sont vulnérables aux conditions de l’air froid, et le fait de respirer de l’air froid peut déclencher les thermorécepteurs du système respiratoire supérieur, ce qui affecte votre réponse cardiovasculaire à l’exercice (Heindl et coll., 2004).
Nos recherches ont montré que lorsque vous faites de l’exercice à une intensité élevée, vos poumons font un bon travail de réchauffement et d’humidification de l’air à des températures supérieures à – 15 degrés Celsius, mais que les températures inférieures à – 15 degrés Celsius affectent la paroi de vos poumons, ce qui entraîne une constriction et des symptômes respiratoires (toux, brûlure ou mal de gorge, respiration sifflante, plus de mucus) pendant et après l’exercice (Kennedy et coll., 2019). Faire de l’exercice dans un air très froid entraîne ce que l’on appelle une perte de chaleur respiratoire par évaporation (cette sensation que votre poitrine est froide à l’intérieur) (McFadden Jr et coll., 1999) et votre corps a besoin de plus d’eau pour humidifier l’air dans l’air froid (surtout si vous respirez beaucoup) (Koskela, 2007). Cela signifie que vos poumons travaillent beaucoup plus dans l’air froid que dans l’air chaud pour rester fonctionnels.
Du point de vue du confort thermique, nous savons que le corps perçoit l’air froid comme un facteur de stress plus important au début de l’hiver que plus tard dans la saison (Van Ooijen et coll., 2004). Cela peut être un avantage dans des situations telles que les qualifications de l’équipe canadienne de soccer masculin pour la Coupe du monde 2022. Lors de ces matchs froids, par exemple à Edmonton le 16 novembre 2021 où la température de l’air était de – 9 degrés Celsius, l’équipe canadienne a probablement perçu le stress du froid comme étant plus faible en raison de son exposition habituelle au froid au fil des ans, par rapport à ses adversaires d’Amérique centrale. Bien qu’ils n’aient pas été suffisamment étudiés par rapport à l’acclimatation à la chaleur, les principaux experts dans ce domaine ont démontré clairement que 10 jours d’exposition au froid peuvent modifier la perception et réduire les mécanismes de défense contre le froid (Yurkevicius et coll., 2022).
Appliquer la science de l’exposition au froid à l’exercice et au sport
Rappelez-vous, d’après la figure 1, qu’il existe plusieurs façons différentes de perdre de la chaleur, et que ces pertes potentielles de chaleur sont toutes, dans une certaine mesure, affectées par le degré d’exposition du corps à l’environnement. Ainsi, l’ajout de vêtements isolants aide à résister au stress dû au froid et peut être très efficace, surtout si vous faites de l’exercice par des températures négatives. La science des vêtements isolants est basée sur des unités « clo », où 1 clo est égal à l’air emprisonné entre la peau et la couche de vêtements nécessaire pour maintenir une personne à l’aise au repos à 21 degrés Celsius (Gagge et coll., 1941). Cependant, depuis les premières recherches menées dans les années 1940, de meilleurs matériaux isolants ont été mis au point, qui sont plus respirants et également étanches au vent et à l’eau, ce qui signifie que nous pouvons étendre la gamme des températures froides dans lesquelles nous pouvons être actifs tout en maintenant un meilleur confort thermique (Liu et coll., 2022).
L’autre bonne nouvelle est que notre corps a un rendement de 20 à 30 %, ce qui signifie que nous produisons beaucoup de chaleur tout en déployant de l’énergie pour faire du sport (Whipp et Wasserman, 1969). Donc, si nous portons suffisamment de vêtements isolants appropriés, nous pouvons atteindre l’équilibre thermique assez facilement. L’approche multicouches est toujours fortement recommandée (couche de base absorbante, couche intermédiaire isolante et couche extérieure respirante mais coupe-vent) car elle permet de contrôler facilement l’équilibre thermique (Morrissey et Rossi, 2013).
Cependant, il est important de se rappeler que la peau en sueur est le vrai coupable en ce qui concerne l’inconfort et la thermorégulation, donc choisir le bon ensemble de vêtements est vraiment important, pour s’assurer que la sueur ne s’accumule pas sur la peau, dans votre couche de base, ou augmente la condensation dans l’enveloppe extérieure (Huang, 2016). Une enveloppe extérieure dotée d’une couche hydrophile (qui attire l’humidité pour l’évacuer) est la meilleure option pour réduire la condensation. Cependant, en outre, le port de vêtements plus amples permet une plus grande transmission de la vapeur d’eau à travers la couche de base (moins d’eau sur la peau) et maintient des couches d’air entre les couches (ce qui améliore la rétention de la chaleur). Ainsi, en choisissant la bonne combinaison de couches de vêtements techniques qui maximisent l’évacuation de l’humidité et offrent une résistance thermique (chaleur), qui sont hautement respirantes mais étanches au vent et qui sont plus amples, on obtient une bonne gestion thermique par temps froid (Morrissey et Rossi, 2013; Tang et coll., 2014).
Nos récentes recherches sur l’exercice dans des conditions à -15 degrés Celsius ont montré que malgré la diminution de la température des tissus dans tout le corps, l’intensité des exercices d’échauffement était suffisante pour maintenir le confort thermique. Les participants portaient une couche de base, une couche intermédiaire fine en Lycra® et une combinaison d’échauffement technique (Gore-Tex Infinium®). Une première conclusion de cette étude serait que « commencer froid » vous permettra de ne pas surchauffer pendant la partie principale de votre entraînement.
Couvrir votre peau autant que possible aura des avantages évidents pour réduire le risque d’engelure, tout en réduisant la tension sur les thermorécepteurs. Cela implique de se couvrir les joues, le front, le nez et le cou, en particulier par temps venteux (Mäkinen et coll., 2000), même dans des conditions que les Canadiens ne considèrent pas comme très froides (-5 et -10 degrés Celsius). Le fait de se couvrir la bouche et les narines à l’aide d’un masque ou d’un dispositif d’échange de chaleur et d’humidité (par exemple, AirTrim®) permet certainement de réduire la pression exercée sur le système respiratoire et de diminuer les risques d’essoufflement dû au froid ou de crise d’asthme (rétrécissement des voies respiratoires dans les poumons) (Frischhut et coll., 2020). Il est intéressant de noter que des recherches récentes ont également montré que le maintien de la température dans les narines permet de préserver la capacité à combattre les virus inhalés, ce qui constitue une raison supplémentaire de porter un masque (Huang et coll., 2022).
Dernières réflexions sur la sécurité et la performance dans le froid
Si vous êtes parent ou entraîneur ou vous êtes impliqué dans une organisation sportive pour les jeunes, rappelez-vous que la prévention est importante. Les Canadiens ont souvent une attitude de résistance face au temps froid, et nous nous exposons probablement à trop d’air froid pour notre propre bien. Cela dit, il n’y a pas d’indication claire de ce qui est considéré comme trop froid au Canada, et la plupart des sports ont des politiques relatives au temps froid qui sont fondées sur de vieilles preuves ou simplement sur l’opinion d’experts. La science émergente indique que si nous pouvons réduire ces expositions sévères sur une base annuelle, nous réduirons l’incidence de l’asthme et des conditions asthmatiques induites par l’exercice, les situations médicales catastrophiques et les décès par temps froid. Étant donné que je plaide constamment en faveur d’environnements d’entraînement et de compétition plus sécuritaires par temps froid, je vous laisse sur ces quelques réflexions :
- Dépensez votre argent pour de l’équipement technique de bonne qualité pour votre corps, votre tête et votre cou.
- À -15 degrés Celsius et plus froid, envisagez de rester à l’intérieur pour une séance d’entraînement, ou modifiez la séance pour réduire l’exposition au froid.
- Surveillez vos propres symptômes respiratoires et ceux de votre athlète. S’ils signalent l’un des symptômes suivants dans les 24 heures suivant une séance d’entraînement, une compétition ou un match par temps froid, vous devez penser à réduire l’exposition continue au froid jusqu’à ce que les symptômes disparaissent :
- Toux incontrôlée, toux si forte que vous avez l’impression que vous allez vomir.
- Respiration profonde ou changement de température qui vous rend sensible à la toux
- Respiration sifflante
- Oppression thoracique (élastique autour de la poitrine)
- Difficulté à respirer (sensation d’essoufflement)
- Douleur à la poitrine (comme si les poumons faisaient mal)
- Mucus excessif dans les poumons ou le nez
- Chatouillement dans la gorge, mal de gorge, gorge sèche persistante
- Voix rauque (difficulté à parler), voix rauque
- Goût de sang dans la bouche
- Si vous pratiquez des activités telles que le ski de fond ou la course à pied à l’extérieur en hiver, vous avez un risque plus élevé de stresser vos poumons. En effet, ces activités vous obligent à respirer fortement pendant une période prolongée (activités dites à ventilation élevée) et la respiration de grandes quantités d’air froid et sec est un facteur de risque connu de dysfonctionnement pulmonaire (Carlsen, 2012).
- Assurez-vous de faire un suivi auprès de votre fournisseur de soins de santé pour vous assurer que votre santé pulmonaire est maintenue, surtout si vous avez des épisodes importants de symptômes respiratoires ou si vous vous sentez essoufflé pendant ou dans les 30 minutes qui suivent votre séance d’exercice par temps froid.
- Si vous êtes d’âge moyen et que vous faites régulièrement de l’exercice dans le froid, sachez qu’il y a une augmentation de la mortalité pendant les mois d’hiver en raison de la mort subite d’origine cardiaque (Ryti et coll., 2017) qui est attribuée à l’exposition au froid (faites donc des choix intelligents sur l’intensité de votre exercice et si vous devez faire de l’exercice à l’extérieur les jours de froid).
Boire plus d’eau pendant les mois froids de l’hiver est important pour votre état d’hydratation et votre santé pulmonaire. Rappelez-vous que vous pouvez perdre jusqu’à 100 millilitres d’eau par heure dans un air à -4 degrés Celsius, en raison d’une respiration intense dans l’air froid, et que vous devez remplacer cette eau en plus de vos pertes normales (Freund et Sawka, 1996)