La Cryothérapie

La thermorégulation

Introduction


L’utilisation thérapeutique du froid remonte à la nuit des temps. En Europe, on l’attribue à Hippocrate. Les bénéfices du froid sur la santé ont été vantés par les populations nordiques, adeptes des bains hivernaux en eau glacée ou dans la neige. Le nombre de Finlandais qui se baignent l’hiver en eau glacée dans le but de se maintenir en bonne santé est actuellement estimé à 120 000 (1). Ils font état, entre autres, d’une meilleure résistance aux affections bronchopulmonaires, d’une diminution des douleurs rhumatismales, d’une meilleure récupération de la fatigue et d’une sensation de mieux-être en général. La cryothérapie corps entier (CCE), par exposition à des températures de -110° à -140°C, a vu le jour à la fin des années 1970 au Japon. Ses indications majeures étaient le traitement de la douleur, dans un 1er temps d’origine rhumatismale, puis post-traumatique, pour secondairement s’adresser aux sportifs.

Depuis 3 ans, l’expérience d’accompagnement d’une équipe cycliste professionnelle, avec une unité mobile de cryothérapie corps entier, confirme tout l’intérêt que peuvent y trouver des athlètes de haut niveau, tout en respectant l’éthique sportive et la réglementation antidopage (2).

Définition


L’Homme est un homéotherme (température régulée) ; sa température reste constante quelles que soient les variations du milieu extérieur. L’homéothermie est maintenue sous certaines conditions. La constance de la température ne s’applique pas à la totalité de l’individu, mais uniquement à sa partie centrale, dite “noyau”. Ce noyau central est constitué par les viscères thoraciques et abdominaux, le système nerveux central et les muscles squelettiques. La température centrale de l’Homme est de l’ordre de 37°C et varie peu en fonction de la température extérieure. Elle correspond aux conditions optimales pour le bon fonctionnement de l’organisme. En effet, les réactions enzymatiques et l’activation des principaux mécanismes intracellulaires surviennent préférentiellement autour de 37°C, température de référence. Les parties extérieures au noyau, dites “enveloppes” et “écorce”, constituées de la peau et des tissus sous-cutanés, peuvent avoir une température variable, entre 10 et 40°C, selon la température extérieure. Entre les deux, se trouve le système vasculaire qui permet des échanges rapides d’énergie et de température.

Le maintien de la température constante du noyau n’est possible que lorsqu’il existe un équilibre entre les quantités de chaleur produite et reçue et la quantité de chaleur perdue : c’est la thermorégulation. La thermorégulation représente l’ensemble des processus permettant à l’Homme de maintenir sa température interne dans des limites normales quel que soit son niveau métabolique ou la température du milieu ambiant. Elle repose sur un équilibre constant entre les apports et les pertes de chaleur (Fig. 1).

Quatre types d’échanges thermiques


L’Homme échange de la chaleur avec l’environnement selon les quatre modes suivants :

par conduction : l’échange s’effectue entre la peau et un objet à son contact direct, de température différente ;
par convection : l’échange se fait entre la peau et un fluide qui se dé- place ou un gaz ambiant (c’est le cas de la cryothérapie corps entier) ;
par radiation : la peau cède la chaleur sous forme de rayonnement ;
par évaporation : l’échange a lieu par diffusion passive au niveau de la peau et des muqueuses, par la transpiration.

Réponses thermiques au froid

Frisson musculaire

Il s’agit d’une majoration excessive du tonus musculaire avec des contractions désynchronisées des fibres musculaires voisines. Le tonus musculaire (donc le frisson) est commandé par les voies nerveuses extrapyramidales, via la substance réticulée. Lorsqu’il est intense, le frisson devient conscient, voire désagréable. Il prédomine au niveau de la mâchoire et à l’inspiration.

Augmentation de la thermogenèse chimique

Il s’agit d’une augmentation du métabolisme cellulaire en réponse au froid. Cette augmentation se produit essentiellement au niveau d’un certain type de cellules graisseuses qui constituent la graisse brune, en réponse à une stimulation adrénergique. Mais à l’âge adulte, il n’y a plus de graisse brune. Ce mécanisme est donc insuffisant pour permettre une adaptation satisfaisante au froid. La thermogenèse chimique provoque une accélération du métabolisme, elle est induite par la sécrétion de certaines hormones : adrénaline, glucagon et glucocorticoïdes plutôt pour la réponse à court terme, et hormones thyroïdiennes pour l’adaptation à long terme.

Limitation de la thermolyse

Vasoconstriction cutanée

Sous l’effet du froid, la circulation périphérique peut être réduite par la vasoconstriction des vaisseaux qui se traduit par la fermeture des boucles capillaires cutanées et le maintien de la chaleur dans les parties centrales et vitales du corps. Le débit sanguin, qui est de 20 mL/min, est susceptible d’être réduit à 1 mL/min. Lorsque le froid persiste, la vasoconstriction est suivie d’une vasodilatation paradoxale qui correspond à une hyperhémie de protection. Si l’exposition au froid se prolonge, des périodes de vasodilatation et de vasoconstriction alternent (Fig. 2). Ce phénomène est connu sous le nom de “Huntington reaction”. Pour observer cette réaction, la température tissulaire doit être entre 7 et 12°C. La vasoconstriction cutanée a deux objectifs : • diminuer la température cutanée, donc les déperditions thermiques ; • limiter les échanges entre le noyau et l’écorce, donc le refroidissement de la température centrale. Elle est limitée par la nécessité de maintenir une trophicité des tissus périphériques. Dans les cas extrêmes, elle peut parfois aboutir à une nécrose des territoires périphériques par anoxie.

Diminution des pertes de chaleur

L’horripilation, communément appelée “chair de poule”, correspond à une érection des poils. Le but de ce mécanisme est d’emprisonner, entre les poils au contact de la peau, une couche d’air tampon qui va servir d’isolant. Ce principe marche bien chez les animaux à poils et à plumes. Mais chez l’Homme, très peu velu, ce n’est qu’un système archaïque hérité de ses ancêtres animaux, qui n’a plus aucune efficacité réelle. La diminution ou l’arrêt de la sudation permet de réduire les pertes de chaleur.

Les voies de régulation


L’hypothalamus est le centre de contrôle de la thermorégulation. C’est là que se trouvent des récepteurs sensibles à la température (thermorécepteurs) qui enregistrent la température du noyau central. L’hypothalamus reçoit des informations complémentaires des thermorécepteurs de la peau et de la moelle épinière. Dans les centres thermorégulateurs de l’hypothalamus, la température effective du corps (valeur réelle) est comparée à la valeur de consigne. S’il existe une différence, l’organisme met en œuvre plusieurs mécanismes de régulation du bilan thermique.

Dans un environnement froid par exemple, la stimulation des récepteurs cutanés au froid active la production de chaleur et provoque une vasoconstriction cutanée avant que la température centrale ne chute (Fig. 3).

Acteurs de la thermorégulation


Les thermorécepteurs périphériques et centraux permettent de détecter toute modification de la température.

Les thermorécepteurs périphériques

Il s’agit de neurones sensitifs dont les terminaisons axonales sont disséminées dans la peau à proximité des capillaires sanguins. Ils détectent des modifications de la température cutanée, en étant particulièrement sensibles aux variations rapides (3). Les thermorécepteurs au froid sont plus nombreux que ceux au chaud. La plus grande densité de ce type de récepteurs se situe au niveau de la face.
Les thermorécepteurs périphériques sensibles au froid se situent dans l’épiderme. Ils émettent une fréquence maximale de potentiels d’action pour une température voisine de 30°C. On peut associer aux récepteurs périphériques les nombreux récepteurs du tube digestif qui ont un peu la même fonction (lorsque l’on mange une glace ou un plat chaud par exemple). Les thermorécepteurs périphériques sensibles au chaud, situés dans le derme, possèdent un optimum de décharges de potentiels d’action pour une température à 40°C.

Les thermorécepteurs centraux

Les thermorécepteurs centraux se situent dans différentes zones profondes de l’organisme : l’aire préoptique au niveau de l’hypothalamus antérieur, la paroi des organes intra-abdominaux et des gros troncs veineux, et la moelle épinière. Leur fréquence de décharges varie en fonction de la température. Une variation de 1°C du sang irriguant l’hypothalamus suffit à provoquer une réaction de thermogenèse ou de thermolyse.

Les voies afférentes

Les thermorécepteurs transmettent les informations concernant la température (cutanée, sanguine, profonde) sous forme d’influx nerveux, par l’intermédiaire de la moelle épinière, jusqu’à l’hypothalamus. La sensibilité au froid semble transmise préférentiellement par les fibres Aδ, celle à la chaleur par les fibres C. La plupart des informations thermiques sont transmises aux centres hypothalamiques par le faisceau spinothalamique.