La montagne
Les mécanismes d’adaptation du corps et innovations répondant à ces problèmes
I Le froid
Pour lutter contre le froid le corps réalise des adaptations biologiques limitant les pertes de chaleur. De plus les organes centraux augmentent leur activité métabolique ce qui réchauffe le sang qui réchauffera tout le corps puisqu’il y circule.
Pour se réchauffer le corps brûle plus de calories et puise donc aussi en partie dans ses réserves de graisse.
A l’origine la « chair de poule » était également un procédé de lutte contre le froid ; en effet le fait que les poils se dressent permettait d’épaissir la couche protectrice de poils, procédé fonctionnant donc toujours chez les animaux ayant de la fourrure mais n’est plus utile pour l’être humain qui a perdu cette fourrure au cours de l’évolution. Cependant même chez l’être humain ce procédé fonctionne encore en partie car ainsi le corps a une petite activité et donc une petite production de chaleur.
Les frissons, soit une activité saccadée des muscles, s’accompagnent aussi d’un dégagement de chaleur.
Malgré ces adaptations du corps humain à des faibles températures il faut savoir que l’Homme ne peut survivre, sans vêtements, à des températures proches de 0 °C, c’est donc grâce à son intelligence que l’Homme peut vivre dans des milieux froids.
Les vêtements permettent évidemment de se protéger du froid et il existe de nombreux tissus récents qui sont très efficaces dans ce domaine, des vêtements synthétiques comme ceux en fibre polaire ou en micropore comme le gore-tex. Le gore-tex contient du polytétrafluoroéthylène ou « Téflon » chauffé puis étiré, il est breveté depuis 1969. Pour un cm2, il contient un milliard quatre cent millions nano-pores d'un diamètre de 0,2 micromètres soit 20 000 fois plus petit qu'une goutte d'eau mais 500 fois plus grand qu'une molécule d'eau. Le tissu est donc imperméable aux intempéries mais permet à la sueur (sous forme de vapeur d’eau) de sortir du tissu.
http://testeurs-outdoor.com/wp-content/uploads/gore-tex.png
De plus il faut bien se protéger les extrémités, notamment les mains, car elles sont plus loin des organes principaux et donc plus froides.
Il faut également prêter attention à l’habitat et à sa température. On peut par exemple utiliser un échangeur au sol (souvent plus connu sous le nom de puits canadien ou provençal) qui est un échangeur géothermique (chaleur du sol) consommant très peu d’énergie. Avant de circuler dans un bâtiment l’air passe dans un conduit enterré qui, selon les conditions climatiques refroidit ou chauffe l’air.
http://www.symbio-engineering.com/autonomie-energetique-site-isole/
L’inertie thermique (capacité physique d’un matériau à conserver sa température) est donc utilisée ici pour préchauffer l’air (le plus souvent il est tout de même utilisé comme système de rafraîchissement) ou maintenir hors gel.
II Manque d’oxygène
Quand la concentration sanguine d’O2 diminue en forte quantité, c'est l'hypoxie. En effet le corps humain ne « trouve » pas assez d’O2 dans l’air et la concentration en O2 baisse. Pour compenser il y a une augmentation du volume respiratoire et un doublement du rythme cardiaque. Ce manque a des effets visibles sur l’individu, en effet lors des premières heures en altitude (le MAM, Mal Aigu des Montagnes s’observe généralement à des altitudes supérieures à 3000m) l’être humain peut avoir ses capacités mentales amoindries et souffrir d’une euphorie passagère. Après ces quelques heures il peut encore avoir des troubles psychiques avec des manifestations variables. Néanmoins ce sont les troubles physiques qui deviennent plus marqués ; on peut avoir des nausées, maux de tête, troubles respiratoires … Le MAM n’est généralement pas très grave, il faut cependant stopper son ascension et rester à la même altitude, si le mal persiste il faut redescendre, si il disparaît l’ascension peut reprendre avec prudence. Il faut néanmoins y faire attention car le MAM peut être le signe annonciateur de l’OCHA (Œdème Cérébral de Haute Altitude) ou d’un OPHA (Œdème Pulmonaire de Haute Altitude) qui peuvent également se déclencher sans le MAM et sont une autre conséquence de l’hypoxie. Un œdème est l’accumulation de liquide de sécrétion, ici dans le cerveau pour l’OCHA et dans les poumons pour l’OPHA, car l’organisme ne l’évacue plus. Il faut donc redescendre le plus vite possible, sans traitements appropriés l’OCHA et l’OPHA sont très rapidement mortelles.
L’acclimatation est l’adaptation du corps à l’altitude, l’organisme effectue donc son homéostasie (faculté à maintenir ou rétablir certaines constantes physiologiques quelles que soient les variations du milieu extérieur). De nombreuses populations humaines vivent en haute et très haute altitude (par exemple au Pérou 30% du territoire fait partie de la sierra, montagne, et 30% de la population y vivrait ; 140 millions de personnes habiteraient dans l’Himalaya), ces populations se sont donc bien acclimatées. Une acclimatation totale se fait en quelques années, une acclimatation sensible en quelques jours. Le débit pulmonaire augmente (il y a donc un meilleur approvisionnement en O2) et une augmentation du nombre de globules rouges (la capacité du sang à fixer l’O2 s’améliore), c’est la polyglobulie (augmentation de la masse totale des globules rouges de l'organisme avec augmentation de l'hématocrite,
mesure du volume occupé par les globules rouges dans un échantillon de sang par rapport au volume de celui-ci, et augmentation du taux de l'hémoglobine, qui assure le transport de l'oxygène entre l'appareil respiratoire et les cellules de l'organisme, d'après l’encyclopédie Larousse) ; grâce à cela le débit cardiaque se stabilise (et redevient le même qu’au niveau de la mer). L’hémoglobine est constituée de quatre chaînes deux à deux identiques (nommés α et β) et d’un noyau hème. C’est au niveau de ce dernier qu’est transporté l’O2 par liaison avec un ion Fer. La concentration d’hémoglobine est ici représentée au cours du temps d’acclimatation et selon l’altitude :
L’adaptation à la haute altitude De crise en crise …jusqu’au Nirvana ! Jean-Paul Richalet, Université Paris 13
Des sportifs se servent parfois de ce phénomène, la polyglobulie, pour améliorer leurs performances. Ayant plus de globules rouges, l’oxygène arrive plus vite aux poumons lorsqu’ils reviennent au niveau de la mer (néanmoins la polyglobulie est limitée dans le temps). Pour ces sportifs il est conseillé de s’entraîner entre 2000 et 2500m d’altitude pour que la polyglobulie s’enclenche ; cependant lorsqu’on s’entraîne en altitude il faut réduire l’intensité des entraînements ce qui est préjudiciables, pour des sportifs de haut niveau, aux adaptations musculaires.
Pour faciliter l’acclimatation on peut effectuer son ascension avec des bouteilles d’O2 ; on peut également effectuer une oxygénation des dortoirs comme c’est parfois le cas dans les mines chiliennes qui sont à une très grande altitude. Un environnement tampon (de substitution) est créé rendant au corps humain des conditions plus habituelles, il s'agit donc de soustraire l'Homme aux effets de l'environnement.
Actuellement certains médicaments peuvent réduire le risque (donc à prendre en prévention) d’avoir le MAM sous une forme grave ; néanmoins aucun médicament ne permet de grimper la montagne plus rapidement et sans paliers.
III Les UV
Ces mutations sont le plus souvent réparées par l’ADN-polymérase (lors de la réplication de l’ADN elle associe à chaque chaîne de nucléotide des nucléotides complémentaires, elle revient quelques nucléotides en arrière régulièrement afin de vérifier son travail et coupe quelques nucléotides autour de ceux qui n’ont pas un bon appariement et les remplace). Si ils ne le sont pas ces mutations seront transmises à la descendance de cette cellule. Ces mutations peuvent être plus ou moins graves et peuvent correspondre à un simple grain de beauté ou aller jusqu’à un cancer de la peau il est donc essentiel de se protéger contre les UV dans les milieux qui le nécessitent particulièrement.
Il convient donc de mettre de la crème solaire avec un indice de protection suffisant et des lunettes de soleil adaptées car les yeux sont particulièrement vulnérables face aux UV.
Pour protéger cet organe sensible qu’est l’œil, l’Homme s’est adapté au cours de son évolution. Le renfoncement de l’œil dans la tête, l’arcade sourcilière et les sourcils ainsi que les cils protègent l’œil de certains dangers mais dans des conditions où les UV sont réfractés par la neige l’intérêt de ces adaptations anatomiques est limité. De même pour les mécanismes activés en présence de forte lumière visible (contraction de la pupille, fermeture des paupières et strabisme réflexe) qui réduisent au minimum la pénétration des rayons solaires dans l’œil. Cependant les UV étant invisibles, par temps nuageux il peut y avoir tout de même une grande quantité d’UV contre lesquels l’œil ne sera pas protégé.
Le corps humain n’étant donc pas capable d’avoir un mécanisme de protection adapté il convient de se protéger soi-même contre les UV en choisissant des lunettes de soleil avec un indice suffisant comme le montre ce tableau :
Pour la montagne il faut donc des lunettes de classe 3 ou 4 qui peuvent selon leur qualité ne laisser passer que 3% des UV et il faut aussi faire attention à ce qu’elles soient bien enveloppantes, de taille adaptée, teintées pour protéger de l'éblouissement.
De plus il ne faut pas oublier de mettre de la crème solaire. Ce n’est pas parce qu’il fait froid que les UV ne sont pas présents.