L'humain est un homéotherme strict : sa température centrale (mesurée au niveau du tronc, de l'œsophage ou de la membrane tympanique) est maintenue dans une plage extrêmement étroite, autour de 37°C ± 0,5°C, malgré des conditions externes parfois extrêmes. Cette stabilité n'est pas un état de repos : elle est le résultat d'un équilibre dynamique permanent entre la thermogenèse (production de chaleur) et la thermolyse (perte de chaleur).

La production métabolique de chaleur varie considérablement selon l'activité. Au repos, un adulte de 70 kg produit environ 80 à 120 watts (soit l'équivalent d'une ampoule à incandescence ancienne). En marche normale, on atteint 200 à 300 W. Lors d'un travail physique intense — manutention de charges lourdes, chantier BTP en plein été, four de fonderie — la production grimpe à 500 à 800 watts, parfois ponctuellement jusqu'à 1 000 W chez un travailleur entraîné. Cette chaleur, produite à 80% par les muscles, doit être évacuée pour éviter l'élévation de la température centrale.

L'INRS (guide ED 6058 « Travailler par fortes chaleurs en été ») classe le métabolisme de travail (noté M) en cinq classes selon ISO 8996 : repos (M < 117 W/m²), métabolisme léger (117-234 W/m²), modéré (234-360 W/m²), élevé (360-468 W/m²) et très élevé (> 468 W/m²). Cette classification est centrale : c'est la combinaison de l'ambiance et du métabolisme qui définit la contrainte thermique réelle, pas la température seule.

« Un travail léger à 28°C peut être anodin. Un travail très lourd à 28°C est une situation à risque significatif. C'est pourquoi le seul thermomètre mural ne suffit jamais à évaluer un poste de travail. »

— INRS, ED 6058, Travailler par fortes chaleurs en été.

L'équation de bilan thermique du corps humain s'écrit, de façon simplifiée : S = M − W ± C ± R ± K − E, où S est le stockage thermique (qui doit tendre vers zéro pour préserver l'homéothermie), M le métabolisme, W le travail mécanique externe, C la convection, R le rayonnement, K la conduction et E l'évaporation (toujours négative, c'est-à-dire perte de chaleur). Tout déséquilibre soutenu entraîne soit une hyperthermie soit une hypothermie progressive.

Le corps humain dispose de quatre voies physiques pour échanger de la chaleur avec son environnement. Aucune n'est négligeable : selon le contexte (ambiance, vêtement, ventilation), l'une ou l'autre devient dominante.

1. La conduction (K). Transfert de chaleur par contact direct entre le corps et une surface (sol froid, paroi métallique chauffée, eau immergée). C'est typiquement la voie dominante dans le travail en chambre froide quand l'opérateur s'assied sur une caisse métallique, ou dans une fonderie quand la peau touche un outil chaud. La conduction est gouvernée par la loi de Fourier : flux proportionnel à la différence de température et à la conductivité thermique du matériau de contact. L'acier conduit 60 fois plus vite que le bois.

2. La convection (C). Transfert entre la peau et l'air ambiant en mouvement. Quand l'air est plus froid que la peau (≈ 33°C en moyenne), la convection est une perte ; quand l'air est plus chaud, c'est un gain (situation des coups de chaleur en canicule). La vitesse de l'air multiplie l'effet : un vent à 5 m/s à 5°C produit un refroidissement équivalent à un air calme à -5°C (effet « wind chill »). Inversement, en ambiance chaude sèche, un brassage d'air accentue les pertes par évaporation et reste protecteur.

3. Le rayonnement (R). Échange électromagnétique infrarouge entre le corps et les parois environnantes. C'est la voie la plus sous-estimée en évaluation de poste : un opérateur de four à induction reçoit un flux radiatif énorme (parfois > 1 000 W/m²) qui peut élever sa température cutanée à 42-43°C même dans une halle à 25°C. À l'inverse, en chambre froide, les parois à -25°C aspirent radiativement la chaleur du corps. La mesure de la température radiante moyenne (Tr) par globe noir est indispensable à toute évaluation sérieuse.

4. L'évaporation / sudation (E). Seule voie efficace quand l'ambiance est plus chaude que le corps. L'évaporation d'un litre de sueur évacue environ 580 kcal (2 430 kJ). La sudation maximale soutenue se situe entre 1 et 1,5 L/h chez un sujet acclimaté, et chute drastiquement quand l'humidité relative dépasse 75% — la sueur perle alors sur la peau sans s'évaporer (sudation inefficace, le corps continue à chauffer). C'est le mécanisme physiopathologique central du coup de chaleur en ambiance chaude et humide.

La régulation thermique est pilotée par l'hypothalamus, plus précisément par sa portion antérieure (préoptique) qui héberge un véritable « thermostat biologique ». Ce noyau intègre en permanence deux types de signaux : la température du sang qui le perfuse (capteurs centraux) et les afférences des thermorécepteurs cutanés répartis sur tout le tégument (récepteurs au chaud et au froid distincts, avec une densité variable — la peau du visage, du cou et des mains est particulièrement riche en récepteurs au froid).

Quand la température centrale dévie du point de consigne (≈ 37°C), l'hypothalamus déclenche des effecteurs hiérarchisés.

Face à un excès de chaleur, trois mécanismes successifs s'enclenchent :

• Vasodilatation cutanée — le débit sanguin cutané peut passer de 250 mL/min au repos thermo-neutre à 6 à 8 L/min en stress thermique, soit un tiers du débit cardiaque. La peau devient rouge et chaude. Cette vasodilatation impose un travail cardiaque accru : fréquence cardiaque pouvant gagner 30 à 40 battements/min juste pour la régulation thermique.
• Sudation active — glandes eccrines (2 à 4 millions sur le corps) recrutées sous contrôle sympathique cholinergique. La sueur n'est pas un simple liquide : elle contient du chlorure de sodium (0,5 à 2 g/L) dont la perte massive engendre l'hyponatrémie d'effort si l'eau de remplacement n'est pas salée.
• Comportement thermorégulateur — recherche active de l'ombre, ralentissement spontané, retrait de couches vestimentaires. Ce comportement est la première ligne de défense mais peut être empêché par les contraintes de production ou les EPI imposés.

Face à un déficit de chaleur, la séquence est symétrique :

• Vasoconstriction cutanée — le débit cutané chute à 20-30 mL/min, redirigeant le sang vers le noyau central. La peau pâlit, devient froide ; les extrémités (doigts, orteils, nez, oreilles) atteignent rapidement les températures de gel.
• Frisson thermogénique — contractions musculaires involontaires qui multiplient la production de chaleur par 4 à 5 (jusqu'à 400-500 W). Ce frisson est très coûteux en glycogène et se révèle non soutenable au-delà de 1 à 2 heures.
• Thermogenèse sans frisson — métabolisme du tissu adipeux brun, marginal chez l'adulte mais réel ; activation du tonus musculaire ; mobilisation des catécholamines (adrénaline, noradrénaline) qui élèvent le métabolisme basal de 10 à 20%.

Quand la régulation atteint ses limites — soit parce que l'environnement est trop extrême, soit parce que la durée d'exposition est trop longue, soit parce que l'individu présente des facteurs de vulnérabilité — la température centrale dérive et l'organisme bascule dans une pathologie thermique caractérisée (étudiées dans les chapitres 2.2 et 2.3).

Mesurer une simple température sèche au mur ne suffit jamais à évaluer une contrainte thermique. Trois familles d'indices se sont imposées dans la littérature internationale et la pratique préventive française.

L'indice WBGT (Wet Bulb Globe Temperature). Normalisé par ISO 7243:2017, c'est l'indice de référence pour l'ambiance chaude. Il combine trois mesures : température sèche (Ta), température humide naturelle (Tnw, mesurée par un thermomètre à bulbe entouré d'une mèche humide ventilée) et température du globe noir (Tg, qui intègre le rayonnement). À l'extérieur avec rayonnement solaire, la formule est WBGT = 0,7 Tnw + 0,2 Tg + 0,1 Ta ; sans rayonnement solaire, WBGT = 0,7 Tnw + 0,3 Tg. Les valeurs seuils dépendent du métabolisme de travail et de l'acclimatation : pour un travail modéré chez un sujet non acclimaté, le seuil d'action est à environ 27,5°C WBGT.

L'indice PMV/PPD (Predicted Mean Vote / Predicted Percentage of Dissatisfied). Normalisé par ISO 7730:2005, il est plutôt orienté confort que contrainte aiguë. Il prédit la sensation thermique moyenne ressentie sur une échelle de -3 (très froid) à +3 (très chaud), à partir de 6 paramètres : température ambiante, température radiante, vitesse de l'air, humidité, métabolisme, résistance thermique du vêtement (en clo). C'est l'indice typiquement utilisé pour évaluer un bureau ou un espace tertiaire — moins adapté aux ambiances extrêmes industrielles.

L'indice IREQ (Required Clothing Insulation). Normalisé par ISO 11079:2007, il s'applique aux ambiances froides. Il calcule la résistance thermique vestimentaire minimale nécessaire pour maintenir l'équilibre thermique en fonction de l'ambiance et du métabolisme. Il existe deux valeurs : IREQmin (pour un déséquilibre tolérable de courte durée) et IREQneutral (pour un équilibre durable). C'est l'outil de référence pour dimensionner le vêtement froid (cf. norme EN 342 sur les vêtements de protection contre le froid).

D'autres indices existent : indice de chaleur (Heat Index) du NOAA américain, Universal Thermal Climate Index (UTCI) développé par la commission ISB, indice Humidex canadien. Aucun ne fait foi en droit français du travail — c'est l'indice WBGT qui est repris par les recommandations CNAM et l'indice IREQ par EN ISO 11079 pour les contentieux santé-travail.

L'INRS, par son guide ED 6058 et ses recommandations métiers, a établi des seuils empiriques de température ambiante qui servent de repères pratiques sur le terrain. Ces seuils ne sont pas réglementaires stricto sensu (le Code du travail n'impose pas de température maximale), mais ils sont repris dans la jurisprudence comme indicateurs d'une démarche de prévention adaptée.

Pour le travail au froid, les recommandations INRS et la norme NF EN ISO 11079 distinguent trois zones : zone tempérée (> 10°C, pas de contrainte particulière), zone froide modérée (0 à 10°C, vêtement de travail isolant, pauses recommandées en zone tempérée toutes les 2 heures), zone froide sévère (< 0°C, vêtement EN 342 obligatoire, durée d'exposition limitée selon abaque IREQ, pauses obligatoires).

Le secteur de la logistique frigorifique (entrepôts à -25°C / -30°C) a développé ses propres protocoles validés par la CNAM : exposition continue limitée à 50 minutes maximum, suivi d'une pause de 10 minutes en zone tempérée, douches chaudes en fin de poste, suivi médical annuel renforcé. Ces pratiques découlent du retour d'expérience accumulé depuis les années 1990.

Il faut souligner que ces seuils sont valables pour des sujets adultes en bonne santé acclimatés. Les facteurs individuels de vulnérabilité (âge > 55 ans, surpoids, diabète, hypertension, prise de diurétiques ou de bêtabloquants, antécédent de coup de chaleur) abaissent ces seuils de 2 à 4°C. La courbe de tolérance par tranche d'âge montre que les plus de 55 ans présentent une thermorégulation altérée : sudation retardée, sensation de soif émoussée, capacité d'adaptation cardiovasculaire réduite.

L'acclimatation à la chaleur est l'une des adaptations biologiques les plus rapides et les plus puissantes du corps humain. Un sujet exposé progressivement à une ambiance chaude pendant 7 à 14 jours développe des modifications physiologiques mesurables qui lui permettent de tolérer la même contrainte avec un coût physiologique nettement moindre.

Les changements clés observés en quelques jours sont les suivants :

• Sudation plus précoce et plus abondante : le seuil de déclenchement baisse de 0,3 à 0,5°C, le débit maximal augmente de 30 à 100%
• Sueur moins concentrée en sel : la réabsorption sodique dans les canaux sudoripares devient plus efficace, ce qui protège de l'hyponatrémie
• Volume plasmatique augmenté de 10 à 25% : augmentation du « réservoir » disponible pour la sudation et la perfusion cutanée
• Fréquence cardiaque réduite à exercice constant en ambiance chaude (chute de 20 à 30 battements/min)
• Température centrale de fin d'exercice abaissée de 0,3 à 0,5°C
• Sensation subjective d'inconfort diminuée — le travailleur acclimaté supporte la chaleur sans se plaindre

Ces adaptations se développent en parallèle, atteignent un plateau vers le 7e-10e jour pour la plupart, et nécessitent un dernier perfectionnement jusqu'au 14e jour. Une exposition de 60 à 100 minutes par jour à la contrainte cible est suffisante pour induire l'acclimatation — pas besoin d'exposition continue.

L'acclimatation est réversible en 7 à 14 jours d'arrêt. Cela explique pourquoi un travailleur de retour de congés ou d'arrêt maladie est plus vulnérable que ses collègues lors d'une vague de chaleur. C'est pourquoi l'INRS recommande de réacclimater progressivement tout salarié absent plus d'une semaine pendant la période estivale : reprise par poste raccourci, charge progressive, surveillance renforcée pendant les 4-5 premiers jours.

L'acclimatation au froid existe également mais elle est plus lente, plus partielle et moins étudiée. Les principaux changements observés sont une amélioration du flux sanguin cutané réflexe (chasse thermique périodique qui réchauffe brièvement les extrémités), une diminution du seuil de frisson et une accoutumance comportementale (meilleure tolérance subjective au froid). Les populations exposées chroniquement (poissonniers, ouvriers chambres froides, marins du Nord) développent ces adaptations en quelques semaines, mais elles ne suppriment jamais le besoin d'EPI adapté.