Les vagues de chaleur associées à une diminution de l’attention et des capacités cognitives d’après une étude de Harvard

Le changement climatique a pour effet d’augmenter le nombre d’événements météorologiques extrêmes comme les vagues de chaleur ou canicules (IPCC). L’impact principal sanitaire est la surmortalité (WHO). Une chaleur excessive entraîne également de la déshydratation, une aggravation des troubles cardiaques et respiratoires chroniques. Une étude de l’Université de Harvard vient de constater que des températures à l’intérieur des habitations durant les vagues de chaleur pourraient être associées à une diminution de l’attention et de la concentration lors de la réalisation de tests cognitifs.

Dans une étude récente dans Nature Climate Change, des chercheurs de avait analysé la littérature scientifiques entre 1980 et 2014 sur les cas de surmortalité humaine liée à des épisode de chaleur. Ils avaient conclu qu’environ 30% de la population mondiale est exposée à plus de 20 jours de chaleur mortelle par an.

excès chaleur anomalie temps evenements extremesQu’est-ce qu’une vague de chaleur ?

En climatologie, il n’y a pas de définition universelle de la vague de chaleur. En Belgique, on parle de vague de chaleur lorsqu’une température de plus de 25°C persiste pendant au moins 5 jours de suite, dont au moins 3 jours avec 30°C ou plus (définition de l’Institut Royal Météorologique).

Le World Meterological Organization (Task Team on Definitions of Extreme Weather and Climate Events) a défini la vague de chaleur comme « un temps chaud persistant et inhabituel marqué (Max, Min et moyenne journalière) sur une région au moins deux jours consécutifs pendant la période chaude de l’année en fonction des conditions climatologiques locales et avec des conditions thermiques enregistrées au-dessus des seuils donnés. ».

La différence avec une canicule est que les températures restent élevées la nuit pendant une période prolongée.

Les canicules dépendent beaucoup de l’anticyclone des Açores. S’il se positionne sur le nord ou l’Est de l’Europe, les hautes pressions empêchent les perturbations atlantiques fraîches et pluvieuses d’arriver.

Les principales vagues de chaleurs ont eu lieu en 2003 (du 2 au 19 août), en 1983 (du 9 au 31 juillet) et en 2006 (du 10 au 30 juillet). En 2003, des températures de plus de 40°C ont été identifiées dans 15% des stations météorologiques entraînant une surmortalité d’environ 15 000 décès en France.

vague chaleur température essai cliniqueEffet néfaste sur les capacités cognitives

44 étudiants du Massachusettes aux Etats-Unis ont participé à une étude publiée dans Plos Medicine pendant 12 jours (du 9 juillet au 20 juillet 2016) sur l’effet des vagues de chaleur sur les capacités cognitives. Cette période comprenait 5 premiers jours à des températures saisonnières suivi de 5 jours à une température anormalement élevée (vague de chaleur) à 33,4°C en T° extérieure en moyenne suivi de 2 jours plus frais avec une T° moyenne de 28,1°C extérieur.

Les étudiants étaient assignés au début de l’été dans des résidences soit avec climatisation (n=24) soit sans climatisation (n=20). Les étudiants recrutés devaient avoir au moins 18 ans et pas d’historique de consommation abusive d’alcool ou de drogue ni sous antibiotiques ou chimiothérapie.

Évaluation des capacités cognitives avec les test de STROOP et ADD

Stroop test ADD trialLes capacités cognitives ont été évaluées avec le test de STROOP. Ce test consiste à faire dénommer la couleur de mots dont certains sont eux-mêmes des noms de couleurs (qu’il s’agit donc d’ignorer). Il permet d’évaluer la capacité à ignorer ou filtrer l’information non pertinente, ce qui se traduit par un ralentissement du temps de réaction ou une augmentation des erreurs d’analyse. Ici les participants avaient le choix entre 4 mots colorés désignant le nom d’une couleur, le but du test était de trouver la couleur du mot.

L’effet stroop est l’interférence que produit une information non pertinente au cours de l’exécution d’une tâche cognitive. Un autre test ADD (Addition/subtraction test) a été utilisé pour évaluer les capacités de calcul mental.

Dans le groupe sans climatisation, la température moyenne de leur chambre était de 26,3°C, significativement plus élevée que celle avec climatisation avec T° de 21,4°C. Les bâtiments sans climatisation étaient plus humides, avec des niveaux de CO2 plus bas mais plus bruyant.

Un effet d’apprentissage a été identifié, c’est-à-dire que les résultats aux tests cognitifs se sont améliorés. Cependant cette amélioration des résultats a été plus importante dans le groupe avec air conditionné. Pour réduire l’effet d’apprentissage et pouvoir mieux comparer les groupes, les scores de tests ont été convertis en Z-scores. Ce score standard désigne le nombre d’écarts-types qui se trouve au-dessus ou en dessous de la moyenne de la population.

capacite cognitive vagues de chaleur temperature interieureAugmentation du temps de réaction et diminution du temps de sommeil

Une association entre les températures inférieures et le temps de réaction en forme de U a été identifiée avec un optimum à 22°C. Au-delà de 22°C, le temps de réaction augmente linéairement avec la température intérieure. Dans le groupe sans air conditionné, le temps de réaction pour le test STROOP a augmenté significativement de 155 ms et la performance a diminuée de 9% par rapport au groupe avec climatisation. Pour l’autre test cognitif, il n’y avait pas de différence significative de performance mais une augmentation significative du temps de réaction de 288 ms.

Par ailleurs, effectuer les tests avec du bruit a également augmenté le temps de réaction pour le test STROOP (par rapport à une situation sans bruit). Une augmentation de 1°C de la température intérieure pendant la nuit résultait en une diminution significative de 2,74 minutes du temps de sommeil.

Une des limites de cette étude est la sélection d’un échantillon avec un âge restreint à 20 ans (plus ou moins 1 an), du coup la généralisation est limitée. La question de l’acclimatation a la chaleur n’a pas été prise en compte. Les tests cognitifs étaient réalisés après le réveil : on ne sait pas si les résultats seraient similaires à d’autres moments de la journée. Le nombre de participants des 2 groupes n’est pas élevé.

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Sources :

JGC Laurent et al. Reduced cognitive function during a heat wave among residents of non-air-conditioned buildings: An observational study of young adults in the summer of 2016. PLoS Med. 2018 Jul 10;15(7):e1002605

Mora et al. Global risk of deadly heat. Nature Climate Change volume 7, pages 501–506 (2017)

IPCC. 9.4. Thermal Stress (Heat Waves, Cold Spells) 9.4.1. Heat Waves http://www.ipcc.ch/ipccreports/tar/wg2/index.php?idp=353

WHO. McGregor. Heatwaves and Health: Guidance on Warning-System Development http://www.who.int/globalchange/publications/WMO_WHO_Heat_Health_Guidance_2015.pdf?ua=1

Dim Coumou and Stefan Rahmstorf. A decade of weather extremes. Nature Climate Change 2, pages 491–496 (2012)

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