Immersion dans l’eau froide et dans le corps humain pour comprendre les mécanismes que le corps met en place lorsqu’il est exposé au froid. Renforcement du système immunitaire, augmentation des performances et amélioration de l’humeur font partie des bienfaits de l’exposition au froid pour l’organisme, mais notons que les résultats sont différents en fonction du respect des points spécifiques à loi de l’hormèse cités précédemment.

PRODUCTION DE NORADRÉNALINE

Des études sur la cryothérapie, l’immersion en eau froide et l’utilisation de la glace ont mis en évidence les processus adaptatifs du corps lorsqu’il est exposé au froid. Parmi les  réponses physiologiques systématiques du corps à l’exposition au froid, citons la libération de noradrénaline dans le sang, mais aussi dans une région du cerveau,  le locus cœruleus (situé dans le tronc cérébral). La noradrénaline, aussi appelée norépinéphrine, est non seulement une hormone mais également un neurotransmetteur qui est impliqué dans l’attention, la vigilance et l’humeur. Cette production est déclenchée par le système nerveux sympathique dans la phase suivant le stress, que nous nommerons “phase d’affolement”, et elle a pour objectif premier de stimuler la réponse “lutte ou fuite” de l’organisme. Notons qu’une diminution de la production de noradrénaline est associée à une diminution de l’attention et des facultés cognitives, à une énergie basse et à une mauvaise humeur. De plus, la noradrénaline aide à réduire l’inflammation qui est connue pour inhiber la libération de sérotonine (appelée “hormone du bonheur”). Quand la noradrénaline agit comme une hormone, elle accroît fortement la vasoconstriction, qui est la diminution du diamètre des vaisseaux sanguins, ce qui induit une moindre perte de chaleur du sang dans son environnement. Une étude¹ montre qu’à durée égale (pendant 1 heure) une immersion dans une eau à 20°C ne permet pas l’activation de la libération de noradrénaline, contrairement à une immersion dans une eau à 14°C. Cette observation confirme donc que l’intensité joue un rôle clé dans l’application de la loi de l’hormèse. Une autre étude a comparé d’une part des personnes qui se sont immergées dans de l’eau froide à 4,4° C pendant 20 secondes, et d’autre part des personnes qui ont eu recours à la cryothérapie sur le corps entier pendant 2 minutes à -110°C, et ce trois fois par semaine pendant 12 semaines. Cette étude² conclut qu’il y a augmentation de noradrénaline dans les deux cas, et cette production ne semble pas diminuer avec l’habituation du corps au froid. Cette seconde observation confirme qu’une durée d’exposition plus longue (supérieure à la “phase d’affolement”) n’apportera pas de bénéfice supplémentaire dans l’application de la loi de l’hormèse. En définitive, il est donc pertinent de jouer davantage sur le niveau d’intensité que sur la durée, en visant une exposition courte à forte intensité, plutôt qu’une exposition de moyenne intensité sur une plus longue durée.

PRODUCTION DE PROTÉINES DE CHOC THERMIQUE (HSP et CSP

L’exposition de l’organisme au froid entraîne la production par les cellules de “protéines de choc thermique” appelées Heat Shock Protein (HSP) et Cold Shock Protein (CSP). L’Association Médicale Américaine³ associe l’augmentation de la production de ces protéines à une augmentation de la longévité en prévenant l’agrégation des protéines entre elles et des maladies cardiovasculaires et neurodégénératives. Les protéines de choc thermique CSP permettent, dès lors que le corps se réchauffe, la régénération des synapses qui sont perdues lors de l’exposition au froid, et permettent de manière générale de régénérer les neurones endommagés. Les synapses sont impliquées dans la bonne communication des neurones et dans la mémoire, leur perte est associée au vieillissement cérébral, et à la maladie d’Alzheimer et de Parkinson. Une étude⁴ portant sur des souris atteintes  de maladies neurodégénératives provoquées a fait le constat suivant :  non seulement les souris  exposées à deux cycles de froid de 5°C, tôt dans leurs vies, étaient  protégées d’une perte de synapses, mais de plus, elles en comptaient deux fois plus que les souris non exposées au froid. Cette exposition au froid les a prémunie aussi de troubles cognitifs et comportementaux lors des stades avancés de neurodégénérescence.

RÉDUCTION DE L’INFLAMMATION

L’inflammation chronique participe activement au vieillissement et elle est associée aux maladies de vieillesse (voir notre numéro “Longévité en santé”). En étudiant les biomarqueurs chez les personnes âgées (de 85 à 99 ans), chez les centenaires (100 à 105 ans), et chez les super-centenaires (plus de 110 ans), on constate qu’une faible inflammation était l’unique biomarqueur qui pouvait prédire la survie et les capacités cognitives parmi tous les groupes. Or, comme nous l’avons mentionné plus haut, l’exposition au froid augmente la libération de noradrénaline qui participe à réduire l’inflammation en diminuant les TNF α (des protéines appelées “facteurs de nécrose tumorale” fortement impliquées dans l’inflammation et dans  de nombreuses maladies comme le diabète de type 2, les troubles intestinaux et même le cancer) et les MIP­1 α (des molécules appelées “protéines inflammatoires macrophagiques” impliquées dans l’inflammation et les arthrites rhumatoïdes). Cette réduction de l’inflammation systémique a été observée chez les personnes ayant recours à la cryothérapie corps entier à -110°C pendant 2 à 3 minutes trois fois par semaine⁵ : ces personnes atteintes d’arthrite voyaient leurs douleurs diminuer. Quant à la cryothérapie corps partiel , on observe qu’elle permet d’inhiber l’activité néfaste de la collagénase sur le collagène et diminue les médiateurs de l’inflammation⁶.

RENFORCEMENT DU SYSTÈME IMMUNITAIRE

La vieillesse est associée à la sénescence des cellules immunitaires, ce qui signifie que ces cellules immunitaires ne peuvent plus se diviser et fonctionnent mal. Cette sénescence conduit à la diminution des cellules immunitaires. A L’inverse, la longévité est associée à un stock de cellules immunitaires qui fonctionnent bien. Il a été observé que chez des hommes en bonne santé, une immersion dans l’eau froide trois fois par semaine pendant six semaines augmentait le nombre de lymphocytes⁷. Il en est de même pour l’exposition au froid dans des chambres climatiques à 4°C et 5°C : elle augmente le nombre de globules blancs dans le sang, dont les lymphocytes T cytotoxiques spécialisés dans la destruction des cellules cancéreuses et les lymphocytes NK (Natural Killer) qui détruisent les virus et les cellules tumorales. Tous ces éléments confirment l’expérience des nageurs hivernaux qui sont beaucoup moins sujets aux infections respiratoires.

ACTIVATION DE LA THERMOGÉNÈSE

Une des réponses biologiques de l’organisme face au froid est l’augmentation du métabolisme, non pas en produisant de l’énergie sous forme d’adénosine triphosphate (ATP), mais en brûlant des graisses pour produire de la chaleur et ainsi réchauffer le corps. C’est le processus même de la thermogénèse. Cette thermogenèse a donc pour conséquence d’induire une perte de graisse, donc une perte de poids. Notons qu’il y a deux types de thermogénèse en réponse au froid. La première se nomme Shivering thermogenesis (shivering veut dire “frissonnant” en anglais) et survient par la contraction des tissus musculaires impliquant une forte élévation du métabolisme. La deuxième se nomme Non-shivering thermogenesis et survient par la combustion des graisses en partie régulée par la noradrénaline. 

AUGMENTATION DES GRAISSES BRUNES

La Non-shivering Thermogenesis entraîne ce qu’on appelle le découplage mitochondrial qui produit encore plus de mitochondries dans les tissus adipeux, les mitochondries étant les centrales de production d’énergie de la cellule. Ce processus provoque le brunissement des graisses et donc l’augmentation des fameuses graisses brunes. Celles-ci se différencient des graisses blanches de par le fait que leurs cellules possèdent plus de mitochondries. Plus la libération de noradrénaline est importante, plus le brunissement des graisses est considérable ; et plus nous possédons de graisses brunes, plus notre corps est capable de brûler ses graisses pour produire de la chaleur. On observe donc que l’exposition régulière au froid augmente notre métabolisme ainsi que la proportion de graisses brunes et notre capacité à produire de la chaleur grâce au phénomène de Non-shivering Thermogenenis⁸. A l’opposé, les graisses dont les cellules possèdent peu de mitochondries sont blanches et servent à stocker de l’énergie, tenir chaud et fournir du « carburant » lorsqu’on en manque. En excès, elles perturbent le métabolisme. Les personnes en surpoids ou obèses ont surtout des graisses blanches.

AUGMENTATION DE L’ACTIVITÉ DES ENZYMES ANTIOXYDANTES

Un des effets du brûlage des graisses pour obtenir de l’énergie est la production de “dérivés réactifs de l’oxygène” (tels que les radicaux libres). Ces derniers sont naturels et nécessaires mais entraînent le vieillissement par la sénescence prématurée de cellules et par un endommagement de l’ADN s’ils ne sont pas neutralisés par suffisamment d’antioxydants. L’exposition au froid active des systèmes génétiques d’antioxydants puissants qui sont bien plus efficaces que la supplémentation en antioxydants. Par exemple, des jeunes hommes qui ont fait de la cryothérapie pendant 3 minutes à -130°C tous les jours pendant 20 jours ont  vu doubler l’activité de deux enzymes antioxydantes parmi les plus puissantes appelées “glutathion réductase” et “superoxyde dismutase”⁹. Cette dernière enzyme a pour fonction de nettoyer tous les dommages produits par les mitochondries. 

AUGMENTATION DES PERFORMANCES SPORTIVES

L’exposition au froid après l’exercice physique induit l’augmentation de la biogénèse mitochondriale, autrement dit : il y a augmentation du nombre de mitochondries, notamment dans les muscles¹⁰. Cette augmentation des mitochondries favorise une meilleure utilisation de l’oxygène pour produire l’énergie cellulaire. L’exposition au froid favorise donc de meilleures performances pour les activités physiques d’endurance. Une étude sur des cyclistes qui se sont engagés dans l’immersion en eau froide après l’entraînement ont connu une augmentation de 4,4 % de la puissance moyenne du sprint, une amélioration de 3 % de la performance du cyclisme répété et une augmentation de 2,7 % de la puissance au cours de la période d’entraînement de 39 jours¹¹.

AMÉLIORATION DES SYMPTÔMES DÉPRESSIFS

Dans une étude portant sur l’exposition au froid par cryothérapie, il est démontré qu’elle entraînait une amélioration du sommeil, de la relaxation profonde et de l’humeur générale¹². Une autre étude portant sur 23 patients dépressifs qui ont fait de la cryothérapie à −150°C pendant près de 3 minutes dix fois en deux semaines, tout en continuant le traitement médicamenteux antidépresseurs, a conclu à un soulagement du symptôme dépressif en se basant sur l’échelle Hamilton Depression Rating Scale (HRDS)¹³. Cette étude est confirmée par une autre étude incluant cette fois 34 patients incluant un groupe témoin¹⁴. Après trois semaines de cryothérapie, les 26 patients atteints d’un syndrome dépressif ont diminué de 34,6 % les scores atteints sur l’échelle HRDS, alors que le groupe témoin ne diminuait son score que de 2,9 %.

MISER SUR L’INTENSITÉ OU LA DURÉE EN FONCTION DU BUT RECHERCHÉ

Tout d’abord, il convient de préciser que l’intensité de l’exposition va dépendre de la conductibilité thermique : l’air conduit moins le froid que l’eau, qui elle-même conduit moins que la glace. Ainsi, la sensation de froid va être maximale avec la glace, intermédiaire avec l’eau et moindre avec l’air. Pour illustrer cette notion, on peut noter qu’on se refroidit beaucoup plus vite quand il y a de l’humidité dans l’air que quand il fait sec. Les douches froides et les bains froids vont donc plutôt travailler la loi de l’hormèse en sollicitant le système nerveux, et permettre d’élargir la capacité adaptative. L’exposition au froid de forte intensité va pousser le corps à apprendre à mieux gérer les hormones de stress et à trouver des moyens de diminuer leurs niveaux. Par exemple, les personnes présentant des troubles dépressifs ou liés à l’anxiété ou ayant des attaques de panique présentent généralement un déficit hormonal circulant. Pour cela, on leur préférera des douches/bains froid(e)s de courte durée qui vont provoquer un pic hormonal. D’autre part, l’exposition au froid ambiant pendant une période plus ou moins longue, en enlevant quelques couches de vêtements par exemple, est la solution la plus simple et la plus efficace en ce qui concerne la thermogénèse. Autrement dit, l’exposition au froid de faible à moyenne intensité durant une période conséquente (mais toujours adaptée à la capacité adaptative) va stimuler la production de graisses brunes et favoriser l’adaptation globale des organismes au froid. Par exemple, pour les personnes diabétiques, on recommandera plutôt une diminution de quelques degrés de la température de l’air ambiant, plusieurs heures par jour. Par contre, on peut difficilement faire coïncider intensité et durée : cela produirait peu de résultats, ou présenterait le risque de se faire plus de mal que de bien.

Sources :

Source¹ : “Human physiological responses to immersion into water of different temperatures”

Source² : “Effects of long-term whole-body cold exposures on plasma concentrations of ACTH, beta-endorphin, cortisol, catecholamines and cytokines in healthy females”

Source³ : “Association between sauna bathing and fatal cardiovascular and all-cause mortality events”

Source⁴ : “RBM3 mediates structural plasticity and protective effects of cooling in neurodegeneration”

Source⁵ : Effectiveness of different cryotherapies on pain and disease activity in active rheumatoid arthritis.

Source⁶ : Effects of whole-body cryotherapy on serum mediators of inflammation and serum muscle enzymes in athletes

Source⁷ : Immune system of cold-exposed and cold-adapted humans

Source⁸ : Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis

Source⁹:  Whole-body cryostimulation – Potential Beneficial Treatment for Improving Antioxidant Capacity in Healthy Men

Source¹⁰ : Regular postexercise cooling enhances mitochondrial biogenesis through AMPK and p38 MAPK in human skeletal muscle

Source¹¹ : Does hydrotherapy help or hinder adaptation to training in competitive cyclists ?

Source¹² : Whole-body cryotherapy – indications and contraindications, the procedure and its clinical and physiological effects.

Source¹³ : Influence of whole-body cryotherapy on depressive symptoms

Source¹⁴ : Whole-body cryotherapy as adjunct treatment of depressive and anxiety disorders

Cet article a été rédigé par Estelle Sovanna et il est issu du magazine Régénère n°6 “Les bienfaits du froid”.