Contrainte cardiorespiratoire chez le Sapeur-Pompier lié à l’EPI (équipement de protection individuel)

Lors d’une simulation d’incendie, Keller et al. (2005) ont montré que le risque d’hyperthermie était grand en relevant une augmentation considérable des paramètres physiologiques (Fréquence Cardiaque et température cutanée moyenne) lors de l’exposition à la chaleur. En effet, lors d’un incendie, les sapeurs-pompiers sont exposés à des températures d’air généralement voisines de 60 °C, mais pouvant occasionnellement dépasser les 300 °C, voire plus (Bennett et al., 1995). La chaleur agit de manière directe sur l’organisme en l’échauffant. Le rôle de la thermorégulation est d’induire des réactions adaptatrices et éventuellement compensatrices. Ainsi, la circulation sanguine périphérique (assimilée à un « radiateur ») englobant celle de la peau, a pour rôle de transférer la chaleur du centre du corps vers la superficie.
L’augmentation de température cutanée est due à deux phénomènes : le feu (contrainte environnementale externe) et l’augmentation du débit sanguin périphérique. L’afflux de la circulation cutanée entraîne une modification du débit cardiaque qui se fait pour l’essentiel par une accélération de Fréquence Cardiaque. Il est à noter que les pompiers suent abondamment pour pouvoir refroidir leur température interne (d’où les risques majeurs de déshydratation).
Cependant les habits techniques qu’ils portent ne leur permettent pas d’évacuer ce surplus de chaleur. Par conséquent, il y a un effet type « cocotte minute » à l’intérieur des EPI. Ainsi, relever la Fréquence Cardiaque et la température corporelle sont des moyens simples d’appréhender les contraintes thermiques subies par les sapeurs-pompiers au cours d’un feu (Gahved et Holmer, 1989).

Keller, T., Keller, M., Keller, D., Candas, V. (2005). Astreinte physiologique des sapeurs pompiers lors de l’approche d’un feu. Science & Sports, 20(5-6), 289-292.

Bennett, B.L., Hagan, R.D., Banta, G.,Williams, F. (1995). Physiological responses during shipboard firefighting. Aviat Space Environ Med, 65, 225-31.

Gahved, D.C.E., et Holmer, I. (1989). Thermoregulatory responses of firemen to exercise in the heat. Eur J Appl Physiol, 59, 115-22.

[Source : Mandrick, K., Micallef, J-P., Perrey, S., Coulon, D. (2010). Détermination de l’état de stress et d’engagement chez les personnes vulnérables : application aux sapeurs-pompiers. Rapport de recherche]

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APPI : des milieux hostiles vers les milieux extrêmes

« Y-a-t-il des métiers à risques ? » La réponse est évidente : Oui ! C’est pour cela qu’une cagoule avec un boitier télémétrique APPI®-Phy pour Active Protection Personal Instrument (littéralement Instrument personnel de protection active) a vu le jour en France. Il fallait répondre à une attente particulière de ceux qui risquent leur vie dans leur travail quotidien (exemple : les sapeurs-pompiers, les mineurs, les travailleurs en milieux confinés, etc.). Ces professionnels évoluent le plus souvent dans des milieux dangereux, menaçants, nuisibles pour l’intégrité vitale de la personne. Ces milieux, caractérisés d’hostile, peuvent être dangereux pour le professionnel : chaleur, flamme, fumée toxique, éboulis, etc. Aujourd’hui, il devient possible grâce au module APPI® de suivre à distance la physiologie des professionnels de ces métiers qui exigent des conditions de travail particulières et d’intervenir avant qu’il ne soit trop tard. « Suivre, prévenir et éviter les dangers physiologiques » telle pourrait être la devise de ce « boitier actif » de protection.

Des milieux hostiles aux milieux extrêmes, il n’y a qu’un pas et tout naturellement, les cagoules APPI® ont  été utilisées et testées par des alpinistes confirmés en Février 2011. Leur objectif était de s’attaquer au plus haut sommet de l’Amérique du Sud (en Argentine): l’Aconcagua culminant à 6 962 mètres. Le projet « Expe 3ème Pôle » était dès lors une expédition pas comme les autres. Pour APPI®, ce fût le baptême du feu ou plutôt du froid pour un tel équipement qui se confrontait non plus à un milieu hostile mais à un milieu extrême. A partir de 5 500-6 000 mètres d’altitude, les températures sont proches des -30°C et les vents souvent très violents rendent le milieu totalement inhospitalier et inhabitable pour l’homme. Toutefois cette véritable aventure sportive et technologique a permis de prouver qu’il devenait possible de suivre à distance, à partir de bureaux situés en France, la physiologie des alpinistes lors de leur ascension vers le sommet. Ce n’est que le début d’une aventure passionnante et le challenge ne s’arrête pas là, puisque déjà la 2nde expédition est prévue pour mai 2012 : l’Everest (8 848 mètres).

La copie d’écran ci-dessous présente les évolutions des fréquences cardiaques, taux d’oxymétrie, température dans la cagoule et température de peau des alpinistes durant l’ascension :
Suivi physiologique sur l'Aconcagua

Les alpinistes nous présentent le projet directement depuis l’Aconcagua …
Présentation du projet :

Mesures en temps réel :

Mesures durant l’ascension :

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L’astreinte physiologique chez les Sapeurs-Pompiers

Lors de la lutte contre l’incendie, les sapeurs pompiers sont soumis à de fortes contraintes. À ce titre, Eglin en 2007 a publié une revue de littérature caractérisant les réponses physiologiques des sapeurs-pompiers et les répercussions sur leur performance en situation.

Plus récemment en 2010, Barr, Gregson, et Reilly ont étayé dans leur inventaire les différentes connaissances concernant l’ergonomie du métier de sapeur-pompier. Dans leur article, ils ont conclu que la combinaison d’un travail vigoureux, le port de vêtement protecteur et l’environnement thermique que rencontrent les pompiers leur impose de sévères contraintes physiologiques.

Les astreintes physiques et physiologiques que subissent les pompiers lors de leur travail ont déjà fait l’objet de plusieurs études depuis plusieurs années (Faff et al., 1989 ; Smith et Petruzzello, 1998 ; Baker et al., 2000 ; Ftaiti et al., 2001 ; Angerer et al., 2008).

Certains de ces chercheurs s’entendent pour mentionner que le travail des pompiers est exigeant pour le système cardiorespiratoire, car il implique quatre facteurs :

  1. le port d’un équipement de protection individuel (EPI) qui préserve la chaleur
  2. le port d’un appareil de respiration isolant (ARI) relativement lourd (environ 22,5 kg)
  3. des efforts physiques importants dans des conditions où la chaleur ambiante est très élevée et la demande attentionnelle élevée
  4. un stress psychologique élevé pour un métier exigeant (sauver ou périr tel est la devise des brigades de sapeurs-pompiers professionnels ou BSPP)

Eglin, C.M. (2007). Physiological responses to fire-fighting : thermal and metabolic considerations. Journal of the Human-Environmental System, 10(1), 7-18.
Barr, D., Gregson, W., et Reilly, T. (2010). The thermal ergonomics of firefighting reviewed. Applied Ergonomics, 41(1), 161-172.
Faff, J. et Tutak, T. (1989). Physiological responses to working with fire fighting equipment in the heat in relation to subjective fatigue. Ergonomics, 32(6), 629-638.
Smith D.L., et Petruzzello, S.J. (1998). Selected physiological responses to live-fire drills indifferent configurations of firefighting gear. Ergonomics, 41, 1141-1154.
Baker, S.J., Grice, J., Roby, L., et Matthews, C. (2000). Cardiorespiratory and thermoregulatory response of working in fire-fighter protective clothing in a temperate environment. Ergonomics, 43, 1350-1358.
Ftaiti, F., Duplot, J-C., Nicol, C., et Grelot, L. (2001). Tympanic temperature and heart rate changes in firefighters during treadmills runs performed with different fireproof jackets. Ergonomics, 44, 502-512.
Angerer, P., Kadlez-Gebhardt, S., Delius, M., Raluca, P., Nowak, D. (2008). Comparison of cardiocirculatory and thermal strain of male firefighters during fire suppression to exercise stress test and aerobic exercise testing. Am. Journal of Cardiology, 102(11), 1551-1556.

[Source : Mandrick, K., Micallef, J-P., Perrey, S., Coulon, D. (2010). Détermination de l’état de stress et d’engagement chez les personnes vulnérables : application aux sapeurs-pompiers. Rapport de recherche]

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Sapeurs-pompiers : une physiologie poussée à l’extrême

Les sapeurs-pompiers sont des professionnels qui peuvent subir, lors d’opérations importantes (feux de forêt, incendies urbains, sauvetage en milieu périlleux, …), des charges physiques et des contraintes physiologiques extrêmes. Même si cette astreinte physiologique subie est d’une faible durée, elle peut être tout de même dramatique à court terme (syncope, œdème, crampe, accident cardiaque, coup de chaleur, hyperthermie, déshydratation excessive). A moyen et à long terme, les contraintes physiologiques amènent souvent des complications cardiovasculaires chez les sapeurs-pompiers comme des cardiopathies ischémiques en comparaison au reste de la population (Baris et al., 2001).

En France, durant ces dix dernières années, une vingtaine de sapeurs-pompiers sont décédés dans l’exercice de leur fonction. La cause principale de ces décès est l’infarctus du myocarde. Cette statistique est expliquée par la forte sollicitation du système cardiovasculaire pour répondre à la demande sanguine des muscles, de la peau et des organes. Ce système doit répondre à la charge de travail musculaire imposé par les activités physiques et aussi participer à la thermorégulation qui est engendrée par le travail à la chaleur (Smith et al., 2001). Il existe plusieurs seuils de tolérance physiologique admis ou tolérés selon le niveau de contrainte thermique et/ou physique. Le seuil de tolérance physiologique correspond à un état physiologique à partir duquel le sujet n’est plus en mesure de supporter, sans risques, les contraintes thermiques et physiques qui s’exercent sur son organisme. Généralement, si l’effort est poursuivi au-delà de ces seuils, le risque pour la santé de l’individu augmente considérablement et cela peut rapidement conduire à des accidents qui peuvent parfois être mortels.

La difficulté majeure consiste à être capable de déterminer l’atteinte de ces seuils, et ce en temps réel durant les opérations sur le terrain.

[Baris, D., Garrity, T.J., Telles, J.L., Heineman, E.F., Olshan, A., Zahm, S.H. (2001). Cohort mortality study of Philadelphia firefighters. Am. J. Ind. Med., 39(5), 463-476.]
[Smith D.L., Manning, T.S., et Petruzzello, S.J. (2001). Effect of strenuous live-fire drills on cardiovascular and psychological responses of recruit firefighters. Ergonomics, 44, 244-254.]
[Source : Mandrick, K., Micallef, J-P., Perrey, S., Coulon, D. (2010). Détermination de l’état de stress et d’engagement chez les personnes vulnérables : application aux sapeurs-pompiers. Rapport de recherche]

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Sapeur-Pompier : un métier pas comme les autres

Dans leur quotidien professionnel, les missions des sapeurs-pompiers sont difficiles et pénibles avec des risques importants pour leur santé (e.g. : blessures, brûlures, ensevelissement sous décombres, explosion, électrocution, décès). Leurs interventions consistent à secourir et protéger les personnes, les biens ou l’environnement, à lutter contre les périls ou les conséquences des accidents de toute nature (e.g. : inondations, pollutions, incendies, etc.). Les opérations de nature sanitaire sont aussi monnaie courante dans cette profession.

Il est à noter qu’il y a une intervention de pompiers en moyenne toutes les 10 secondes et qu’il y a 312 100 (pour l’année 2009) sorties pour incendies soit environ 8% des interventions.

Il est important de signaler que les pompiers sont le seul corps de sécurité civile français apte à combattre les incendies et c’est au cours de ces opérations que les « soldats du feu » expriment un total savoir-faire. C’est pourquoi, le feu reste une priorité pour les sapeurs-pompiers qui ne cessent d’élaborer de nouvelles stratégies pour combattre les flammes, sauver des personnes en détresse et se prémunir des accidents humains.

En outre, l’amélioration et l’augmentation de la sécurité du pompier se traduisent très souvent et essentiellement par la mise au point de concepts opérationnels et de protections individuelles adaptées. Cependant, et bien que ces dernières soient conçues conformément à des référentiels techniques et à des standards européens (i.e., normes AFNOR, ISO), il ne doit pas être oublié que les opérations de lutte contre le feu doivent être régulées en tenant compte des limites physiologiques de ces hommes et femmes qui interviennent parfois au péril de leur vie.

C’est donc une profession à risque dont le caractère dangereux a été reconnu en 2004 par la loi dite « de modernisation de la sécurité civile ».

[Source : Mandrick, K., Micallef, J-P., Perrey, S., Coulon, D. (2010). Détermination de l’état de stress et d’engagement chez les personnes vulnérables : application aux sapeurs-pompiers. Rapport de recherche]

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Quelques statistiques sur les pompiers

On parle de pompiers, sapeurs pompiers, mais qu’en est-il exactement ?

En France, plusieurs organisations portent le nom de pompiers. Ce sont par exemple :

–        les sapeurs-pompiers : volontaires et professionnels (les SDIS : Service Départemental d’Incendie et de Secours), militaires (BSPP : Brigade de Sapeurs Pompiers de Paris, BMPM : Bataillon de Marins Pompiers de Marseille, …) ;

–        les pompiers de l’Armée :  au sein des 3 corps d’armée (Terre, Air, Mer), ces militaires sont spécialistes en sécurité incendie ;

–        les pompiers d’entreprise, en particulier dans l’industrie pétrochimique ;

–        les pompiers des aéroports civils.

Les effectifs globaux des sapeurs-pompiers, en 2009, s’élevaient à environ 250 000 dont 5 % de militaires, 16% de professionnels et une large majorité de volontaires (79%).

[Source : Mandrick, K., Micallef, J-P., Perrey, S., Coulon, D. (2010). Détermination de l’état de stress et d’engagement chez les personnes vulnérables : application aux sapeurs-pompiers. Rapport de recherche]

En France, plusieurs organisations portent le nom de pompiers. Ce sont par exemple :

les sapeurs-pompiers : volontaires et professionnels (différents SDIS), militaires (BSPP, BMPM);

les pompiers de l’air ;

les pompiers-sauveteurs de l’armée de terre ;

les pompiers d’entreprise ;

les pompiers des aéroports civils.

Les effectifs globaux des sapeurs-pompiers en 2009 s’élevaient à environ 250 000 dont 5 % de militaires, 16% de professionnels et une large majorité de volontaires (79%).

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La sécurisation en milieu hostile, c’est-à-dire ?

Une intervention des sapeurs pompiers sur un feu d’appartement :

Un binôme d’attaque (équipe composée de 2 sapeurs pompiers) est au feu. Ils sont équipés de leurs ARI (Appareil de Respiration Isolant, utilisés dans les feux d’intérieur). Ils sont dans l’appartement, au cœur de l’incendie en train de le combattre puis ils doivent sortir, la durée de leur intervention étant limitée par la capacité de leur bouteille d’oxygène.

Quand ils sortent, c’est la stupéfaction parmi leurs collègues : l’un deux sort avec son casque fondu (voir ici un exemple de casque partiellement fondu). Et le plus étonnant, c’est que le porteur ne s’est rendu compte de rien. Cette histoire se termine finalement bien puisque le sapeur pompier n’a rien eu, mais s’il était resté quelques secondes de plus, les conséquences de cet accident auraient pu être dramatiques pour lui.

  • Le pompier a-t-il pris des risques inconsidérés ? Non
  • Est-ce un cas isolé ?  Non

Que s’est-il alors passé ? La raison en est très simple. Les EPI (Equipement de Protection Individuelle) tels que les vestes, gants, cagoules protègent de mieux en mieux les sapeurs pompiers, ce qui est formidable. L’inconvénient est alors que le sapeur pompier ne peut plus se rendre compte objectivement des contraintes physiologiques auxquelles il est soumis tant il est bien protégé. Dans le cas cité ici, il a tout simplement été trop exposé à la chaleur mais la qualité de ses EPI l’a empêché d’en prendre conscience, avec toutes les conséquences qui auraient pu en découler.

Il faut donc passer à un mode de sécurisation active, qui détecte les surexpositions des professionnels en milieu hostile, et permet d’aider le support du binôme à prendre la décision juste en fonction de la situation réelle en opération. Dans l’exemple cité ici, une détection de l’augmentation de la température entrant dans la cagoule aurait permis de détecter une surexposition à la température.

APPI (Active Protection Personal Instrument) est un système simple et léger créé par la société BodySens. Ce système mesure les paramètres physiologiques des sapeurs pompiers en temps réel et permet instantanément à leur chef d’équipe de connaître leur taux d’engagement et de l’aider à prendre la meilleure décision de pilotage opérationnel.

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