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Visite virtuelle: deux labos qui sauvent des vies

Des élèves du secondaire étaient invités au Département des sciences de l’activité physique.

Par Pierre-Etienne Caza

19 mai 2022 à 16 h 05

Mis à jour le 9 juin 2022 à 13 h 08

Le projet de maîtrise en sciences de l’activité physique de Marie-Anne Landry-Duval porte sur les vêtements individuels de protection des pompiers. On l’aperçoit ici avec Martin, un participant de son étude.Photo: Nathalie St-Pierre

Les recherches en sciences de l’activité physique peuvent sauver des vies. C’est ce qu’ont démontré les candidats à la maîtrise Marie-Anne Landry-Duval (B.Sc. intervention en activité physique, 2020) et Guillaume Montpetit (B.Sc. intervention en activité physique, 2021), à l’occasion d’une visite des laboratoires où ils mènent leurs recherches sous la direction du professeur Denis Marchand. Le projet de maîtrise de Marie-Anne Landry-Duval porte sur les vêtements individuels de protection des pompiers, tandis que Guillaume Montpetit analyse les harnais utilisés par les travailleurs de la construction.

Organisée par le Cœur des sciences, cette visite virtuelle, intitulée «Métiers extrêmes – Deux labos qui sauvent des vie», était offerte à des élèves du secondaire, le 19 mai dernier, dans le cadre de l’Odyssée des sciences, une activité du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) qui se déroule du 7 au 22 mai.

«Plus de 3000 élèves et leurs enseignants suivent la visite en direct ou en différé», s’est réjouie Stéphan Chaix, directrice du Cœur des sciences, en souhaitant la bienvenue aux internautes. «Pour la plupart d’entre vous, les sciences de l’activité physique riment avec sport ou avec le cours d’éducation physique que vous avez peut-être suivi ce matin, a-t-elle continué. Aujourd’hui, nous allons vous montrer que les sciences de l’activité physique peuvent être autre chose que cela et que les laboratoires ne ressemblent pas tous à l’image traditionnelle que l’on s’en fait.»

La thermorégulation du corps

La visite s’amorce avec la kinésiologue Marie-Anne Landry-Duval, dans le Laboratoire d’environnement contrôlé partagé par l’UQAM et l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST). «L’objectif de ma recherche est de tester l’efficacité de différents modèles d’équipements individuels de protection utilisés par les pompiers», précise la chercheuse tandis qu’elle nous présente Martin et Jérémy, deux participants de son étude. Ce dernier marche depuis 30 minutes sur le tapis roulant incliné avec des vêtements de travail de pompier dans le labo chauffé à 35 degrés Celsius avec un taux d’humidité relative de 50 %. 

Jérémy marche depuis 30 minutes sur le tapis roulant incliné avec des vêtements de travail de pompier dans le labo chauffé à 35 degrés Celsius avec un taux d’humidité relative de 50 %. Photo: Nathalie St-Pierre

Pour combattre un incendie, les pompiers fournissent des efforts physiques considérables sous une chaleur accablante, rappelle Marie-Anne Landry-Duval. «Cette contrainte thermique enclenche des mécanismes physiologiques de régulation permettant au corps de maintenir une température normale d’environ 37 °C. Le corps sue pour évacuer la chaleur et maintenir l’homéostasie. Or, les vêtements portés par les pompiers doivent laisser cette transpiration s’évaporer dans l’air, autrement le corps n’arrive plus à réguler sa température, et cela peut engendrer des problèmes de santé, et même, dans les cas les plus graves, entraîner un arrêt cardiaque causant la mort.» 

Dans la chambre climatique du labo, le participant est muni d’un masque et d’un cardiofréquencemètre afin de mesurer sa consommation d’oxygène et sa fréquence cardiaque. Deux appareils fixés dans la veste de protection qu’il porte mesurent la température et le taux d’humidité à l’intérieur des couches du vêtement pendant l’exercice d’effort physique contrôlé. «Il a également avalé une pilule qui nous permet d’obtenir en temps réel sa température corporelle», ajoute la chercheuse. On se croirait dans un film de James Bond!

Après la séance, Marie-Anne Landry-Duval recueille les impressions de Jérémy. Elle compare les données de base notées avant le début de l’effort physique avec les données enregistrées pendant celui-ci, qu’elle consulte sous forme de graphiques sur son ordinateur. «On note que la consommation d’oxygène de notre participant a augmenté rapidement au début de l’exercice, pour ensuite se stabiliser, puisque l’effort demandé est le même tout au long de l’exercice», illustre-t-elle. 

La chercheuse compare les données de base notées avant le début de l’effort physique avec les données enregistrées pendant celui-ci, qu’elle consulte sous forme de graphiques sur son ordinateur.Photo: Nathalie St-Pierre

La fréquence cardiaque, elle, est montée de manière continue, passant de 80 battements par minute à 150 battements par minute à la fin de l’exercice. «La température interne, qui était de 37,3 °C au début, a augmenté en flèche à partir de la 15e minute, pour atteindre 38 °C, observe-t-elle. C’est à cette température que l’on peut commencer à être étourdi et à manquer de concentration.» L’exposition à la chaleur extrême des incendies et l’augmentation de la température du corps qui s’ensuit peuvent effectivement avoir des répercussions négatives sur les performances physiques et mentales, augmentant le risque d’accident, d’où l’importance, pour les pompiers, de porter des vêtements de protection adéquats. 

La température et l’humidité à l’intérieur des couches internes et externes du vêtement de protection ont également suivi une courbe ascendante pendant l’expérience, atteignant un plateau après quelques minutes, signe des limites d’aération du vêtement.

Dans le cadre de sa maîtrise, Marie-Anne Landry-Duval répète l’exercice avec une dizaine de participants et différents vêtements individuels de protection afin de déterminer ceux qui possèdent les couches les mieux adaptées pour permettre au corps de réguler sa température, et donc d’être plus efficaces en lien avec les contraintes du travail de pompiers.

En vedette à Savoir média

Le professeur Denis Marchand a participé à l’émission Facteurs de risque, diffusée à Savoir média, dans le cadre d’un épisode portant sur les métiers d’urgence. Il a expliqué le but de ses recherches sur l’optimisation de l’équipement pour les pompiers. On peut le voir ici, à partir de la 15e minute. ​

Bouger avec un harnais

Dans le laboratoire d’analyse du mouvement, Guillaume Montpetit suspend des volontaires dans les airs. «Ma recherche vise, d’une part, à analyser l’impact de différents modèles de harnais de sécurité sur l’aisance de mouvement pour les travailleurs de la construction et, d’autre part, à étudier l’impact de ces harnais sur les signes vitaux en cas de chute. Quand un travailleur de la construction chute, son harnais le retient, mais le temps est compté: après dix minutes de suspension, les complications peuvent être dramatiques», explique-t-il.

La première participante, Myriam, porte un harnais de sécurité ainsi que des tapis de pression répartis au niveau du dos, des épaules et de la région pelvienne. «Chaque tapis de pression est équipé de 72 capteurs pour relayer des données précises au logiciel que nous utilisons afin d’observer à quel point le harnais exerce une pression sur le corps», précise Guillaume Montpetit. 

Guillaume Montpetit analyse l’impact de différents modèles de harnais de sécurité sur l’aisance de mouvement pour les travailleurs de la construction. On l’aperçoit ici avec Myriam, une participante de son étude.
Photo: Nathalie St-Pierre

Ses collègues et lui ont analysé les mouvements effectués par les travailleurs de la construction pour déterminer ceux qui sont répétés le plus souvent. Ils ont ensuite standardisé ces mouvements pour les reproduire en laboratoire. Par exemple, l’étudiant demande à sa cobaye d’effectuer une rotation de 45 degrés en tenant un bâton. «Les capteurs indiquent qu’il y a plus de pression sur l’épaule droite pour ce type de mouvement, mais ce n’est pas gênant, observe-t-il. Le harnais demeure confortable.» Le chercheur recueille les impressions de ses participants à chaque mouvement. «Si lever les bras est difficile à cause du harnais, il y a plus de chance que les travailleurs qui ont à effectuer ce mouvement décident de ne pas le porter, ce qui les mettrait à risque», ajoute le chercheur.

Dangereuse suspension!

Guillaume Montpetit se tourne ensuite vers la deuxième participante, Marion, qui porte elle aussi un harnais de sécurité. À l’aide d’une petite structure, le chercheur la suspend à quelques centimètres du sol. «Marion porte au front un bandeau, sous lequel se trouve un capteur mesurant l’oxygénation cérébrale, explique-t-il. Ce taux varie d’un individu à l’autre. Pour Marion, ce taux est présentement à 69 %. S’il y a une diminution, cela signifie que le harnais diminue l’oxygénation du cerveau.» Marion porte aussi un capteur au bout du doigt, lequel mesure la saturation en oxygène de l’hémoglobine. «La valeur nous indique que son sang est oxygéné à 99 %, ce qui est normal», note le chercheur. 

Le chercheur étudie également l’impact de ces harnais sur les signes vitaux en cas de chute. On l’aperçoit ici avec Marion, une participante de son étude.Photo: Nathalie St-Pierre

Avant de poursuivre, Guillaume Montpetit s’assure que sa volontaire se porte bien. «Je ressens un peu de douleur au niveau de la région pelvienne», dit-elle. D’autres capteurs sur l’avant-bras et sur le mollet indiquent le niveau d’oxygénation des muscles. «On note un nette diminution de l’oxygénation de l’hémoglobine dans le mollet depuis le début de la suspension, observe-t-il. Cela concorde avec l’inconfort formulé par Marion, car les sangles du harnais exercent un effet de garrot sur ses cuisses.» Par effet de gravité, le sang descend dans ses jambes, mais il a de la difficulté à remonter pour être réoxygéné, explique-t-il. «Si cet inconfort s’installe après trois minutes de suspension, imaginez un travailleur suspendu dans le vide en attente des secours. Plus les minutes passent, moins il a d’oxygène au cerveau. Il risque de perdre connaissance et même de mourir.»

La mesure de la fréquence cardiaque et de la tension artérielle confirment l’effet de garrot des sangles du harnais. «Même si elle ne bouge pas, son pouls et sa tension artérielle augmentent, car le cœur a reçu le message de pomper plus vigoureusement.»

Après 6 ou 7 minutes, le chercheur met fin à l’expérimentation. «Habituellement, l’expérience dure 10 minutes, ce qui est sans danger pour les participants. Sur plus d’une centaine de participants, il y en a quelques-uns dont les valeurs de fréquence cardiaque et de tension artérielle ont dépassé les seuils attendus, et nous avons mis fin à l’expérience plus tôt. Il y a même un sujet pour lequel nous avons dû arrêter l’expérimentation après deux minutes, car il commençait à faire une chute de pression. Nous sommes très vigilants!»

Guillaume Montpetit a testé quatre harnais de sécurité disponibles sur le marché. «Une entreprise a ensuite créé des prototypes que nous testons à la fois pour l’aisance des mouvements et la suspension», conclut-il.

La visite terminée, les élèves ont posé des questions aux deux candidats à la maîtrise. Fait amusant, cette période d’échange a permis d’apprendre que Marie-Anne et Guillaume n’étaient pas très intéressés par l’école avant d’arriver à l’université. Ils ont vraiment trouvé leur voie, car leur enthousiasme est contagieux!

Il est possible de visionner la visite sur la chaîne YouTube du Cœur des sciences.

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