Vague de chaleur et climatisation, revue bibliographique

Au cours de la période du 4 au 15 août 2003, une vague de chaleur d’une ampleur exceptionnelle s’est abattue sur la France. Cet événement a entraîné une surmortalité importante en particulier chez les personnes âgées vivant en établissement d’accueil aussi bien qu’à domicile. Le nombre de décès en excès au cours de la période entourant cette vague de chaleur a été estimé à près de15 000. En outre, au-delà de cette période, si l’on prend en compte l’excès des décès jusqu’à la fin de l’année 2003, le nombre de décès en excès atteint environ 20 000. Ceci signifie que cette vague de chaleur a eu un effet retard jusqu’en décembre 2003, effet non connu jusqu’à présent. De fait, l’excès de mortalité n’a été résorbé qu’en septembre 2004.

L’un des moyens évoqués pour lutter contre cette surmortalité est un déploiement généralisé de la climatisation. Cependant, les ministères de la santé et de l’environnement, dans le cadre de la préparation d’un plan d’urgence en situation de vague de chaleur, et avant de proposer une telle généralisation, ont demandé à l’Agence française de sécurité sanitaire environnementale d’évaluer les risques sanitaires et le rapport bénéfice/risque lié aux installations de climatisation, ce qui passe d’abord par une revue de la bibliographie.

Effets des vagues de chaleur sur la mortalité

Parmi les situations météorologiques paroxystiques, les vagues de chaleur sont connues, depuis très longtemps, pour entraîner une mortalité parfois importante. Si les premières études anglaises cherchant à déterminer l’influence des phénomènes météorologiques sur la mortalité et notamment l’effet de la température, remontent aux années 1840¹, les premières études européennes sur l’effet des vagues de chaleur, publiées dans des revues scientifiques, datent des années 1970². Elles concernent en France notamment les vagues de chaleur de 1976 et de 1983³. En revanche, aux États-Unis, la prise de conscience du phénomène est beaucoup plus ancienne puisque les premières études datent des années 1880, les premières publications relatives aux effets des vagues de chaleur sur la mortalité datant des années 1920⁴.

L’article de synthèse paru dans la revue Environnement Risques et Santé de septembre 2002, sous la signature de Jean-Pierre Besancenot⁵ de la faculté de médecine de Dijon, rappelle quelques exemples de vague de chaleur ayant fait l’objet d’analyses fines et, notamment, celle de 1983 à Marseille, celle de 1987 à Athènes et celle de 1995 à Chicago^6,7. Il apparaît que la surmortalité touche principalement des personnes âgées, voire très âgées, essentiellement de sexe féminin en Europe (et masculin aux États-Unis). Les personnes les plus à risque sont celles qui vivent seules, qui ont peu de relations avec leur entourage, qui prennent à doses importantes certains médicaments⁸, et de manière générale, des individus de faible niveau socioéconomique. Le risque relatif le plus élevé est observé chez des personnes qui vivent confinées chez elles et qui sortent peu de leur lit. Le fait d’appartenir à un groupe social ou d’avoir des amis constitue un facteur protecteur, de même que l’accès à un moyen de mobilité. Dans les études réalisées aux États-Unis, on observe que la mortalité peut être multipliée par un facteur de 4 dans les familles aux revenus les plus bas, alors que dans les familles les plus aisées (disposant probablement d’air conditionné à domicile), on observe plutôt une sous mortalité (US Centers for Disease Control)⁵. Lors des dernières vagues de chaleur en Europe, on a cependant observé que les populations les plus à risque en particulier dans les grandes villes, étaient les personnes âgées, isolées, à revenu moyen, totalement autonomes mais non intégrées dans un système de socialisation. Actuellement, les populations âgées les plus démunies sont généralement prises en charge par des organismes sociaux qui permettent de les identifier, de les suivre et de leur venir en aide à l’occasion d’une vague de chaleur. En revanche, les personnes âgées à revenu un peu plus élevé, qui restent indépendantes, ne sont pas identifiées et prises en charge à l’occasion de vagues de chaleur par des services sociaux ou médicaux.

Si l’élévation de température peut être la cause initiale du décès par hyperthermie ou « coup de chaleur », avec une température corporelle dépassant 40,6 ^oC, cette cause de décès est relativement peu fréquente³ et s’associe souvent à l’existence de diverses pathologies préexistantes ou à la prise de médicaments ou de substances favorisant cette évolution^9,10. Elle reste cependant vraisemblablement sous-estimée dans les statistiques de mortalité par méconnaissance des cas décédés à domicile.

La principale cause de mortalité lors des vagues de chaleur réside dans l’aggravation brutale d’une pathologie déjà existante ou d’un état de santé globalement précaire. Il s’agit notamment de maladies cardio-vasculaires, de troubles du métabolisme et de maladies du système génito-urinaire. À l’occasion d’une période caniculaire, la prise de certains médicaments (et notamment de neuroleptiques, d’anxiolytiques, d’antidépresseurs, de médicaments à effet anticholinergique) peut augmenter de façon sensible le risque létal. Ceci s’observe en particulier chez les malades mentaux et chez les personnes âgées dépendantes, parfois médicalisées, voire surmédicalisées⁵.

La surmortalité lors des vagues de chaleur concerne surtout les grandes agglomérations urbaines¹¹. Ceci est dû à de multiples facteurs qui touchent en particulier l’habitat avec une concentration des décès dans les étages supérieurs des immeubles, non pas parce qu’ils seraient moins bien ventilés, au contraire, mais parce que situés sous les toits parfois mal isolés, le rayonnement solaire direct augmente les apports caloriques. Ces habitats sous toiture concernent essentiellement des immeubles anciens, d’un niveau de confort parfois plus limité; il peut s’agir notamment d’anciennes chambres de domestiques transformées en logements individuels. En outre, dans les grandes villes, les revêtements de chaussée, à fort pouvoir absorbant, emmagasinent davantage de chaleur et la multiplication des constructions verticales diminue l’effet rafraîchissant du vent. Par ailleurs, l’apport calorique lié aux activités humaines, et notamment la circulation automobile, les activités industrielles et l’absence de végétation permettant une évapotranspiration conduisent à la constitution de véritables îlots de chaleur urbaine¹² avec décroissance des températures du centre-ville vers la périphérie¹³. Il existe également une multitude de microclimats au niveau de certaines rues, en fonction de leur orientation et de la nature des matériaux de construction, voire des techniques de construction. Enfin, la pollution atmosphérique urbaine, pratiquement toujours liée aux épisodes de vagues de chaleur, est un facteur d’aggravation du risque lié aux vagues de chaleur, en ce qui concerne la concentration d’ozone¹⁴. Ce point a été notamment démontré de façon claire à la suite de la vague de chaleur observée à Athènes en 1987, laquelle avait fait de nombreuses victimes. Lorsqu’en 1988 une vague de chaleur identique est survenue, des mesures ont été prises pour réduire considérablement la pollution atmosphérique urbaine, notamment par réduction de la circulation automobile et de l’activité industrielle. Cette réduction importante de la pollution atmosphérique est probablement en partie responsable de l’effet très favorable sur la mortalité observé à l’occasion de cette nouvelle vague de chaleur, période pendant laquelle la surmortalité a été divisée par un facteur supérieur à 30^5,15,16.

Variabilité géographique de l’optimum thermique

Il existe une forte variabilité inter- régionale, actuellement incomplètement expliquée en ce qui concerne les effets sanitaires d’une vague de chaleur (possible phénomène adaptatif, mais aussi différences de modes de vie, d’habitat et de climatologie). À ce sujet, une étude menée par le laboratoire Climat et santé de l’université de Dijon vise à analyser les fluctuations du nombre de décès selon la température ambiante, afin de rechercher des tendances possibles dans le cadre de différents scénarios d’évolution du climat. Les premiers résultats¹⁷ de cette étude ont été présentés dans plusieurs colloques scientifiques. Cette étude met en évidence de fortes disparités au niveau national. Il a été possible d’identifier dans chaque département métropolitain une température conduisant à un nombre journalier minimal de décès, température que l’on qualifie d’optimum thermique. La mortalité augmente rapidement lorsqu’on s’écarte de cet optimum thermique dans le sens d’une augmentation de la température tandis qu’elle est plus lente dans le sens d’une diminution de la température. Cet optimum présente des différences non négligeables d’une région à l’autre: celui-ci est d’autant plus élevé que le climat est plus chaud, avec une exception notable en ce qui concerne Paris où l’on observe l’optimum thermique le plus élevé, sans explication claire actuellement. En outre, l’optimum thermique est en général plus bas chez les femmes que chez les hommes (sauf à Paris), avec une différence de l’ordre de 2^oC, ce qui expliquerait une plus grande sensibilité des femmes aux vagues de chaleur. Les différences d’optimum thermique et donc d’effets possibles des vagues de chaleur selon les régions, sont de l’ordre de 5^oC à l’intérieur du territoire métropolitain. Ces différences sont bien identifiées par plusieurs études convergentes et conduisent à définir des seuils d’alertes différents d’un département à l’autre au niveau du territoire national. On observe également des différences importantes d’un pays à l’autre. Ainsi, si l’on avait appliqué en France les seuils d’alerte définis aux États-Unis, on n’aurait jamais déclenché le moindre dispositif d’alerte à l’occasion de la vague de chaleur d’août 2003. Cette étude est en accord avec les résultats d’une étude de même type réalisée aux Pays-Bas¹⁸.

L’une des conséquences possibles du réchauffement climatique, avec augmentation de la température moyenne, serait une inversion du rythme saisonnier de la mortalité avec une inversion du rythme annuel et passage de l’actuelle surmortalité hivernale à une surmortalité estivale. Une telle inversion du rythme saisonnier serait envisageable à partir d’une augmentation moyenne de la température de l’ordre de 2,5 ^°C.

Le fait que l’optimum thermique varie selon le contexte géographique et thermique plaide en faveur d’un phénomène adaptatif qui est actuellement non quantifié. Des différences notables en matière d’habitat sont susceptibles de jouer un rôle important dans ces différences d’optimum thermique. L’existence de plusieurs scénarii différents en termes d’évolution climatique doit conduire à une certaine prudence dans les propositions de gestion de vagues de chaleur, notamment en termes de fréquence prévisible de ces épisodes.

Impact de la climatisation sur la mortalité

À l’occasion de vagues de chaleur, l’effet bénéfique de la climatisation des locaux est généralement admis sur la base de quelques études scientifiques^7,9, mais il faut nuancer cette affirmation. Dans un article de synthèse consacré à ce sujet¹⁹, l’auteur met en évidence le fait que la mortalité à l’occasion des vagues de chaleur est plus faible dans les villes disposant d’un niveau d’équipement plus élevé en climatisation, même si l’on prend en compte la latitude. Cependant, à l’échelle du territoire américain, considéré dans son ensemble et sur une longue période, la relation entre vagues de chaleur et mortalité reste constante malgré une augmentation de l’équipement en climatisation. Il existe probablement un facteur de confusion constitué par le niveau socioéconomique de la population ; l’élévation de ce niveau socioéconomique permet d’observer une diminution de la mortalité lors des vagues de chaleur, avec ou sans augmentation de l’équipement en climatisation^20,21. Il existe en outre une relation directe entre le niveau socioéconomique et l’équipement en climatiseurs, voire sur son fonctionnement effectif. En effet, lors de la vague de chaleur de 1995 à Chicago, l’appel de puissance important lié aux installations de climatisation a conduit à des coupures d’alimentation électrique; d’autre part, des personnes aux revenus faibles n’avaient plus de fourniture électrique en raison du non paiement de factures¹⁹. Sont également à prendre en compte un effet d’adaptation des populations des pays chauds aux vagues de chaleur ainsi que l’effet des équipements de climatisation sur la qualité de l’air intérieur par diminution de la pénétration des polluants extérieurs¹⁹. Tout ceci complique l’interprétation du rôle de la seule climatisation au niveau global.

D’un autre côté, on lit souvent dans des publications traitant des effets des vagues de chaleur, que le rafraîchissement des personnes sensibles, et en particulier des personnes les plus âgées ou malades, durant une période de deux à trois heures par jour, permettrait de réduire très sensiblement le risque de surmortalité. Afin de vérifier les fondements de cette affirmation, nous avons conduit une recherche bibliographique approfondie. Cette recherche est restée vaine, personne n’ayant connaissance de publications scientifiques traitant de ce sujet aussi bien dans la base de données de l’Institut de Veille sanitaire que dans celle du National Center for Environmental Health Strategies et notamment dans la base de données de son programme Extreme Health. La réponse de ce centre à notre interrogation a été de dire que cette affirmation reposait sur une estimation du temps nécessaire à l’organisme exposé à une forte chaleur pour se refroidir²².

Il apparaît donc que cette corrélation entre rafraîchissement des personnes et risque de mortalité ne repose actuellement sur aucune étude clinique ou épidémiologique mais sur un constat de nature physiologique. Cette évaluation du temps nécessaire au corps humain pour obtenir le retour à une température normale après exposition à une très forte température a été faite à partir d’une estimation empirique.

La courbe de refroidissement varie de façon importante selon l’âge. Le déclenchement de la sudation est souvent plus tardif chez les personnes âgées et la sécrétion de sueur est moins abondante chez elles, notamment en raison de l’atrophie des glandes sudoripares, d’où un refroidissement corporel plus lent. Par ailleurs, certaines pathologies dont la prévalence augmente avec l’âge - ce qui est le cas, par exemple, des maladies cardio-vasculaires - et leurs traitements, limitent la capacité de l’organisme à résister à la chaleur.

En outre, il existe des facteurs adaptatifs individuels différents selon le contexte climatique. C’est pourquoi une estimation exacte du temps nécessaire à un refroidissement efficace ne saurait être qu’individuelle. Les experts du CDC ont donc estimé qu’une durée de rafraîchissement de l’ordre de 2 à 3 heures offrait en pratique une relative marge de sécurité. Cependant, si ce temps de refroidissement a été testé avec succès de façon empirique lors de vagues de chaleur aux États-Unis, cette estimation n’a jamais fait l’objet d’études scientifiques en France ou ailleurs en Europe.

Enfin, il convient de considérer que cette durée n’a qu’une valeur indicative et ne saurait être considérée comme un objectif à respecter strictement. Quel objectif doit-on viser en termes de température de rafraîchissement ? S’il est certain qu’il ne faut pas viser trop bas pour ne pas entraîner un choc thermique, aucune étude scientifique ne permet actuellement de définir une valeur cible de manière objective bien qu’un objectif de l’ordre de 25 ou 26^°C semble raisonnable. Cette recommandation relative au rafraîchissement de quelques heures par jour des personnes fragiles à l’occasion d’épisodes caniculaires figurait dans le rapport relatif à la climatisation des établissements de santé et des établissements d’accueil de personnes âgées. Elle ne concerne pas la population en bonne santé, mais s’applique également, voire de manière prioritaire aux personnes fragiles vivant à domicile : personnes très âgées, personnes malades, personnes handicapées, surtout lorsqu’il s’agit de personnes isolées. C’est notamment l’une des raisons pour lesquelles le plan national canicule a prévu l’organisation par les maires d’un recensement des personnes fragiles, afin de permettre leur déplacement en cas de nécessité vers des lieux rafraîchis^(a).

Les publications relatives à l’effet individuel du conditionnement d’air sur la mortalité à l’occasion de vagues de chaleur sont peu nombreuses^7,10. Nous n’en avons identifié qu’une seule, relativement ancienne (1992), qui analyse de manière spécifique les effets de la climatisation d’une seule pièce d’un logement²³. Elle porte sur une cohorte de 72 740 personnes, étudiée de 1980 à 1985 et fondée sur le registre national des décès américain. L’objectif de cette étude était de déterminer si l’existence d’un système de conditionnement d’air à domicile permettait de diminuer significativement la mortalité à l’occasion de vagues de chaleur, qu’il s’agisse d’un système d’air conditionné centralisé ou du rafraîchissement d’une seule pièce.

Si l’on compare les habitations disposant d’une installation centralisée d’air conditionné avec les habitations ne disposant d’aucun système de refroidissement, on observe une diminution très significative de la mortalité de 42 %. Il est à noter cependant que les résultats sont très différents d’un État américain à l’autre. L’effet est très sensible en Floride, avec 51,7 % de diminution de la mortalité et globalement plus faible dans les autres États, avec même un effet défavorable dans quatorze des quarante États étudiés. En outre, on observe une grande disparité selon les groupes étudiés, avec un effet plus marqué chez les femmes (pas d’effet significatif chez les hommes) ainsi que chez les personnes âgées et chez les personnes vivant dans de petits appartements. En revanche, en ce qui concerne les systèmes de réfrigération portant sur une seule pièce, l’étude ne met pas en évidence d’effets favorables sauf dans le cas des personnes vivant dans des appartements d'une à deux pièces et un effet défavorable chez les personnes vivant dans de grands appartements de six pièces et plus. Cette étude souffre cependant de certaines faiblesses malgré le grand nombre de sujets inclus dans l’étude. En effet, elle ne tient pas compte des déplacements de population durant les périodes de canicule, notamment en direction des régions côtières, ce qui peut expliquer l’effet très favorable observé en Floride.

En outre, cette étude ne considère pas les personnes hospitalisées ou résidant en instituts spécialisés. Elle ne permet pas non plus d’apprécier les différences sensibles que l’on pourrait relever en tenant compte du temps passé à l’extérieur du domicile, notamment chez les personnes au travail ou chez les personnes âgées, ainsi qu’entre les hommes et les femmes. Elle ne considère pas non plus le fait que certaines personnes passent en dehors de leur domicile un certain temps dans des lieux climatisés tels que les grandes surfaces, en particulier celles dont le domicile n’est pas climatisé. Cela pourrait expliquer les différences sensibles observées entre hommes et femmes et en fonction de l’âge.

On peut regretter qu’il n’existe aucune publication européenne rapportant des d’études équivalentes; il est vrai que la rareté relative des installations de climatisation domestiques en Europe rendrait une telle étude pour le moins difficile actuellement.

Conclusion

Sur le fondement de cette étude bibliographique, le groupe d’experts de l’Afsse a proposé aux pouvoirs publics des orientations pour la gestion des épisodes de vagues de chaleur, dans deux rapports : l’un pour les établissement d’accueil collectifs (personnes âgées et hôpitaux)²⁴, l’autre pour le domicile des particuliers²⁵.

Le groupe de travail insiste sur le fait que la climatisation n’est pas la première solution à adopter pour éviter les effets sanitaires de vagues de chaleur. Un bon usage des ouvrants (portes, fenêtres et volets) ainsi que l’utilisation des pièces ou de lieux naturellement rafraîchis  doivent être mis en œuvre de manière prioritaire. Ainsi:

• la climatisation ne saurait être considérée comme le moyen de régler, pour un coût forcément élevé, les erreurs de conception ou de gestion d’un bâtiment;
• une surveillance et un entretien professionnels de cette installation sont indispensables pour éviter des problèmes sanitaires;
• les personnes âgées vivant à leur domicile devront également faire l’objet d’une attention particulière, notamment en leur facilitant l’accès, quelques heures par jour, à des pièces ou lieux climatisés ou rafraîchis naturellement.

Ces recommandations ont constitué une des bases d’un plan de gestion des épisodes de vagues de chaleur, dénommé « Plan canicule ».

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^(a) Afin d’éviter tout choc thermique, il peut être conseillé à l’entourage de faire entrer les personnes fragiles avec un habillement supplémentaire dans une pièce rafraîchie en période de très forte chaleur. Cet habillement pourra être retiré une fois que ces personnes se sentiront à l’aise