Thèse Stress Thermique du Corps Humain Développement d'Un Jumeau Numérique pour une Prédiction de la Température Centrale H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
École doctorale : Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Laboratoire de recherche : LMEE - Laboratoire de mécanique et d'énergétique d'Evry
Direction de la thèse : Frédéric JOLY ORCID 0009000520792804
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-21T23:59:59

Le stress thermique désigne l'ensemble des contraintes physiologiques subies par l'organisme
lorsqu'il est exposé à des conditions environnementales de température extrême, qu'elles soient
chaudes ou froides, dépassant sa capacité de thermorégulation.
L'étude du stress thermique a historiquement suscité un intérêt important dans les milieux
professionnel, militaire et sportif, où l'exposition à des températures extrêmes peut altérer la
thermorégulation de l'organisme. De nombreux accidents liés à l'hyperthermie, notamment lors
d'efforts physiques réalisés dans des environnements chauds, ont été largement documentés. À
l'inverse, l'exposition prolongée à des environnements froids peut conduire à une hypothermie,
également associée à une augmentation des risques pour la santé et de la mortalité. Les
premières recherches dans ce domaine visaient ainsi à mieux comprendre les mécanismes
physiologiques de thermorégulation afin d'adapter les conditions d'entraînement, de travail et de
performance. Aujourd'hui, dans le contexte du réchauffement climatique et de l'augmentation des événements climatiques extrêmes, la problématique du stress thermique concerne une population de plus en plus large. L'évaluation et la prévention des risques liés à l'exposition aux températures extrêmes devraient ainsi devenir un enjeu majeur de santé publique.
Si les grands principes du comportement du corps humain lors d'une exposition à la chaleur sont
connus, il reste difficile de quantifier et de prédire la réponse individuelle. Jusqu'à présent, de
nombreux travaux d'ordre physiologique ont été menés, basés sur l'évaluation des effets du stress thermique sur l'organisme (fréquence cardiaque, température profonde, etc.) en fonction de caractéristiques anthropométriques des sujets (indice de masse corporelle, âge, genre, etc.). Une autre approche est biophysique, dans laquelle le corps humain est considéré comme un système thermodynamique. Dans ce cadre, la mise au point d'un outil capable de décrire précisément les transferts thermiques permettrait de prédire la température profonde à partir de mesures cutanées ou environnementales.

Ce projet s'inscrit dans la continuité des travaux développés au sein du LMEE (Laboratoire de
Mécanique et d'Énergétique d'Évry, site de Brétigny-sur-Orge, Essonne). Ce laboratoire est spécialisé depuis longtemps dans le développement de modèles physiques numériques complexes de grande taille, permettant, grâce à une réduction modale, une diminution importante des moyens de calcul mis en oeuvre et des temps de calcul, tout en préservant l'intégrité géométrique du corps étudié. L'équipe de thermique du laboratoire a développé depuis plusieurs années un modèle bio-thermique permettant d'obtenir des résultats cohérents avec la littérature sur une cuisse. Le modèle a récemment été étendu à une jambe complète dans le cadre du stage de M. Teissier.

Actuellement, les modèles de référence en matière de stress thermique sont ceux de Fiala [4] et de Wissler (utilisé par la NASA) [5], qui se basent sur une géométrie extrêmement simplifiée du corps humain. Néanmoins, ces études ont permis d'obtenir les valeurs des propriétés thermiques des différents composants du corps humain, ainsi que des modèles physiques définissant les transferts thermiques dans le corps. Ces travaux serviront de base à ce projet. L'objectif de ce projet est d'aborder cette problématique biophysique par une approche numérique, afin de construire un jumeau numérique du corps humain basé sur une géométrie réaliste obtenue par CT-scan et soumis à des sollicitations thermiques et physiques.