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Thèse du Docteur Laurent Caumon (page 1).

1) LA FOUDRE

A) HISTORIQUE

Depuis l' aube de l' humanité, l' homme a été terrorisé par la foudre et le tonnerre. Il a longtemps rattaché ces phénomènes à une cause surnaturelle.
Ainsi la foudre était associée à la colère des dieux et à la notion de châtiment pour les fautes ou les pêchés. On en retrouve des représentations chez tous les peuples et dans toutes les religions.

 

• Dès l' ère préhistorique des peintures rupestres décrivent la foudre comme une pierre ou une hache lancée du ciel, détruisant tout sur son passage.

• Pendant l' antiquité, en Mésopotamie ( berceau présumé de l' humanité ) la plus ancienne représentation de la foudre se trouve sur un sceau de la première époque de BABYLONE datant d' environ 2000 ans avant J.C.

En ÉGYPTE, le dieu de la foudre se nomme SETH, en INDE INDRA et en chine la divinité qui présidait au mystère de la foudre était LEITSU. Il avait pour adjoints, le prince du tonnerre LEIKUNG et la reine de la foudre TIEN MU, qui est représentée tenant dans chaque main un miroir à l' aide desquels elle émet de la lumière et des éclairs.

Sur le continent américain, les AZTÈQUES croyaient au dieu TLALOC.

En AFRIQUE NOIRE, depuis des siècles et aujourd'hui encore la puissance de la foudre est détenue par le sorcier du village.

En EUROPE, chez les grecs, le maître des dieux était ZEUS et son attribut distinctif était la foudre symbole de sa divinité. Chez les romains l' équivalent était JUPITER et chez les anciennes peuplades germaniques THOR. Ce dernier avait une barbe rousse qu' il secouait dans ses moments de colère et d' où s' échappait alors la foudre.

 

• En suivant le cours de l' histoire: au Moyen-age, une très ancienne coutume des paysans français consistait à porter dans sa poche par temps d' orage une pierre de foudre : une FULGURITE ( roche formée par la vitrification de sols silicieux sous l' effet de l' intense chaleur produite par le courant de foudre à son impact au sol ). Ils récitaient en même temps: "Pierre, pierre, gardes moi du tonnerre" ou adressaient des prières à des Saints comme Saint Donat, Saint Aimable et Sainte Barbe.

Toujours au Moyen-age, selon l' église, une "catastrophe naturelle" était avant tout la punition d' une faute individuelle ou collective. Aussi, pour lutter contre le pêché, l' église proposait des " exempla" qui devaient contribuer à imposer des croyances et des modèles de comportement. La foudre y joue un grand rôle et ils sont la source de récits spectaculaires mais peu rigoureux.

 

• Au XVIème siècle on retrouve une multitude d' informations provenant de traités de naturalistes physiciens, de météorologues. Notamment il y est décrit des phénomènes précurseurs d' un orage appelés les " feux de Saint Elme ", qui apparaissaint aux sommets d' aspérités ou de pointes de toute nature.
  Ceux-ci avaient une application pratique pour les navigateurs et dans certains châteaux. Dès que le temps se couvrait, l' apparition d' aigrettes lumineuses au sommet de piques verticales avertissaient de l' approche d' un orage.

• Le XVIIIème siècle marque le début de l' ère scientifique. la découverte de la nature électrique de la foudre libère l' homme de ses suspertitions.
  
  Benjamin FRANKLIN (1707-1790) entreprend les premières expériences sur les décharges atmosphériques et met en évidence la nature électrique de la foudre au cours de l' expérience du cerf volant (2 septembre 1752).
  
  Il fait d' autres expériences sur les humains et sur les animaux, notamment sur les poules qu' il électrocute et qu' il réanime.
  
  De 1755 à 1760, ses travaux basés sur l' observation de bâtiments frappés par la foudre permettent la mise au point du paratonnerre dont il équipe plusieurs monuments. Cette invention se propage et se vulgarise à tel point que la mode s' en empare et que l' on propose des parapluies paratonnerres ainsi que des chapeaux paratonnerres.
  La prise de conscience du danger de ces paratonnerres se fait lors de l' accident mortel du physicien de ST PETESBOURG, le professeur G-WRICHMAN en 1753.
  Cet homme fut foudroyé dans son laboratoire alors qu' il tentait de mesurer l' intensité électrique d' un nuage d' orage. Il avait, pour ce faire, relié un paratonnerre à un fil de laiton et tentait de mesurer l' intensité du nuage d' orage à l' aide d' un électromètre de son invention. Il fut alors, semble-il, frappé par un éclair latéral.

• Le XIX ème siècle n' apporta que peu de nouvelles connaissances sur la physique de la foudre et des orages. La photographie naissante avait toutefois permis de prendre de nombreux clichés d' éclairs et de coups de foudre. Ce qui rendit possible de préciser des paramètres tels que leur trajectoire, les longueurs de leur partie visible, et leur durée.
  Mais, le XIX ème siècle s' attacha surtout ç rassembler des statistiques concernant le nombre, la répartition des victimes de la foudre, et les diverses manifestations par lesquelles elle frappe êtres vivants, édifices et objets. Au cours de ce siècle 10 000 morts sont attribués à la foudre, la population rurale constituant l' essentiel des victimes.

• Au XX ème siècle , une percée importante dans les techniques d' observation photographique de la décharge de foudre fut rendue possible grâce à l' invention de Sir Charles VERNONBOYS en 1926: la caméra à objectifs tournants.
  Elle permettait d' analyser avec beacoup plus de finesse la trajectoire et le nombre de décharges successives au cours d' un même coup de foudre.
  
  C' est aussi à cette époque qu' apparaît un dispositif qui, pour la première fois, va permettre une estimation correcte de l' amplitude des courants de foudre : le barreau magnétique.

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B° CONNAISSANCES ACTUELLES DU PHENOMENE

1 ) ELECTRICITE ATHMOSPHERIQUE

a ) Conductibilité électrique d' un gaz

L' air est apparu rapidement comme n' étant pas un isolant parfait.
Les propriétés de l' air peuvent être étudiées à l' aide d' un dispositif constitué de 2 plateaux conducteurs placés à une distance d l' un au dessus de l' autre, entre lesquels se trouve un gaz ionisé ( ex: air ambiant).

Le courant est une circulation de charge due à une différence de potentiel.
le potentiel est le nombre d' électron à un endroit. La différence de potentiel est une Tension, elle s' exprime en volt.
L' intensité est le nombre d' électrons qui passe pendant 1 seconde en un point du circuit, elle s' exprime en Ampère.

Shéma n° 1

Lorsqu' on connecte ces plateaux à une source de tension U , ils vont se charger. Ces charges vont générer dans l' espace qui les sépare un champ électrique: E.
Dans ce cas particulier, le champ obtenu est homogène et sa valeur sera donnée par l' expression: E=U.d ( exprimée en volt par mètre).

Puis on fait varier l' intensité I du courant grâce à une source de tension variable. On constate alors que :

. I est dans un premier temps proportionnelle au voltage appliqué.
. Puis I atteint une valeur limite, indépendante de cette différence de potentiel, qui représente le courant de saturation. C' est à dire que tous les ions formés par le rayonnement ionisant sont alors captés par les plateaux avant qu' ils n' aient eu le temps de se recombiner avec d' autres.
. Au delà I croit à nouveau et les ions primitifs accélérés par le champ électrique sont alors capables par choc, d' ioniser les molécules neutres.
. Dans un dernier temps, il se produit une étincelle entre les 2 plateaux: c' est la décharge disruptive. Elle est obtenue lorsque on atteint le potentiel disruptif. Ce potentiel est constant pour un gaz donné dans des conditions identiques de pression, d' humidité et de distance entre les deux plateaux.

Schéma n°2.

II a été montré qu'au voisinage d'une pointe conductrice portée à un certain potentiel, les lignes de forces se resserrent. Ce qui augmente considérablement les champs à sa surface et notamment à son sommet. C'est l'effet de pointe.

b) Ionisation atmosphérique.

L'air est un mélange de gaz dont 2 sont prépondérants :
l'azote et l'oxygène-
L'ionisation atmosphérique est due aux rayonnement corpusculaires de haute énergie : les rayons cosmiques, dont la responsabilité dans l'ionisation augmente avec l'altitude, et la radioactivité naturelle.

c ) Le champ électrique atmosphérique.

. C'est un champ négatif, orienté vers le bas et perpendiculaire au sol, qui correspond à la présence d'une charge négative à la surface de la terre.

2 ) LES NUAGES D'ORAGE

Généralement de type cumulonimbus, en forme d'enclume, ils ont une épaisseur de plusieurs kilomètres (sommet + 15 000 m) et occupent une surface de plusieurs dizaines de kilomètres.

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Thèse du Docteur Laurent Caumon(page 3).

On distingue :

a) Les orages de convection (ou orages isolés) .
Ils naissent de l'effet combiné de l'humidité et du réchauffement du sol. Il se forme alors une masse importante d'air humide qui commence à s'élever.

Aux alentours de 2 km d'altitude la vapeur d'eau se condense : c'est la base du nuage. Ce changement d'état libère des calories dans la masse d'air, qui reste ainsi plus chaude que l'air avoisinant, et continue donc son ascension. Il se crée ainsi une vaste "cheminée" qui est parcourue par des courants ascendants violents (20 à 100 km/h). Vers 10 km d’altitude des cristaux de glace se forment. Ces particules de glaces deviennent de plus en plus lourdes, commencent alors à tomber et entraînent avec elles l'air environnant . Ce sont les premières précipitations accompagnées de coups de vent très violents.
Dans une dernière phase, lorsqu'il n'y a pas assez d'air chaud pour entretenir le courant ascensionnel, les courants froids terminent leurs mouvements descendants puis le vent disperse le reste du nuage.

b ) Les orages frontaux

Ils naissent de la rencontre de masses d'air importantes, de température et d'humidité différentes. Cette rencontre produit également des courants ascendants accompagnés de condensation.
Les fronts orageux ainsi formés peuvent durer plusieurs jours et se propager sur des milliers de kilomètres (lignes de grains).

c ) Les Phénomènes électriques

1° Séparation des charges
Parallèlement aux phénomènes thermodynamiques décrits ci-dessus, il se produit une séparation de charges électriques au sein du nuage.
De multiples hypothèses ont été avancées pour expliquer la séparation de ces charges, mais aucune de ces théories n'est satisfaisante pour expliquer la totalité du phénomène. Quoi qu'il en soit, le résultat de ces processus de séparation est que la partie supérieure des nuages orageux, constituée de cristaux de glace est chargée positivement, tandis que leur base constituée de gouttelettes d'eau est chargée négativement.
Souvent un flot de charges positives est inséré dans la masse négative sans qu'une explication satisfaisante de sa présence n'ait encore pu être donnée.

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Thèse du Docteur Laurent Caumon(page 4).

Shéma n°3

Schéma montrant la distribution des charges électriques dans la masse d'un nuage orageux et la répartition du champ électrique au sol au moment ou va éclater la foudre.

2° Le champ électrique au sol

Lorsque le nuage est mûr pour éclater en orage, il constitue un vaste dipôle créant des champs électriques entre les différentes couches intérieures, de même qu'entre sa base et la surface de la terre. Ce qui a pour effet que la terre située sous le nuage s'électrise par influence en sens contraire, conformément aux lois de l'électrostatique.

Le champ électrique au sol commence à s'inverser puis croit dans de fortes proportions. Lorsque son intensité atteint -10 à -15 kV/m on peut dire qu'une décharge au sol est imminente. La mesure de ces variations est ' d'ailleurs utilisée dans des appareils d'alarme sur certains chantiers à risque.

Les valeurs de champs électriques indiquées ci - dessus supposent un sol horizontal et plat. Les reliefs, les proéminences modifient fortement cette situation et renforcent considérablement le champ à sa surface. C'est l'effet de pointe déjà évoqué précédemment. On peut calculer qu'au sommet d'une demi-sphère posée sur un plan, le champ est le triple du champ précédent. Mais pour une demi-éllipsoïde pointue, cet effet s'accentue encore et le champ est multiplié par un facteur 300.

3°Effet couronne et ionisation

Cet effet se manifeste visuellement sous forme d'effluves (sorte de filaments bleus violets) et du point de vue auditif sous forme de crépitements. Voilà donc ce que sont les feux de SAINT.ELME qui intriguaient tant les anciens navigateurs.
Pour expliquer ce phénomène, il faut savoir que les photons issus du rayonnement cosmique et de la radioactivité naturelle, sont en permanence en train d'ioniser l'air.
Les électrons libérés par ce bombardement photonique "n'aiment pas" rester libres, et s'attachent rapidement à des atomes neutres pour former un ion négatif. L'air atmosphérique contient ainsi en permanence des ions négatifs et positifs.
Mais il existe une autre manière de produire des électrons libres et des ions en quantité infiniment supérieure : c'est l'avalanche électronique .

Considérons un électron qui vient d'être libéré par un photon cosmique et supposons que cela se passe dans une région où règne un champ électrique. Cet électron va être soumis à une force et va acquérir une énergie cinétique. Puis, très vite, il va entrer en collision avec un atome neutre. Si à cet instant l'énergie acquise est égale ou supérieure à l'énergie d'ionisation de l'atome considéré, la collision va créer un nouvel électron libre. On désigne ce processus par ionisation par choc. Ce nouvel électron se comporte comme le précédent et crée à son tour un électron etc...
Le phénomène prend une allure d'avalanche.
L'intensité du champ électrique nécessaire pour qu'un électron puisse ioniser un atome est de l'ordre de 30 kV/cm, dans l'air à pression normale. Il suffit alors que l'aspérité soit assez effilée pour que le processus puisse se développer.
Exemple :champ ambiant = 4 KV/m ; coefficient d'amplification lié à l'aspérité = 1OOO ; champ au sommet d'une telle aspérité = 40 KV/cm .

Schéma n°4 :

Enfin les divers processus fondamentaux qui viennent d'être décrits produisent de la lumière : c'est le bleu mauve des effluves.

4° Les décharges atmosphériques

On distingue 2 types d'activités de décharge au sein d'un nuage d'orage :

+ Les décharges intra ou inter nuages.
Elles apparaissent sous forme d'éclairs et jaillissent en nappe à l'intérieur d'un même nuage. Ces éclairs horizontaux peuvent atteindre des longueurs de plus de 20 km. Les courants électriques qu'ils écoulent sont beaucoup plus faibles que ceux associés à la foudre, et ils ne produisent presque pas de tonnerre.
+ Les décharges atteignant le sol. : la foudre.

Dans nos régions tempérées, il y a environ 3 éclairs pour un coup à la terre et ses proportions dépassent 6 pour les orages tropicaux.

Nous étudierons plus en détail ce phénomène dans le chapitre suivant.

3 ) LA FOUDRE

a ) Répartition géographique

La sévérité orageuse d'une région peut être appréciée par son niveau kéraunique. (keraunos : mot grec signifiant la foudre).
Celui-ci est par définition le nombre de jours par an où le tonnerre a été entendu.
La simplicité de cette définition permet l'établissement de statistiques qui sont aujourd'hui fournies par la météorologie nationale, malgré la mise en place récente de système de localisation plus précis.
En France, le niveau kéraunique moyen est de l'ordre de 20.
Mais il est supérieur à 30 dans les régions montagneuses des Alpes, du massif Central, des Pyrénées et inférieur à 15 dans les régions côtières de la Normandie et de la Bretagne.

Mais il est évident que la notion de niveau kéraunique est trop rudimentaire pour les besoins d'aujourd'hui car elle ne donne aucune indication, ni sur la fréquence des foudroiements, ni sur l'existence des zones locales particulièrement foudroyées.
Une définition plus précise de l'activité orageuse peut être exprimée en nombre de coups au sol par kilomètre carré et par an. Une formule a été établie pour relier la densité Ns de coups au sol par kilomètre carré et par an au niveau kéraunique Ni .

Ns = Nil10

En France : Ns =1 à 3 coups/kmian .

Cependant cette densité n'est pas une mesure suffisamment fine pour rendre compte d'une sévérité locale que l'on appelle les "nids à orages". Néanmoins ont étaient mis en évidence, trois facteurs

+Facteurs topologiques
Zones privilégiées de formation de nuages orageux.

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Thèse du Docteur Laurent Caumon (page 5).

+ Facteur géologique

Ainsi on a remarqué que les failles humides, nappes d'eau, et terrains
marécageux induiraient une attirance préférentielle pour la foudre

+ Concentration ionique de l'air

Elle n'aurait que peu d'influence sur le trajet de la décharge.
Il se pourrait cependant que l'ionisation des flammes et des fumées
puissent avoir un tel effet.

Mais il faut aussi savoir que l'impact au cours d'un coup de foudre ne se décide en fait qu'au tout dernier moment de la descente du canal ionisé. Lorsque celui-ci ne se trouve plus qu'à une centaine de mètres au dessus du sol. Ce sont donc des conditions tout à fait locales qui peuvent avoir une action à ce moment.

b) Les séquences d'un coup de foudre

1° Le traceur

La différence de potentiel entre le nuage et le sol bien que
très élevée, ne permet pas d'emblée la formation d'un arc électrique, mais elle va créer une ionisation progressive de l'atmosphère.

Cette pré-décharge a son origine :

+soit dans le nuage et elle progresse alors en direction du sol.
+ soit au niveau du sol et progresse vers le nuage.
Tout se passe comme si le canal ainsi formé établissait entre le sol et le nuage un pont suffisamment conducteur pour préparer la voie au
coup de foudre proprement dit.

On différencie tout d'abord les coups de foudres selon le
sens de développement du traceur, axe ascendant ou descendant, et
secondairement selon le sens d'écoulement du courant principal.
Conventionnellement on définira le coup de foudre négatif lorsque la partie négative du nuage se décharge et le coup positif lorsque c'est la partie positive du nuage (un îlot positif est inséré le plus souvent à la base du nuage) qui se décharge. Dans nos climats les coups positifs représentent environ 10 % des foudroiements.

2° Le courant d'arc en retour

Lorsque le traceur ascendant atteint le nuage ou lorsque le traceur descendant entre en contact avec le traceur ascendant développé à partir d'une aspérité, il s'établit alors un court circuit. Il va permettre le passage d'un courant de forte intensité. On observe à ce moment un trait fortement lumineux : c'est l'arc en retour.
En général, un coup de foudre complet dure de O,2 à 2 secondes et comporte en moyenne 4 arcs en retour.
Plusieurs décharges peuvent ensuite se développer dans le canal fortement ionisé, on les désigne par coups subséquents.
Les décharges subséquentes sont précédées d'un traceur beaucoup plus rapide continu appelé trait pilote. Enfin dans l'intervalle entre les décharges, qui sont des courants de forte intensité, un faible courant de l'ordre de quelques centaines d'ampères continue à s'écouler dans le canal ionisé. C'est le courant persistant qui écoule une partie non négligeable de la charge totale d'un coup de foudre.

c) Les formes de coups de foudre

On distingue deux formes de coup de foudre :

1° Les coups de foudre ascendants

Dans un champ négatif, les effluves d'effet
couronne qui apparaissent au sommet des aspérités du sol sont des effluves positives puisque par effet d'induction le sol porte des charges positives.
A partir d'une certaine taille de l'aspérité, entraînant une certaine intensité d'effluves, le phénomène se modifie brusquement. L'effluve se
transforme alors en une décharge ascendante : coup de foudre ascendant.
Au cours de cette progression, le traceur se ramifie plusieurs fois vers le haut.

2° Les coups de foudre descendants

C'est le cas le plus fréquent. Le traceur progresse en direction du sol par bonds successifs de quelques dizaines de mètres avec des
temps d'arrêt de 40 à 1O0 micro-secondes entre chaque bond s'il est négatif, et de façon continue s'il est positif.

Dès que la partie du traceur s'approche du sol, les effluves d'effet couronne, issues d'une saillie, se transforment brusquement en
traceur ascendant dans la direction du traceur descendant. Il s'établit alors un court circuit entre nuage et sol permettant le passage d'un courant de forte intensité : c'est l'arc en retour.

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Thèse du Docteur Laurent Caumon (page 6).

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Thèse du Docteur Laurent Caumon (page7).

d ) Les paramètres électriques dans la décharge

1 Intensité

L'intensité des courants de foudre positif peut atteindre des valeurs supérieures à 200 000 ampères. Elle est en général plus faible
pour les coups négatifs de l'ordre de 50 000 ampères.

Schéma n°7 :

2.Les raideurs de front

La raideur de front est définie comme étant le 'rapport de l'intensité maximale atteinte sur la durée du front.
Les coups négatifs sont de forte amplitude et de nature impulsionnelle. Ils présentent donc une raideur plus grande que les coups positifs qui se caractérisent par une seule impulsion mais qui dure beaucoup plus
longtemps.
+ raideur coups négatifs = 200 10ª~ A/ms.
+ raideur coups positifs = 2.10ª A/ms.

3. Voltage

II semble être de l'ordre de 10 à 100 millions de volts.

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Thèse du Docteur Laurent Caumon (page 8).

e) La température

Elle atteint jusqu'à 30 000°C, ce qui provoque une ionisation importante de l'air. Le retour à l'état "normal" des atomes ionisés produira l'énergie lumineuse des éclairs.

f) Le tonnerre

Lorsque le courant d'arc en retour s'écoule, des forces électrodynamiques produisent une striction du canal, jusqu'à le rendre très étroit.
L'élévation de pression d'origine électrodynamique est évaluée à 2 ou 3 atmosphères.
Elle disparaît quand l'éclair s'éteint, si bien que l'on peut dire que le cœur du canal explose, produisant une violente onde de choc acoustique.

L'intensité de l'onde de choc ainsi que de l'onde sonore, qui apparaît après quelques dizaines de mètres, dépendent de l'intensité du courant de foudre mais sont aussi conditionnées par la brièveté de l'impulsion de ce courant.

Dans le cas des éclairs intra-nuages, les courants s'écoulant dans le canal ionisé sont moins intenses. C'est pourquoi la pression acoustique de l'onde sonore produite est aussi beaucoup plus faible.

La succession de grondements et de claquements constitue une véritable "signature sonore" d'un coup de foudre car les fréquences élevées engendrées par l'onde de choc se propage perpendiculairement au canal alors que les basses fréquences rayonnent de façon omnidirectionnelle. Il en résulte que selon l'orientation d'un segment élémentaire par rapport à l'observateur, le bruit sera perçu comme un claquement sec ou un bruit sourd.

Schéma n°8 :

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Thèse du Docteur Laurent Caumon (page 9).

g) Les types de coups de foudre

L'électrisation d'une personne par courant de foudre peut se produire selon 4 mécanismes : un direct et 3 indirects.

1 Coup de foudre direct

Il se produit lorsqu'une personne, debout en contact avec le sol, est sur le trajet du précurseur de l'éclair. Le courant entre par la partie la plus proéminente (le plus souvent la tête) et s'écoule au sol en passant par les membres inférieurs. Notons que le foudroiement d'une personne par l'intermédiaire d'un objet brandi au dessus de la tête comme un parapluie, une fourche ou un club de golf, est un foudroiement par coup direct.

Schéma n°9 :

2 Coup de foudre par éclair latéral

Ce type d'éclair est responsable du foudroiement des personnes qui s'abritent de l'orage sous un arbre, dans une cabane ou une grotte.

En effet, lorsqu'une personne est sous un arbre qui reçoit un coup de foudre direct, la différence de potentiel entre la partie du tronc située à hauteur de la tête de la personne et la terre s'élève alors suffisamment pour produire un éclair latéral. Le courant ainsi dérivé prend tout naturellement le trajet de moindre résistance représenté par le corps de la personne et s'écoule à travers lui vers la terre.

Certains foudroiements collectifs en plein air sont provoqués par un éclair latéral se propageant d'une personne à une autre, située à proximité.

Schéma n°10 :

3 Coup de foudre par tension de toucher

Il intervient comme mécanisme de foudroiement lorsqu' une personne touche un objet conducteur lui-même frappé par la foudre ( tuyauterie, paroi d' une grotte...).
Une quantité considérable de courant peut alors s' écouler par le corps de la victime.
Schéma n°11:

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Thèse du Docteur Laurent Caumon(page 10).

4 Coup de foudre par tension de pas

Il a lieu lorsqu'un individu se trouve à proximité d'un impact de foudre au sol. Le courant s'écoule dans la terre où il diffuse
autour d'un point d'impact.
Du fait de la résistivité électrique du sol, il se crée un gradient de potentiel, ce qui signifie qu'entre deux points proches situés à la
surface du sol, va apparaître une différence de potentiel.
Si ces points sont les points de contact des pieds d'une personne, cet individu va être parcouru par un courant de dérivation et
pourra être très fortement commotionné . C'est d'ailleurs la cause la plus fréquente de foudroiement du bétail, du fait de la grande distance entre les pattes avant et les pattes arrières, et de la présence du cœur sur le trajet du courant.


5 Un phénomène particulier : la foudre en boule

. Elle est le plus fréquemment associée à un coup de foudre normal au cours duquel, on observe souvent une disparition de l'illumination du canal de foudre en chapelet. Suite auquel il subsiste, après extinction, une série de sphères lumineuses.

Le phénomène se présente le plus souvent comme une sphère de 20 à 40 centimètres de diamètre, de couleur jaune orange, enveloppée d'un halo ou d'une chevelure de couleur bleuâtre qui fait penser à d'un effet couronne.

Sa température pourrait atteindre 10 000° C.

Elle est quelquefois accompagnée d'un sifflement ou d'un crépitement qui évoque le bruit produit par l'effet couronne.

L'odeur est sulfureuse.

Elle se déplace suivant certaines trajectoires caractéristiques. Le globe lumineux tombe d'abord verticalement, puis à l'approche du sol, il change brusquement de direction et continue à se déplacer horizontalement suivant généralement un trajet en méandres.

Sa vitesse ne dépasse pas 1 à 2 mètres par seconde, et sa durée de vie se situe autour de 5 secondes.

Selon l'importance des dégâts engendrés et selon que sa trajectoire se termine en douceur ou par une explosion, l'énergie dégagée peut être extrêmement variable.

Les tentatives d'explications théoriques bien que très nombreuses ne parviennent pas à expliquer de façon convaincante la durée relativement longue du phénomène. Et à plus forte raison comment la boule peut traverser des cloisons matérielles telles que portes ou fenêtres, et pourquoi tantôt se dissipe-t-elle sans dommage et tantôt explose-t-elle en dégageant une énergie considérable.

En 1970, suite à un incendie de grange sur la commune de La Fage Saint-Julien au Viala dans le département de la LOZERE, les sapeurs pompiers de Saint Chély d'Apcher ont découvert une masse de forme arrondie, d'environ 30 centimètres de diamètre constituée de fragments de tuiles et de pointes au sein d'un amalgame de roche fondue.

Le propriétaire de la grange, qui a assisté au foudroiement du bâtiment, dit avoir vu passer une boule de feu qui a rasé le sol en traçant une tranché de quelques centimètres de profondeur jusqu'au fond de la grange. Une fois l'incendie éteint, la masse rocheuse a été retrouvée au bout de la tranché contre le mur du fond de la
grange. Cet objet constitue-t-il un « vestige ii de foudre en boule refroidie ?

Nous avons montré les photographies de cette masse à Monsieur GARY, éminent spécialiste de la physique de la foudre, lors du Congrès foudre et montagne de juin 1997 qui a eu lieu à CHAMONIX. Celui-ci dit que l'aspect de cette masse serait compatible avec celui d'une grosse fulgurite mais il reste difficile d'expliquer :
. l'aspect arrondi de la masse,
. " l'agglutination" des différents matériaux qui semblent avoir été comme aimantés lors du passage de la foudre en boule.

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Thèse du Docteur Laurent Caumon(page 11)

II ) LE FOUDROIEMENT

A) DEFINITION

Un foudroiement est un accident électrique avec passage de courant de foudre à travers le corps d'une personne ou d'un animal.
Le passage de courant électrique à travers le corps et les conséquences de ce passage sont définis par le terme électrisation .
Une électrocution est une électrisation mortelle.

La foudre est un phénomène naturel responsable de catastrophes naturelles que sont les foudroiements. Dans le monde les foudroiements sont les catastrophes naturelles globalement les plus meurtrières pour les êtres vivants et les plus dévastatrices pour les installations, équipements et matériels .

B) EPIDEMIOLOGIE

Le nombre annuel moyen de foudroyés en France n'est pas connu
avec exactitude. Il est estimé à une cinquantaine avec d'importantes fluctuations d'une
année sur l'autre.

Le recensement des victimes de la foudre s'avère en effet très difficile et une sous estimation est certaine surtout en ce qui concerne le nombre de survivants.

l) MORTALITE

On évalue une moyenne de 16 morts chaque année en France , ce qui correspond à une incidence annuelle de foudroiement mortel de 0.03 pour 100 000 habitants.


Parmi les foudroyés, on sait que 20 à 30% d'entre eux décèdent.


Les seules données officielles nationales émanent de l'Institut Nationale de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), et concernent les foudroiements mortels uniquement. (39)

. On peut supposer que les chiffres de l'INSERM sont inférieurs aux chiffres réels. La cause de cette sous estimation probable est liée au manque de précisions données par les praticiens dans les certificats de décès. De plus une mort suite à un foudroiement peut être recensée parmi les morts par chute accidentelle alors que le mécanisme est en fait une électrocution associée à une chute .

Schéma n°13
Accidents mortels provoqués par la foudre.
cliquez pour agrandir

Il a été constaté une nette diminution des décès par foudroient
entre le début du siècle et le début des années 70, certainement en rapport avec l'exode
rural, Cependant, une recrudescence est à craindre du fait de la pratique croissante de
nouveaux sports et de loisirs en plein air : VIT, randonnées pédestres, escalade,
parapente, golf, nautisme sous toute ses formes.
A ce sujet, une étude a été réalisée au Colorado. Elle montre que la chute du nombre de
mort par foudroiement relatif à la population a été exponentielle , et s'accorde très bien
la chute de la population rurale. Le nombre de morts dans les fermes a largement
diminué. Celui associé à une activité sportive a en revanche augmenté avec un taux
considérablement plus fort que pour les autres catégories. (52) Schéma n°14 :

Schéma n° 14

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Thèse du Docteur Caumon(page 12).

Schéma n°15

Schéma n° 16

En ce qui concerne les statistiques de lésions non mortelles dues à la foudre, il est établi qu' un foudroyé sur trois décède et que sept survivants sur dix ont des séquelles permanentes souvent invalidantes. Tout en sachant que ces derniers chiffres sont certainement majorés par le fait que les victimes de foudroiements non mortels, qui n' ont pas de séquelles, ne consultent pas leur médecin.
médecin.(51)

2) SEXE

Il apparaît que les hommes sont plus touchés que les femmes ceci du fait qu'ils sont plus exposés compte tenu de leurs activités plus souvent extérieures. .
Le sexe ratio est 4/1.

3) AGE
Le foudroyé est généralement un homme jeune et en bonne santé.


4) LIEU

Les accidents se produisent dans la quasi totalité des cas en plein air , souvent dans des régions montagneuses ou côtières aux niveaux kérauniques relativement élevés.

5) SAISON

La période des foudroiements s'étend de mai à septembre.


6) HORAIRE

Les accidents ont lieux essentiellement le jour de 7 heures à 19 heures .


7) ACCIDENT COLLECTIF / ACCIDENT ISOLE

Il a été établi dans certaines études que :
. 70% des foudroiements mortels intéressaient des victimes uniques.
. 15% des groupes de 2 personnes,
. 15% des groupes de 3 ou plus de
personnes.

Ce qui montre bien que les accidents collectifs ne sont pas rares. (13) (29) (31) (41) (80)

C PHYSIOPATHOLOGIE

Pour permettre d'appréhender la physiopathologie du foudroiement
des êtres humains , il faut distinguer :

• Les effets directs, qui découlent de plusieurs principes d'électropathologie.

• Les effets indirects, dus à la libération d'énergie thermique, lumineuse et sonore.
  
  

P13

hèse du Docteur Caumon (page13)

l) LES EFFETS DIRECTS

Ils sont différents selon le type d'éclair en cause.

a) électrocution directe

En cas d'atteinte directe , la foudre touche le . corps humain et le courant électrique peut :
- soit traverser le corps humain
- soit, phénomène très important , s'écouler à la surface de la peau grâce à la formation d'un arc de contournement.

Le trajet du courant électrique est en fait déterminé par la différence de potentiel qui existe entre la tête et les pieds ; et donc indirectement par l'intensité du courant électrique.

~ Dans le cas d'intensité de quelques centaines d'ampères (que l'on retrouve dans les éclairs ascendants positifs).
Le courant traverse le corps pendant plusieurs dixièmes de secondes, insuffisant pour créer d'emblée un éclair de surface étant donné la faible raideur de front. Ce qui détermine en fonction de la nature des organes traversés les conséquences pathologiques. (36)

II provoque alors :

- Une stimulation ou une inhibition des phénomènes électriques cellulaires .

Deux types de manifestations peuvent engager le pronostic vital :

* Arrêt circulatoire par asystolie ou par fibrillation ventriculaire, lorsque le courant traverse le cœur.
Le danger dépend de l'intensité du courant et de sa durée de passage par rapport au cycle cardiaque. Notamment pendant la phase vulnérable de ce cycle, la période réfractaire partielle, qui correspond à l'onde T de l'ECG .
Le risque de fibrillation est d'autant plus grand qu'il existe un grand nombre de décharges.

* Troubles de la conscience et trouble neurovégétatifs par inhibition des structures nerveuses situées sur le trajet du courant. Ceci peut entraîner au maximum un coma profond et un arrêt respiratoire immédiat ou retardé, de quelques minutes à quelques heures.

P14

Thèse du Docteur Caumon (page 14)

- Brûlures électrothermiques .
Le courant électrique provoque une brûlure par effet Joule .
* Lorsque les points d'entrée et de sortie sont très proches, la brûlure est localisée mais profonde.

* Lorsque ces points sont éloignés, des lésions tissulaires profondes et étendues peuvent siéger sous une peau saine. En effet, entre un point d'entrée et un point de sortie visibles sous la forme de brûlures cutanées parfois minimes, se trouve un
trajet intracorporel invisible, responsable d'une rhabdomyolyse parfois extensive. C'est l'effet iceberg.
Les masses musculaires et les axes vasculo-nerveux sont particulièrement exposés. La résistance électrique de ces derniers étant faible, l'intensité délivrée localement est importante. Des phénomènes de ruptures et de thromboses vasculaires peuvent aggraver ces nécroses musculaires. La thrombose de petits vaisseaux distaux peut entraîner des nécroses tissulaires alors que les pouls périphériques sont perçus. (8)

~ Dans les cas d'intensités importantes, comme dans les éclairs descendants négatifs, le voltage du coup de foudre est tel que le courant passe à l'extérieur par ionisation de l'air autour de lui .

Schéma n°17 :

Cet arc électrique peut jaillir entièrement à l'extérieur du corps, grillant parfois les poils, les cheveux , et pouvant faire fondre des objets métalliques portés en surface (collier, fermeture éclair).

Schéma n°18 :

L'échauffement de la couche d'air comprise entre la peau et les vêtements provoque une violente expansion de cet air, ceci étant la cause de désintégration et d'éjection des vêtements.

Du point de vue électrique, quand la décharge traverse le corps et que l'intensité atteint un pic de l'ordre de 1000 Ampères, la différence de potentiel entre la tête et les pieds atteint alors 300 000 Volts, la résistance totale du corps étant aussi faible que 300 Ohms ( U = R-1 ).
Cette tension est suffisante pour que se produise l'arc de contournement. Ainsi quelques microsecondes après le début de l'électrisation, l'intensité du courant cheminant à travers le corps n'est plus que de 4 Ampères en moyenne. (36)

Au total, une personne foudroyée est traversée par une succession d'ondes impulsionnelles (2 en moyenne), suivie de courants persistants. La durée totale d'un foudroiement est en moyenne de 10 à 20 millisecondes. L'arc de contournement et la brièveté de l'électrisation ont un effet salvateur.

Dans une étude clinique et expérimentale sur des rats, OHASHI et al. (58) ont démontré le rôle capital de l'arc de contournement :
. En cas de coup de foudre direct sans arc de contournement ou si cet arc se produit après un délai de plus de 20 microsecondes, les chances de survie sont très minces : environ 15% . Dans le cas contraire les chances de survie dépassent 50%.

b) Électrocution indirecte

- Le foudroiement par éclair latéral :

Selon le trajet du courant, déterminé par les points d'entrée et de sortie, et selon l'existence ou non d'un arc de contournement, les lésions provoquées pourront être bénignes ou graves , voir mortelles.

P15

- Le foudroiement par induction à distance :


Il est à considérer comme un cas particulier de foudroiement par éclair latéral.


- Le foudroiement par tension de toucher :

Dans ce cas, la décharge traverse presque toujours le corps sans être dérivée par un éclair de surface. Les conséquences sont donc souvent graves. C'est un mécanisme de mort pour les personnes abritées de l'orage et qui entrent en contact avec un élément de l'abri qui les héberge .

- Le foudroiement par tension de pas :

L'homme est atteint lorsqu'il touche en deux endroits le sol , offrant ainsi au courant un trajet de moindre résistance . Le chemin à travers le corps peut être : d'un pied à l'autre (lors de la marche), d'une main à un pied (cas d'un grimpeur).
Selon le trajet, l'homme pourra être par exemple paralysé des membres inférieurs ,dans le premier cas, ou être victime d'un arrêt cardiaque, dans le deuxième cas.

2) LES EFFETS INDIRECTS

La foudre peut déclencher une secousse musculaire violente qui est capable  d'engendrer une chute .

Elle libère également, pour une personne à proximité du canal de foudre, une énergie thermique et mécanique se traduisant par les mêmes effets que ceux d'une explosion, qui peuvent brûler et/ou créer un barotraumatisme.
Les lésions classiques sont les brûlures cutanées, la rupture de tympan, les lésions
pulmonaires et les fractures osseuses.

L'énergie lumineuse est quant à elle, responsable de lésions rétiniennes et de cataractes à révélation quelquefois tardive.

Il faut aussi signaler le syndrome de stress post-traumatique parfois très invalidant, qui est volontiers comparé au syndrome post-traumatique des traumatisés crâniens.

Certains électropathologistes ont avancé l'hypothèse que le champ magnétique rayonné par un courant de foudre pourrait être dangereux pour  l'homme. GARY et GOURBIERE (37) ont étudié cette hypothèse et ont exclu tout risque vital.
Ils ont estimé qu'il y avait une grande marge de sécurité entre les intensités des
courants induits et les intensités dangereuses, compte tenu de la durée très brève
d'exposition.

D MANIFESTATIONS CLINIQUES

1) LA MORT


Une électrisation risque d'entraîner la mort par trois principaux mécanismes :


-l'arrêt cardiaque (fibrillation ventriculaire ou asystolie),
-l'inhibition des centres respiratoires,
-les lésions cérébrales graves.

a) L'arrêt cardiaque.

Arrêt cardiaque par fibrillation ventriculaire :

Elle constitue la cause de mort d'origine électrique la plus fréquente et la mieux étudiée.
Le risque de fibrillation ventriculaire lors d'un passage de courant à travers
le corps humain, est majeur au moment de la phase dite vulnérable du cycle cardiaque.
Cette période de vulnérabilité correspond à la première partie de l'onde T sur l'ECG
et constitue 10 à 20% de la durée du cycle (soit 100 à 200 millisecondes). 
Le seuil de fibrillation ventriculaire (intensité minimale de courant en fonction du temps susceptible de déclencher une FV est surtout connu pour les courants alternatifs de fréquence industrielle.
Selon une étude des experts de la Commission Électrotechnique Intemationale
concernant le seuil létal des courants de foudre, il est établi que ce seuil serait de 9
Joules /500 Ohms soit 18 millijoules 'Ohm.

BERGER et BIEGELMER  ont calculé que la probabilité pour qu'une décharqe
descendante négative, unique ou multiple, atteigne le cœur pendant la phase vulnérable
est de 0.33. Ce résultat est en accord avec les statistiques de foudroiements mortels
suscités.

- Arrêt cardiaque par asystolie :

Certains auteurs pensent que le courant de foudre traversant le c~e
provoquerait plutôt une asystole qu'une fibrillation ventriculaire.

. ANDREW  a réalisé une étude sur la physiopathologie des décès secondaires au
foudroiement, en fulgurant des moutons en laboratoire. Il a constaté dans la totalité des
cas une asystole suivie d'une tachycardie.
Il explique ce fait par une stimulation du nerf vague qui conduit à l'asystolie. la
tachycardie qui s'en suit serait due à une augmentation du taux d'adrénaline circulante
vérifiée par les dosages biologiques.

Ce fait se retrouve dans les publications, où le premier ECG, révèle plus souvent une
asystolie qu'une fibrillation ventriculaire.

P16

Thèse du Docteur Caumon (page 16)

COOPER a recherché les facteurs significativement associés à un risque de mort par arrêt circulatoire parmi 66 victimes de foudroiements graves.
. 77% des victimes ayant eu un arrêt cardio-respiratoire initial sont décédées , malgré une réanimation rapidement mise en oeuvre chez 70% d'entre elles .
. une liaison faiblement significative existerait entre la présence de brûlures des membres inférieurs et le risque de décès par arrêt cardio-respiratoire.

b) L'inhibition des centres respiratoires centraux

Cette cause de mort serait relativement fréquente, d'autant plus que l'existence de brûlures céphaliques est assez souvent relatée. Comme dans le cas des accidents électriques par courants altenatifs, il est
possible que le seuil d'arrêt respiratoire d'origine centrale soit plus élevé que le seuil de fibrillation (2 Ampères contre 50 milliampères pour les courants alternatifs).

L'arrêt respiratoire d'origine centrale suivi d'arrêt cardiaque, est régulièrement cité comme étant la seconde cause de mort par foudroiement après les causes cardiaques. Il est dû à la sidération des centres
respiratoires situés dans le tronc cérébral lors du passage du courant à ce niveau .

L'arrêt respiratoire par tétanisation prolongée n'a jamais été cité comme cause de mort par le foudroiement .

Selon les résultats expérimentaux d'OHASHI , la mort par arrêt respiratoire central est moins rapide que la mort par arrêt cardiaque initial. En moyenne on observe une période de 2 minutes avec hypotension
artérielle et bradycardie avant que ne survienne l'arrêt cardiocirculatoire.

c) Les lésions cérébrales graves

Elles sont dues aux fréquents traumatismes par chutes violentes secondaires à des projections, et aux effets du « Blast » sur le cerveau.

CHARLAND rapporte le cas d'une jeune fille de 26 ans victime d'un foudroiement direct avec probablement un point d'entrée céphalique. A la prise en charge, elle présente un arrêt cardio-respiratoire. Les manoeuvres de réanimation permettent de récupérer un rythme sinusal (il n'y a pas eu d'enregistrement de l'activité cardiaque initiale).
L'évolution est marquée par la persistance d'un score de GLASGOW à 3 avec myosis bilatéral et tachycardie sinusale à 124 cycles par minute.
L'examen tomodensitométrique cérébral met en évidence : une hémorragie méningée, des hématomes intra-parenchymateux au niveau des noyaux gris centraux, une hémorragie intra-ventriculaire et un oedème cérébral important.
L'évolution se fera rapidement vers un décès 24 heures plus tard.

d) Les autres causes de mort

Elles sont dues aux traumatismes et aux effets du "Blast" au niveau d'autres organes : poumons, viscères abdominaux .

2) LES TROUBLES CARDIO-VASCULAIRES

La fibrillation ventriculaire et l'asystolie ont été citées, mais d'autres manifestations cardiaques sont régulièrement rencontrées :
. autres troubles du rythme,
. troubles de la fréquence cardiaque,
. ischémie ou lésion myocardique,
. épanchement péricardique.

a) Troubles du rythme

-Ils sont très variés et vont des extrasystoles auriculaires et ventriculaires bénignes à l'arythmie complète par fibrillation auriculaire jusqu'au trouble du rythme ventriculaire retardé.

Ils sont dus, à la phase aiguë, à l'excitation électrique directe du myocarde. Plus tardivement , ils sont secondaires à l'ischémie myocardique liée au passage du courant .

MORGAN rapporte un cas d'arythmie complète par fibrillation auriculaire chez un homme de 52 ans, sans antécédent particulier, cédant sous quinidinique.

GRAND publie l'observation d'un garçon de 19 ans foudroyé, trouvé inconscient en arrêt cardio-respiratoire. Après 10 minutes de réanimation , il présente une fibrillation ventriculaire , puis une arythmie complète par fibrillation auriculaire et enfin un retour en rythme sinusal.

- Des troubles de la conduction auriculo-ventriculaire ont été signalés ainsi que des blocs de branche, n'ayant jamais nécessité d'appareillage ultérieur.

b) Troubles de la fréquence cardiaque

Ils se résument, dans la plus part des cas, à une tachycardie sinusale. Cette dernière semble être en rapport avec une libération accrue d'adrénaline responsable dans le même temps de poussées hypertensives.

c) lschémie et lésion myocardiaue

Une ischémie myocardique est considérée comme quasi constante dès que le trajet du courant de foudre traverse le cœur.

P17

Thèse du Docteur Caumon (page 17)

Elle peut aller de la simple inversion asymptomatique des ondes T sur l'ECG à l'infarctus transmural étendu.



Le mécanisme de l'atteinte myocardique est du:

.d'une part , à l'effet Joule qui provoque des nécroses plus ou moins étendues,
.d'autre part, à l'atteinte des vaisseaux coronaires par l'intermédiaire du spasme ou d'une thrombose .

Dans la littérature, des anomalies électrocardiographiques sont assez souvent rapportées , COOPER a estimé à 10% la fréquence de ces anomalies chez les foudroyés.
Les anomalies non spécifiques et transitoires de la repolarisation sont souvent relatées.
De réels infarctus , avec décalage du segment ST , onde Q de nécrose à l'ECG, élévation de la créatine phosphokinase (fraction MB) et complications telle que l'insuffisance cardiaque ont été rapportés avec plus de fréquence qu'à la suite d'électrisations par courant alternatif.

SINNHA décrit le cas d'un homme qui, 30 heures après un foudroiement , présente des douleurs angineuses. L'ECG montre une lésion sous épicardique en antéro-septo- apical associée à une image de miroir dans le territoire inférieur.

ROBERT a réalisé une étude sur les effets cardio-vasculaires de la fulguration en regroupant les victimes selon leur mode de foudroiement. Il conclut :
. Au niveau électrocardiographique :
A la présence de courants de lésions et d'augmentation de l'intervalle QT uniquement dans les cas de foudroiement direct. Lors de foudroiement par éclair latéral ou par tension de pas, il est retrouvé des anomalies non spécifiques du segment ST, sans anomalie coronarienne.
Une asystolie a été diagnostiquée à la prise en charge d'un homme de 31ans victime d'un foudroiement direct.
Les autres troubles du rythme relevés n'ont été que quelques extrasystoles auriculaires et ventriculaires chez les victimes de foudroiements directs et par éclair latéral.

. Du point de vue biologique :
Les lésions myocardiques objectivées par une élévation de la créatine phosphokinase (fraction MB) sont présentes chez :
75% des victimes d'un foudroiement direct,
66% des victimes foudroyées par éclair latéral,
12% des victimes foudroyées par tension de pas (dans ce cas , la victime s'était allongée sur le sol pour se protéger de la foudre).

. Des anomalies échocardiographiques ont seulement été retrouvées chez les victimes de foudroiement directs.

. Une défaillance biventriculaire sévère a été réversible en deux semaines suite à un foudroiement direct.

d) Epanchement péricardique

Un cas d'épanchement péricardique compliqué d'une tamponnade a été décrit par ROBERT . Il concernait une jeune femme de 33 ans, sans antécédent notable, victime d'un foudroiement direct .
Le traitement a nécessité un drainage péricardique. Les suites ont été marquées par l'apparition de péricardites récurrentes pendant 6 mois, contrôlées finalement par une corticothérapie par voie orale durant 6 semaines.
IMBERT rapporte le cas d'un adolescent victime d'un foudroiement par éclair latéral. Le bilan cardiologique retrouve une nécrose myocardique postéro-inférieure et septale (avec des artères coronaires saines à l'autopsie) associée à un épanchement péricardique circonférentiel de 1 centimètre, non compressif.

e) Lésions vasculaires

Les vaisseaux constituent des zones de faibles résistances, donc des voies préférentielles pour le passage du courant. A leurs niveaux, deux phénomènes peuvent se produire :

* Le vasospasme, que l'on retrouve impliqué:
. au niveau cardiaque,
. au niveau périphérique, comme motif d'explication de paralysies transitoires ou lors de l'atteinte de vaisseaux de plus gros calibres.
CHERINGTON site le cas du foudroiement d'un homme de 20 ans, avec un point d'entrée au niveau du bras droit et un point de sortie au niveau de la cuisse droite, responsable d'un spasme des artères radiale et ulnaire confirmé par l'artériographie.

Cette vasoconstriction est due, pour certains, à une excitation directe de la musculature lisse des vaisseaux et , pour d'autres, à une stimulation des nerfs vasoconstricteurs.

*La thrombose vasculaire :
Elle serait secondaire à l'altération des parois vasculaires après passage du courant de foudre.
Il a été décrit une nécrose de la média et de la limitante élastique interne susceptible de favoriser la formation d'une thrombose vasculaire.

3) LES LESIONS NEUROLOGIQUES ET PSYCHIATRIQUES

En faisant une revue de la littérature, on se rend compte que les troubles neurologiques dont souffrent les foudroyés sont extrêmement variés et peuvent être classés en deux groupes :

P18

Thèse du Docteur Caumon (page 18)

~ Symptômes immédiats et le plus souvent temporaires,
~ Symptômes retardés et habituellement évolutifs .

a) Symptômes immédiats et le plus souvent temporaires

* Troubles de la conscience et du comportement :

La perte de connaissance est fréquemment rapportée (72% des foudroyés selon COOPER ) et ceci même si le trajet du courant épargne la tête.
Elle peut être brève avec reprise spontanée de la conscience. Une perte de connaissance prolongée doit faire suspecter un arrêt cardio-respiratoire ou une lésion neurologique grave du type hémorragie intracrânienne.
Donc le plus souvent la victime gît au sol à l'endroit où elle a été projetée, immobile, sans aucune contracture musculaire ,ni convulsion, il est cependant possible qu'un tel foudroyé perde ses urines.

A part la perte de connaissance, une très grande variété de troubles de la conscience et du comportement sont possibles. Le plus observé est l'amnésie antérograde (oubli des circonstances de l'accident et souvent des faits survenus durant les quelques jours précédent l'accident) dans 46% des cas.
Citons quelques manifestations précoces fréquentes :
anxiété, agitation, irritabilité, sensation d'avoir été assommé, apathie, céphalées, réaction de type hystérique, symptômes dépressifs et phobiques .

* Atteintes périphériques:

CHARCOT a décrit des troubles parétiques ou paralytiques transitoires des membres (inférieurs surtout) traversés par le courant lors du foudroiement, baptisés kéraunoparalysies . Elles affecteraient deux tiers des victimes .

L'exemple le plus typique est un cas de foudroiement collectif dans une église, où tous les participants à une célébration ont perdu connaissance. Mais seuls, ceux qui étaient debout sur les dalles de pierre, ont eu les membres inférieurs paralysés pendant quelques minutes à quelques heures ; alors que ceux qui étaient sur une estrade, donc isolés du courant de sol, en ont été indemnes.

II s'agit de paralysies flasques avec disparition de toute sensibilité. La peau est bien souvent moite, pâle et marbrée. Les pouls périphériques ne sont parfois plus perçus à la palpation. Il n'y a habituellement pas de trouble mictionnel, ni de trouble de la défécation.
Ces symptômes disparaissent en quelques heures , si ce n'est pas le cas , il faut alors penser à une lésion de la moelle épinière.
Pour CHARCOT, ces troubles sont dus à une perturbation fonctionnelle directe des nerfs périphériques, alors que CRITCHLEY . pense plutôt à des phénomènes vasomoteurs intéressants les nerfs périphériques.

CABANE a décrit récemment une atteinte nerveuse périphérique comportant une lésion plexique C6 bilatérale, chez une femme de 32 ans victime d'un foudroiement par éclair latéral. A un an, les séquelles nerveuses périphériques sont en régression lente. Sous traitement par morphine, la patiente a pu reprendre son métier de kinésithérapeute.

Les lésions des nerfs crâniens sont moins fréquentes.
Une étude d'IRANY-OROVECZ et SOMOGY a relevé les lésions les plus fréquemment rencontrées :
- Troubles de l'audition :10% des cas.
- Aphonie :6% des cas.
- Parésie faciale : 4% des cas.
- Anisocorie : 3% des cas.
- Aréflexie pupillaire : 3% des cas.
- Troubles de la déglutition : 2% des cas.
. MORGAY rapporte l'histoire d'un malade qui présentait une paralysie des muscles masticateurs résolutive en une joumée .
SADDLER a décrit une paralysie bulbaire chez une femme de 70 ans avec troubles importants de la déglutition, ayant nécessité une alimentation par sonde nasogastrique pendant 33 jours. Date à laquelle, elle a récupéré une déglutition normale sans que ne persiste aucune séquelle .

* Atteintes médullaires :

Plusieurs cas de paralysies précoces et permanentes à type de paraplégie (T8), tétraplégie (C4) ont récemment été décrits par CHERINGTON .

* Atteintes cérébrales :

Des hémorragies cérébrales avec hématome extradural, sousdural ou intracrânien sont régulièrement rapportées.
STEINBAUM cite le cas d'un jeune homme de 15 ans victime d'un foudroiement direct, avec point d'entrée céphalique, lors d'un match de football américain. L'arrêt cardiaque initial a été résolutif après 30 secondes de manoeuvres de réanimation, suite à quoi a persisté un coma (score de GLASGOW à 5) sans déficit moteur évident. La tomodensitométrie cérébrale a révélé une contusion intracérébrale frontale droite avec un hématome sousdural de faible abondance. L'adolescent a quitté l'hôpital le neuvième jour et il n'a gardé ultérieurement aucune séquelle de cet accident.

Une thrombose cérébrale peut aussi se constituer très rapidement suite à un coup de foudre direct avec contact céphalique.

CHERINGTON a décrit la constitution d'une lésion ischémique chez un garçon de 15 ans, victime d'un foudroiement direct. L'histoire a été marquée par un arrêt cardio-respiratoire de courte durée résolutif sur les lieux de l'accident- L'examen clinique a retrouvé : un point d'impact dans la région occipitale droite, une rupture du tympan droit et une hémiplégie gauche.

P19

Thèse du Docteur Caumon (page 19)

~ Symptômes immédiats et le plus souvent temporaires,
~ Symptômes retardés et habituellement évolutifs .

a) Symptômes immédiats et le plus souvent temporaires

* Troubles de la conscience et du comportement :

La perte de connaissance est fréquemment rapportée (72% des foudroyés selon COOPER ) et ceci même si le trajet du courant épargne la tête.
Elle peut être brève avec reprise spontanée de la conscience. Une perte de connaissance prolongée doit faire suspecter un arrêt cardio-respiratoire ou une lésion neurologique grave du type hémorragie intracrânienne.
Donc le plus souvent la victime gît au sol à l'endroit où elle a été projetée, immobile, sans aucune contracture musculaire ,ni convulsion, il est cependant possible qu'un tel foudroyé perde ses urines.

A part la perte de connaissance, une très grande variété de troubles de la conscience et du comportement sont possibles. Le plus observé est l'amnésie antérograde (oubli des circonstances de l'accident et souvent des faits survenus durant les quelques jours précédent l'accident) dans 46% des cas.
Citons quelques manifestations précoces fréquentes :
anxiété, agitation, irritabilité, sensation d'avoir été assommé, apathie, céphalées, réaction de type hystérique, symptômes dépressifs et phobiques .

* Atteintes périphériques:

CHARCOT a décrit des troubles parétiques ou paralytiques transitoires des membres (inférieurs surtout) traversés par le courant lors du foudroiement, baptisés kéraunoparalysies . Elles affecteraient deux tiers des victimes .

L'exemple le plus typique est un cas de foudroiement collectif dans une église, où tous les participants à une célébration ont perdu connaissance. Mais seuls, ceux qui étaient debout sur les dalles de pierre, ont eu les membres inférieurs paralysés pendant quelques minutes à quelques heures ; alors que ceux qui étaient sur une estrade, donc isolés du courant de sol, en ont été indemnes.

II s'agit de paralysies flasques avec disparition de toute sensibilité. La peau est bien souvent moite, pâle et marbrée. Les pouls périphériques ne sont parfois plus perçus à la palpation. Il n'y a habituellement pas de trouble mictionnel, ni de trouble de la défécation.
Ces symptômes disparaissent en quelques heures , si ce n'est pas le cas , il faut alors penser à une lésion de la moelle épinière.
Pour CHARCOT, ces troubles sont dus à une perturbation fonctionnelle directe des nerfs périphériques, alors que CRITCHLEY . pense plutôt à des phénomènes vasomoteurs intéressants les nerfs périphériques.

CABANE a décrit récemment une atteinte nerveuse périphérique comportant une lésion plexique C6 bilatérale, chez une femme de 32 ans victime d'un foudroiement par éclair latéral. A un an, les séquelles nerveuses périphériques sont en régression lente. Sous traitement par morphine, la patiente a pu reprendre son métier de kinésithérapeute.

Les lésions des nerfs crâniens sont moins fréquentes.
Une étude d'IRANY-OROVECZ et SOMOGY a relevé les lésions les plus fréquemment rencontrées :
- Troubles de l'audition :10% des cas.
- Aphonie :6% des cas.
- Parésie faciale : 4% des cas.
- Anisocorie : 3% des cas.
- Aréflexie pupillaire : 3% des cas.
- Troubles de la déglutition : 2% des cas.
. MORGAY rapporte l'histoire d'un malade qui présentait une paralysie des muscles masticateurs résolutive en une joumée .
SADDLER a décrit une paralysie bulbaire chez une femme de 70 ans avec troubles importants de la déglutition, ayant nécessité une alimentation par sonde nasogastrique pendant 33 jours. Date à laquelle, elle a récupéré une déglutition normale sans que ne persiste aucune séquelle .

* Atteintes médullaires :

Plusieurs cas de paralysies précoces et permanentes à type de paraplégie (T8), tétraplégie (C4) ont récemment été décrits par CHERINGTON .

* Atteintes cérébrales :

Des hémorragies cérébrales avec hématome extradural, sousdural ou intracrânien sont régulièrement rapportées.
STEINBAUM cite le cas d'un jeune homme de 15 ans victime d'un foudroiement direct, avec point d'entrée céphalique, lors d'un match de football américain. L'arrêt cardiaque initial a été résolutif après 30 secondes de manoeuvres de réanimation, suite à quoi a persisté un coma (score de GLASGOW à 5) sans déficit moteur évident. La tomodensitométrie cérébrale a révélé une contusion intracérébrale frontale droite avec un hématome sousdural de faible abondance. L'adolescent a quitté l'hôpital le neuvième jour et il n'a gardé ultérieurement aucune séquelle de cet accident.

Une thrombose cérébrale peut aussi se constituer très rapidement suite à un coup de foudre direct avec contact céphalique.

CHERINGTON a décrit la constitution d'une lésion ischémique chez un garçon de 15 ans, victime d'un foudroiement direct. L'histoire a été marquée par un arrêt cardio-respiratoire de courte durée résolutif sur les lieux de l'accident- L'examen clinique a retrouvé : un point d'impact dans la région occipitale droite, une rupture du tympan droit et une hémiplégie gauche.

P20

Thèse du Docteur Caumon (page 20)

de vulnerabilite (plus la surface de section d'une structure est faible, plus la densite de courant y est elevee). (40) (30)

CHERINGTON (20) cite dans son article , ('apparition possible de sclerose laterale amyotrophique .

∎ Atteintes centrales

 

L'atteinte des noyaux gris centraux, a l'origine de syndrome parkinsonien, est encore plus rare apres les foudroiements qu'apres les electrisations par courant industriel.

FOSTRE KENEDY (7) rapporte le cas d'un homme de 52 ans qui a presente, 3 semaines apres un foudroiement, un syndrome parkinsonien persistant sans amelioration au dela d'un an.

 

II a ete aussi decrit le cas de syndromes cerebelleux. HEY (59) cite le cas d'une mere de 35 ans qui, apres un coma de 48 heures, presentait un syndrome cerebelleux avec dysmetrie, adiadococinesie et ataxie .

 

On a pu egalement observer des syndromes extra-pyramidaux. Its font en general suite a un coma profond d'au moins plusieurs heures. II semble que ces syndromes apparaissent de fagon retardee et puissent persister a titre de sequelles, comme I'a remarque CAMBIER (16).

BAPTISTE (7) souligne que, malgre 1'existence de lesions associees d'ordre traumatiques, I'epilepsie comme consequence lointaine des foudroiements reste exceptionnelle.

Les enregistrements etudies par JACOME (46) ont permis parfois de mettre en evidence un trace de type comitial persistant plusieurs mois, sans aucune manifestation epileptique .

CABANE (15) rapporte le cas d'une patiente qui a fait 5 crises convulsives generalisees environ 1 heure 30 apres un foudroiement par eclair lateral. L'electroencephalogramme montrait une activite instable, des bouffees de rythme theta et de rares ondes rapides non comitiales. II s'est normalise en deux semaines et la patiente a requ 300 mg/j de diphenylhydantoine durant les deux mois suivant. A I'arret du traitement, aucune recidive comitiale n'a ete notee.

Au vu des etudes de cas et des quelques etudes neuropsychologiques faites sur un petit nombre de sujets, les survivants d'un foudroiement font ('experience d'une variete de troubles psychologiques et cognitifs non conformes aux syndromes neurologiques habituels. La frequence de ces complications, et leurs effets sur le fonctionnement occupationnel et social des individus a fait ('objet d'une etude par PRIM EAU et COOPER (62).

lls ont, pour vela, examine les sequelles residuelles chez 100 survivants de foudroiement pour determiner les problemes les plus prevalants ainsi qu'ils les rapportent eux-memes. A chacun d'eux, iI a ete demande d'evaluer la severite des

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Thèse du Docteur Caumon (page 21)

symptômes qu'ils estiment titre en rapport avec ('accident de fulguration. Ces résultats ont été compares a une étude conduite chez des patients ayants subi un traumatisme crânien, étude qui faisait elle même une comparaison avec un groupe contrôle de sujets sains.

Ces résultats semblent confirmer qu'il existe des séquelles psychologiques post­traumatiques très particulières chez les sujets ayant été foudroyés. La fréquence des attaques d'anxiété, de migraine, de dépression, leurs fatigues et leurs problèmes de concentration étaient intermédiaire entre celles des traumatises crâniens et celle des sujets du groupe de contrôle. Par contre, les traumatises par foudroiement ont rapporte des difficultés plus importantes que les traumatises crâniens pour ce qui est des troubles du sommeil et de la mémoire.

 

Tableau (n°1) résumant la symptomatologie neurologique chez les patients victimes de foudroiement

SYMPTOMES PRECOCES
Perte  de connaissance
Amnésie antérograde
Réaction de type hystérique Syndrome dépressif et phobique Agitation

Anxiété
Céphalées
Paralysie transitoire Lésion lexique

Atteinte des nerfs craniens Paralysie permanente Infarctus cérébral Thrombose cérébrale Hémorragie cérébrale Convulsion (rare)

SYMPTOMES.'RETARDES.

Myopathie

Sclérose latérale amyotrophique Syndrome Parkinsonien Syndrome cérébelleux Syndrome extra pyramidal Syndrome post-traumatique

4) LES LESIONS AUDITIVES
Ces lésions, relativement fréquentes, sont dominées par la rupture de la membrane tympanique qui se produirait dans 50% des foudroiements selon COOPER (24). Cette rupture uni ou bilatérale peut titre associe a des lésions ossiculaires.
Une surdité initiale, avec ou sans acouphène, semble très fréquente chez les foudroyés et son évolution varie en fonction des lésions auditives.
Des troubles vestibulaires sont aussi fréquemment rapportés

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Thèse du Docteur Caumon (page 22)

symptômes qu'ils estiment titre en rapport avec ('accident de fulguration. Ces résultats ont été compares a une étude conduite chez des patients ayants subi un traumatisme crânien, étude qui faisait elle même une comparaison avec un groupe contrôle de sujets sains.

Ces résultats semblent confirmer qu'il existe des séquelles psychologiques post­traumatiques très particulières chez les sujets ayant été foudroyés. La fréquence des attaques d'anxiété, de migraine, de dépression, leurs fatigues et leurs problèmes de concentration étaient intermédiaire entre celles des traumatises crâniens et celle des sujets du groupe de contrôle. Par contre, les traumatises par foudroiement ont rapporte des difficultés plus importantes que les traumatises crâniens pour ce qui est des troubles du sommeil et de la mémoire.

 

Tableau (n°1) résumant la symptomatologie neurologique chez les patients victimes de foudroiement

SYMPTOMES PRECOCES
Perte  de connaissance
Amnésie antérograde
Réaction de type hystérique Syndrome dépressif et phobique Agitation

Anxiété
Céphalées
Paralysie transitoire Lésion lexique

Atteinte des nerfs crâniens Paralysie permanente Infarctus cérébral Thrombose cérébrale Hémorragie cérébrale Convulsion (rare)

SYMPTOMES.'RETARDES.

Myopathie

Sclérose latérale amyotrophique Syndrome Parkinsonien Syndrome cérébelleux Syndrome extra pyramidal Syndrome post-traumatique

4) LES LESIONS AUDITIVES
Ces lésions, relativement fréquentes, sont dominées par la rupture de la membrane tympanique qui se produirait dans 50% des foudroiements selon COOPER (24). Cette rupture uni ou bilatérale peut titre associe a des lésions ossiculaires.
Une surdité initiale, avec ou sans acouphène, semble très fréquente chez les foudroyés et son évolution varie en fonction des lésions auditives.
Des troubles vestibulaires sont aussi fréquemment rapportés

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Thèse du Docteur Caumon (page 23)

L'onde de souffle peut provoquer des

lesions associees au niveau des structures sensorielles de la cochlee, tandis que le compartiment vestibulaire de l'oreille interne lui resiste beaucoup mieux.

Le blesse signale habituellement la

perception douloureuse d'un son suraigu, suivie d'une hypoacousie marquee, associee a des acouphenes. Une sensation vertigineuse est plus rare.

 

. Les traumatismes craniens

Its peuvent etre une complication du

blast, entrainer une fracture du rocher et ainsi leser I'oreille moyenne, I'oreille interne et les nerfs craniens.

. L'effet direct du passage du courant dans

I'appareil auditif

II est possible que ce mecanisme,

alterant preferentiellement les vaisseaux sanguins de petits calibres (comme ceux de Ia membrane tympanique), joue un role beaucoup plus important que celui qui lui a ete attribue jusqu'a present.

Cette hypothese est fort bien etayee par les elements cliniques et histologiques des cas rapportes par REDLEAF (63). II cite le cas d'un homme de 46 ans victime d'un foudroiement direct. L'examen retrouvait une perforation tympanique droite de grande taille alors que le tympan gauche et les 2 conduits auditifs externes etaient indemnes. Apres la reprise de conscience, qui a fait suite a une reanimation intensive, une ataxie a ete observee. L'audiometrie montrait une surdite de transmission droite et I'epreuve calorique retrouvait une atteinte vestibulaire bilaterale.

Pour expliquer ce tableau clinique, le role du blast est improbable etant donne I'integrite des osselets. On ne peut pas incriminer une brulure profonde en raison de ['aspect bien circonscrit de la perforation et de ('absence d'anomalie du conduit auditif exteme. Le patient n'a pas subi de traumatisme cranien.

Donc le mecanisme Ie plus probable, expliquant aussi bien la perforation que ('atteinte vestibulaire, est I'effet direct du passage du courant.

5) LES LESIONS OCULAIRES

Elles semblent un peu moins frequentes que les lésions auditives.

L'oeil est un milieu bon conducteur de I'electricite et ii pourrait constituer une des voies preferentielles du passage du courant en cas de coup de foudre direct. L'appareil lacrymal serait susceptible, selon des experimentation d'ANDREWS (3), de constituer une porte d'entree ideale vers le tronc cerebral et la moelle epiniere via le pharynx.

Les lesions les plus diverses peuvent interesser toutes les parties de I'oeil et ses annexes (22). Elles semblent relever de deux mecanismes