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MEDECINE SPATIALE

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Le voyage spatial, le séjour et le retour soumettent le corps à des contraintes qu’il doit être capable de supporter sans subir de dommages irréversibles.  Il s’est donc développé une spécialité médicale traitant de l’homme allant dans l’espace. Toutes les implications médicales associées au vol spatial ont été prises en compte et la médecine spatiale comprend des branches allant du contrôle de l’aptitude des astronautes au vol et au séjour dans l’espace  à la recherche de pointe sur le comportement du corps et des organes en milieu spatial. Les retombées de ces recherches sont importantes.Elles ont permis d’améliorer certains appareils médicaux et elles ont apporté des informations utiles au traitement de diverses affections.

 

Aptitude au vol spatial

Au XVIIIème siècle d’éminents savants annonçaient que l’homme ne supporterait pas le vol en montgolfière et  ce sont un coq, un mouton et un canard qui furent les  premiers aéronautes. Les responsables soviétiques eurent aussi pour les premiers vols spatiaux des craintes plutôt imputables à la fiabilité des équipements.  Ce fut donc une chienne, Leika qui devint le premier être vivant cosmonaute. Pour les hommes, on demanda à la médecine aéronautique déjà bien organisée pour la sélection des pilotes d’avion de compléter le programme médical d’examen et de tests en prenant en compte les conditions des vols spatiaux. 

 

Contraintes physiques des astronautes.

Nous pouvons considérer quatre phases importantes dans une mission spatiale:

Lancement

C’est la phase pendant laquelle la capsule (ou navette) est propulsée vers l’espace par le lanceur. Le vaisseau et ses passagers sont soumis à des vibrations et à des accélérations continues qui peuvent pendant un temps assez court dépasser 10 g (10 fois la gravité).

Adaptation à l’espace

Arrivé en impesanteur, le corps doit s’adapter aux nouvelles conditions auxquelles il est soumis. La mal de l’espace (nausées, désorientation, somnolence) varie selon les individus et peut durer plusieurs jours.

Effets physiologiques dans la durée

Un court séjour provoque quelques changements physiques qui disparaitront rapidement après le retour sur Terre.(Gonflement du visage, difficultés à se lever au retour, ...Les séjours prolongés (plusieurs mois) vont avoir des conséquences plus lourdes liées à l’évolution des organes en absence de pesanteur (Cœur, muscles, ossature, etc) et aux effets des rayonnements que l’atmosphère ne filtre pas en orbite.

Retour sur Terre

Cette phase  peut être plus ou moins contraignante physiquement selon le véhicule de retour utilisé.
Dans tous les cas, la rentrée est faite pour que la décélération subie par les passagers ne dépasse pas -4 g. Après de longs séjours, l’équipe médicale prend en charge les astronautes pour un contrôle et un séjour de réadaptation.

La médecine spatiale va s’efforcer de sélectionner des astronautes qui endurent le mieux possible ces différentes contraintes imposées par la mission et de trouver une protection contre leurs dégradations physiques.

 

Sélection pour les vols et séjours spatiaux.

Une première sélection élimine les candidats qui n’ont pas les qualités psychologiques pour supporter les conditions du vol, le stress en cas d’incident grave et la vie confinée avec un équipage pour des durées parfois assez longues.

Etat général

C’est évidemment le premier examen très approfondi. Ne peuvent être retenus les candidats qui présentent des maladies chroniques (diabète, défaillance cardiaque, affection pulmonaire, coliques néphrétiques,...) ou des séquelles d’accident (traumatisme crânien). Pour l’acuité visuelle, il faut au moins 7/10.

Contraintes particulières

Il faut ensuite vérifier comment le candidat supporte les contraintes des missions spatiales. Pour ce faire, ils sont soumis à des tests. Pour la résistance aux accélérations, les contrôles sont faits dans une centrifugeuse. Les mesures de comportement sont faites dans différentes positions et l’accélération peut atteindre 10 g pendant 10 s.
L’autre équipement bien connu est le tabouret tournant (30 t/ mn) qui vérifie la résistance au mal de l’espace.

En général, le recrutement des astronautes se fait plusieurs années avant leur premier vol et ils suivent un programme soutenu tant au plan formation technique pour leur mission qu’au niveau entrainement physique et contrôles médicaux.

 

Le corps humain dans l'espace

La faculté d’adaptation du corps humain à un nouvel environnement est remarquable et l’homme s’est très vite adapté à vivre un temps très long dans l’espace. La record est celui de Sergueï Krikaliov avec 803 jours en trois missions.

Mais, cette faculté d’adaptation a aussi ses inconvénients puisque ce sont finalement les organes et les fonctions vitales qui vont évoluer  pour répondre au mieux aux nouvelles conditions que l’on impose au corps. La médecine spatiale en charge de la santé des astronautes a étudié avec soin toutes ces modifications et a cherché à en limiter les effets.

 

Principaux effets de l’impesanteur et des radiations

Ils ont été recensés en particulier après les vols de longue durée.

Mal de l’espace.

Il affecte  les 2/3 des astronautes et vient de la confusion du cerveau qui ne trouve plus les références habituelles qu’il a au sol. Il peut provoquer nausées, fatigues et manque de dynamisme. Le cerveau réorganise la gestion des sensations reçues (vue, ouïe, oreille interne, ...) et le trouble disparait au bout de quelques jours. Il faudra tout remettre en ordre au retour sur Terre!

Ossature

Les os et les articulations ont l’habitude de supporter le poids du corps. Le calcium assure la solidité du squelette. Sans pesanteur pour les stimuler, ils vont se décalcifier (ostéopénie) et les articulations vont se distendre. Dans l’espace, un astronaute grandit de 6 ou 7 cm.

Musculature

Comme peu d’efforts sont demandés, surtout des membres inférieurs, les muscles vont progressivement s’atrophier au bout de deux ou trois semaines en impesanteur. Le cœur n’échappe pas à cette atrophie. C’est jusqu’à 20% de la masse musculaire qui peut avoir fondu en si peu de temps.

Liquides biologiques

Le corps contient différents liquides comme le sang et la lymphe qui sont d’ordinaire répartis en fonction de la gravité notamment vers le bas. Dans l’espace, ils vont remonter vers la partie supérieure du corps, provoquant certaines réactions internes pour refouler cet afflux.  Une conséquence visible de ces excès de liquide dans le haut du corps est l’arrondissement du visage donnant aux astronautes ce qu’ils appellent “une face de Lune”.

Sur Terre, l’atmosphère  nous protège en  absorbant la plupart des radiations qui parcourent l’espace ou qui arrivent du soleil au moment des éruptions. Dans un véhicule spatial, les hommes subissent ce bombardement à peine atténué par les parois des véhicules. A part quelques effets optiques, les astronautes y sont insensibles. C’est sur le long terme que l’impact des radiations ionisantes, notamment les neutrons,  peut être néfaste en pouvant favoriser l’apparition de séquelles telles que cataracte, moelle osseuse affectée et cancers.

 

Méthodes d’adaptation humaine à l’espace

Les effets ont été assez vite décelés par les examens médicaux des astronautes rentrant de mission de longue durée et aussi par des campagnes de mesures médicales faites sur eux-mêmes par les astronautes  dans les stations spatiales. L’adaptation aux conditions spatiales comprend une phase de préparation avant le vol et  diverses précautions prises pendant le séjour dans l’espace. Dans certains cas, une période de réadaptation sous contrôle médical est nécessaire après le retour au sol.

Préparation au vol

Vu les agressions auxquelles ils vont être soumis, il importe que les astronautes soient préparés à les surmonter. La formation physique est très dense avec athlétisme, musculation, natation, parachutisme,... mais aussi stages commando ou exercices de survie. Le suivi médical s’assure qu’aucune défaillance n’apparait pendant la préparation.

Entretien physique en orbite

Il commence par les actions simples de la vie quotidienne: l’alimentation, le sommeil, la digestion,...  Elles sont organisées pour être le plus agréable et le plus confortable possible, mais elles sont aussi notées et suivies en permanence par l’équipe médicale de la mission. Toute anomalie est étudiée et des corrections sont indiquées à l’astronaute. Il faut ensuite compenser l’atrophie musculaire et la décalcification. Un programme d’activité physique intense d’au moins 2 h par jour est donné aux astronautes passant longtemps dans l’espace (Vélo- Marcheur-culture physique).

Réadaptation et suivi médical

Pour les vols longue durée, il faut compenser au retour les dégradations corporelles subies en orbite. Le retour à une vie normale peut prendre quelques semaines, mais il faut au moins un an  pour que toute trace de perturbation physique due au séjour spatial ait disparu.

 

Retombées cliniques et scientifiques

Cette médecine nouvelle a suscité des études et des recherches qui ont permis d’améliorer les conditions physiques dans l’espace et ont eu des retombées intéressantes pour la médecine classique. Les pays intéressés par les vols spatiaux ont créé des instituts spécialisés dans la médecine spatiale pour préparer les astronautes et assurer les conditions de leur retour,  mais aussi pour faire des recherches médicales liées au séjour dans l’espace. En voici quelques-uns  qui concernent les spationautes français selon les missions auxquelles ils ont participé.

 

Centre des Astronautes Européens. (EAC)

Crée en 1990 à Cologne (Allemagne), ce centre prépare les astronautes européens aux missions spatiales qui leur sont confiées. Il dispose de moyens importants comme une large piscine d’entrainement aux sorties extravéhiculaires et des maquettes reproduisant plusieurs éléments de la Station Spatiale Internationale. Il assure la préparation et le suivi médical des astronautes européens. Il est animé par les agences spatiales européennes, notamment le DLR (Allemagne) et le CNES.

 

Institut de Médecine et de Physiologie spatiales (MEDES)

Cet institut est à Toulouse au CHR de Rangueil. Il a été créé en 1989 à l’initiative du CNES. Il est la clinique des astronautes mais étudie aussi les effets néfastes de l’espace sur le corps humain. Des campagnes de simulation (Bedrest) sont faites périodiquement sur des sujets allongés tête basse (-6°) reproduisant certaines des conditions spatiales. Ces études aboutissent à des améliorations de la santé des astronautes mais aussi à d’intéressantes retombées comme dans le cas de l’ostéoporose, du cœur et de la circulation sanguine

 

NASA  Space and Clinical Operations Division

Cette clinique de la NASA dispose d’importants moyens au Johnson  Space Center (Texas) et à White Sands (Nouveau Mexique). Son programme est très complet pour la préparation et le suivi médical des astronautes avant, pendant et après les missions. Elle développe des recherches sur l’impact de la vie dans l’espace et les mesures à prendre pour minimiser les conséquences pour l’organisme.

RUSSIE Institut for BioMedical Problems  (IBMP)

En complément du Centre d’entrainement des cosmonautes Youri Gagarine (Roskosmos), cet institut de l’Académie des sciences mène les études biomédicales approfondies, notamment en recherche spatiale. IL dirige les projets de longue durée qui étudient l’adaptation au voyage et au séjour sur Mars.

Autres instituts

De nombreux pays font de la recherche médicale sur le séjour dans l’espace et ses conséquences sur l’organisme et le psychisme humain. Ces études sont menées le plus souvent en coopération avec une agence spatiale ayant un programme de vols habités.

 

CONCLUSION

Souvent méconnue, la médecine spatiale est une branche importante et performante de la recherche spatiale. En plus de son action pour la santé et le bien-être des astronautes, elle met en évidence le comportement du corps humain dans ce milieu très particulier qui est l’espace. Elle s’efforce d’apporter des remèdes aux dégradations engendrées par ce milieu hostile, mais elle montre aussi qu’en dehors de sa planète,  l’homme n’est jamais  accueilli par un environnement idyllique.

 

 

Textes : Jack Muller

crédits image: http://hubblesite.org/gallery http://www.esa.int/