Alitement à long terme pour les hommes à Toulouse 2001-2002

Les vols spatiaux entrepris à ce jour ont démontré que l'Homme peut s'adapter aux conditions existant dans l'espace, notamment à l'apesanteur. Cependant, l'environnement spatial et la microgravité régnante induisent des modifications qui peuvent affecter les performances des astronautes. Ces modifications concernent notamment les systèmes cardiovasculaire et hormonal, les muscles, les os, le sang et le système immunitaire. D'autres problèmes peuvent survenir lors de vols de longue durée, tels que les problèmes créés par le stress psychologique dû au confinement, ou ceux résultant des rayons cosmiques (rayonnement).

Compte tenu du fait que les opportunités de vols spatiaux sont peu nombreuses, des expériences simulant les effets des expériences d'apesanteur sont entreprises sur terre, afin de mieux comprendre les mécanismes d'adaptation, préparer les vols spatiaux, perfectionner et évaluer les méthodes correctives (appelées contre-mesures) telles comme exercice physique ou médicament, pour faciliter le retour des astronautes à la base. Ces expérimentations sont aussi une nécessité, au vu des difficultés rencontrées lors de la réalisation de certaines expériences lors des vols, dues à la présence trop peu nombreuse d'astronautes à bord, et au manque de dispositifs biomédicaux avancés à bord (scanner, etc.). La simulation la plus courante est celle de l'alitement anti-orthostatique (position inclinée avec la tête légèrement sous les pieds à un angle de -6°).

L'objectif actuel étant de simuler des vols dans la Station Spatiale Internationale (3 à 6 mois) ou d'éventuels vols vers Mars (500 à 1000 jours), il est impératif d'allonger la durée des expériences de simulation. C'est pourquoi trois Agences Spatiales, le CNES (France), l'Agence Spatiale Européenne (ESA, Union Européenne), l'Agence Nationale de Développement Spatial du Japon (NASDA, Japon) ont décidé de s'associer et d'entreprendre en commun de telles campagnes de simulation au sol, pour mieux appréhender les processus d'adaptation aux contraintes de l'environnement spatial.

Les 2 principaux objectifs de cette expérimentation sont :

• étudier les mécanismes de changements physiologiques lors d'une expérience au sol simulant des vols spatiaux de longue durée,
• développer et valider des méthodes préventives (contre-mesures) à l'aide de tests standards.

C'est pourquoi nous allons tester dans la présente étude les effets d'un alitement orthostatique (décubitus) de 90 jours (3 mois) sur les systèmes physiologiques suivants :

• les os,
• les muscles,
• le système cardiovasculaire et ses mécanismes de contrôle,
• le sommeil,
• la colonne vertébrale.

En l'absence de gravité, le poids de l'astronaute et celui des objets disparaissent complètement. Cela induit des modifications des os et des muscles qui peuvent gravement affecter la vie de l'astronaute pendant le vol, et encore plus lors du retour sur terre. C'est un point fondamental à étudier, car il peut devenir un facteur limitant voire un obstacle aux vols de longue durée. Cette expérimentation devrait également permettre de tester un programme d'exercices physiques et un médicament, le pamidronate (AREDIA®), comme contre-mesures contre les effets de l'apesanteur sur l'appareil locomoteur (squelette et muscles).

Au total, 28 volontaires participeront à cette expérience, répartis en trois groupes. Cette expérience s'étalera sur 2 ans, 14 volontaires participant à chaque fois. Les 3 groupes sont les suivants :

• Groupe "exercice physique" (9 bénévoles),
• Groupe "médicament" (pamidronate) (9 volontaires),
• Groupe "contrôle" (10 volontaires).

Les membres des groupes seront tirés au sort parmi les participants

• Groupe "Exercice" : l'exposition de l'Homme à la micropesanteur se traduit par une atrophie musculaire qui affecte les muscles de la région lombaire et ceux des membres inférieurs qui sont concernés par la station debout et la locomotion. Lors de certains vols, des programmes d'exercices physiques ont été mis en place, afin de lutter contre cette atrophie musculaire, maintenir la condition physique nécessaire à la mission et préparer les astronautes à leur retour sur terre. Au cours de la présente expérience, un programme d'exercice physique sera testé sur les 9 volontaires de ce groupe (entraînement en résistance utilisant à la fois les muscles extenseurs du mollet et du genou avec un appareil spécial appelé Fly-Wheel).
• Groupe « Médicament » : un Homme en microgravité est le seul modèle expérimental disponible pour tester la survenue rapide de l'ostéoporose chez un sujet sain. L'ostéoporose, ou os poreux, apparaît dès lors que la vitesse de renouvellement de la matière osseuse devient inférieure à celle de la résorption, créant ainsi une fragilité osseuse et un risque accru de fracture (hanche, rachis et poignet essentiellement). Elle apparaît généralement après la ménopause, lorsqu'elle est associée au vieillissement et au manque d'activité physique. Le pamidronate (Aredia®) est un médicament présent sur le marché depuis de nombreuses années, utilisé pour le traitement de plusieurs pathologies osseuses. Ce médicament sera testé sur les 9 volontaires de ce groupe, pour démontrer son efficacité dans le traitement des modifications osseuses. Ce médicament (60 mg) sera perfusé par voie intraveineuse 14 jours avant le repos au lit.
• Groupe "contrôle" : ce groupe servira de référence pour l'expérimentation. Les volontaires de ce groupe seront sans exercice physique et sans drogue. L'existence de ce groupe est nécessaire pour pouvoir comparer les résultats des 2 types de contre-mesures.

L'expérience se déroulera lors d'un séjour de 120 jours (4 mois au total) à la Clinique Spatiale et comprendra :

• 1 période témoin ambulatoire de 15 jours (sous réserve de se déclarer la veille) (-15 à -1),
• 1 alitement anti-orthostatique (-6°) de 90 jours (1 à 90),
• 1 période ambulatoire de récupération de 15 jours (sous réserve de départ le lendemain matin) (+1 à +15), représentant un total de 122 nuits passées à la clinique pour l'ensemble des volontaires.

Les évaluations seront réalisées par différentes équipes scientifiques européennes et japonaises, chacune spécialisée dans un domaine spécifique. Aucun des 3 groupes de volontaires ne sera soumis à tous les programmes d'expérimentation.