Évaluation opérationnelle d'une contre-mesure photique pour améliorer la vigilance, les performances et l'humeur pendant le travail de nuit sur une mission d'exploration humaine simulée de 105 jours sur Mars (Mars 105)

Le succès des missions d'expédition humaine dépend essentiellement de la capacité de l'équipage à être alerte et à maintenir des niveaux élevés de fonction cognitive tout en utilisant des équipements techniques complexes. La santé humaine, les performances et la sécurité optimales pendant les vols spatiaux nécessitent un sommeil suffisant et une synchronisation entre le stimulateur circadien - qui régule le rythme du sommeil, la fonction endocrinienne, la vigilance et les performances - et le rythme de l'horaire veille-sommeil imposé.

Les membres d'équipage de l'étude de simulation de 105 jours devront travailler un quart de nuit toutes les six nuits. Cet horaire entraînera probablement une perte de sommeil et un désalignement circadien, en particulier lorsque les conditions d'éclairage sont similaires à celles que les membres d'équipage connaissent pendant les vols spatiaux. Les contrôleurs de mission externes travailleront 24 heures sur 24, ce qui entraînera également à la fois une perte de sommeil et un désalignement circadien.

Il a été bien documenté dans des études en laboratoire et sur le terrain que le travail de nuit et les quarts de travail prolongés entraînent une diminution de la vigilance, des performances et de l'humeur. En plus des effets négatifs du travail posté de nuit sur la vigilance, la performance et l'humeur, le travail posté entraîne d'importants problèmes de santé à court et à long terme. Les travailleurs postés, en particulier les travailleurs de nuit qui inversent leur horaire normal de veille/sommeil, souffrent pour plusieurs raisons. Premièrement, leurs rythmes circadiens endogènes et l'horaire de sommeil/travail imposé sont généralement déphasés. Ceci est similaire à l'expérience du décalage horaire. Cependant, alors que les indices environnementaux (par exemple, le lever du soleil, le coucher du soleil, l'heure des repas et du sommeil) permettent aux voyageurs de s'adapter rapidement à un nouveau fuseau horaire, les membres d'équipage de la simulation de 105 jours ne pourront pas le faire car ils ne passeront qu'une nuit. sur cinq travaillant. Lorsque vous travaillez de nuit, le moment des repas, du travail et du sommeil sera donc en décalage avec la phase entraînée normale du système de synchronisation circadien. L'ingestion de repas à une phase circadienne inappropriée entraîne une altération du métabolisme, probablement à l'origine des problèmes gastro-intestinaux et métaboliques rencontrés par les travailleurs de quarts. Deuxièmement, ce désalignement circadien entraîne une perte substantielle d'efficacité du sommeil pendant la période de sommeil (diurne), indépendamment et en plus des obstacles environnementaux au sommeil (par exemple, le bruit, la lumière, les autres membres d'équipage). Troisièmement, un désalignement de la phase circadienne associé à une perte de sommeil entraînera chacun une détérioration de la vigilance et une altération des performances pendant la nuit. Étant donné que ces effets néfastes sont particulièrement aigus la première nuit de travail, le plan pour les membres d'équipage de la mission Mars 105 de travailler le quart de nuit toutes les six nuits les soumettra à plusieurs reprises aux baisses de performance associées à un désalignement circadien aigu et à une privation aiguë de sommeil.

Contre-mesure d'éclairage. Notre groupe de la Harvard Medical School a développé et testé avec succès des contre-mesures photiques efficaces pour atténuer le désalignement circadien et améliorer la vigilance, les performances et l'humeur des travailleurs de nuit. La contre-mesure la plus efficace à l'alignement circadien est une lumière suffisamment intense et suffisamment chronométrée. La lumière améliore également considérablement la vigilance, les performances et l'humeur. Plus récemment, il a été rapporté que la lumière à courte longueur d'onde s'est avérée la plus efficace à la fois pour réinitialiser les rythmes circadiens et pour améliorer considérablement les performances pendant le travail de nuit via la suppression antécédente de l'hormone soporifique mélatonine.

Ces contre-mesures photiques ont été testées sur des sujets individuels vivant dans des simulations de laboratoire (niveau de préparation aux contre-mesures/niveau de préparation technologique 7 ; évaluation avec des sujets humains dans un laboratoire contrôlé simulant un environnement de vol spatial opérationnel). La prochaine étape critique consiste à évaluer nos contre-mesures dans une simulation opérationnelle de vol spatial qui comprend l'étude de l'interaction entre les membres d'équipage dans une simulation haute fidélité (niveau de préparation aux contre-mesures/niveau de préparation technologique 8 ; validation avec des sujets humains dans un vol spatial opérationnel réel pour démontrer efficacité et faisabilité opérationnelle).

Un sommeil adéquat et un alignement circadien sont essentiels au maintien de la santé et des performances des membres d'équipage des missions d'expédition. Le test de la contre-mesure d'éclairage développée dans un environnement opérationnel haute fidélité imitant les conditions d'une future mission d'expédition (par exemple, vers Mars) est essentiel pour assurer la préparation des contre-mesures et pour réduire le risque d'erreurs de performance humaine dues à des facteurs liés à la perturbation circadienne, au sommeil perte et fatigue. Le développement et les tests de cette contre-mesure photique pour les contrôleurs de mission travaillant 24 heures sur 24 assureront davantage le succès des futures missions d'expédition de longue durée.