Les effets du déchargement du corps entier sur la fonction physiologique

La perte rapide de muscle squelettique se produit dans des conditions physiologiques extrêmes, notamment en soins intensifs, en hypoxie et pendant les vols spatiaux. La cause de cette perte accélérée est inconnue ; cependant, les interventions visant à ralentir le déclin peuvent avoir des effets profonds sur la qualité de vie après la chirurgie et, en termes d'expédition spatiale, sur la capacité à accomplir des tâches essentielles à la mission. De plus, les méthodologies actuelles disponibles pour mesurer la masse musculaire squelettique totale ont des limites, manquent de précision (anthropométrie et analyse d'impédance bioélectrique (BIA)) ou sont immobiles et coûteuses (absorptiométrie à rayons X double (DXA) et imagerie par résonance magnétique (IRM)). .

L'objectif principal de cette étude est d'étudier la perte de muscle squelettique du corps entier induite par 7 jours consécutifs d'immobilisation du corps entier à l'aide de trois méthodes indépendantes ; double absorptiométrie à rayons X (DXA), imagerie par résonance magnétique (IRM) et dilution D3-Créatine (D3-cr). Un certain nombre d'objectifs secondaires sont également visés, qui ont pour objectif commun de mesurer l'impact de 7 jours d'immobilisation sur HBF ; 1. Adaptation musculaire, neuromusculaire et cardiovasculaire ; 2. Neurophysiologie, architecture du sommeil et cognition ; 3. Une gamme de mesures spécifiques aux vols spatiaux, visant à caractériser l'intervention proposée dans cette étude (repos au lit par flottaison en hyperflotabilité (HBF)) comme un analogue au sol alternatif pour observer la réponse physiologique à la microgravité.

La recherche musculaire, neuromusculaire et cardiovasculaire est effectuée par le King's College London Centre of Human & Aerospace Physiological Sciences (KCL CHAPs) et va de la mesure des changements corporels à l'adaptation cellulaire. La masse totale des muscles squelettiques sera mesurée par DXA, IRM et D3-cr ainsi que la section transversale d'un seul groupe musculaire (quadriceps) par ultrasons. Une biopsie sera prélevée sur le même groupe musculaire (quadriceps) afin d'étudier les changements dans la synthèse des protéines musculaires (MPS), la taille des myofibres, la force et le rapport protéine/ADN. Les performances musculaires seront également mesurées, de la puissance délivrée à tout le corps à l'aide d'un saut en contre-mouvement, à la force exprimée par le tronc, les quadriceps, le mollet et la poignée. Le tonus musculaire sera mesuré dans trois muscles fléchisseurs et trois muscles extenseurs du mollet, de l'avant-bras et du bas du dos. Les muscles de la flexion plantaire du mollet seront évalués plus en détail, avec la proprioception de la cheville, la force maximale et l'EMG de surface du gastrocnémien médial mesuré. Des échantillons de sang seront prélevés afin de distinguer les modifications de l'immunité et des marqueurs osseux. La taille du sujet sera mesurée et la morphologie du disque intervertébral distinguée par échographie et IRM.

Les mesures de performances neuromusculaires et musculaires seront obtenues en parallèle. L'activité électrique produite par les muscles squelettiques sera enregistrée et évaluée par électromyographie (EMG). Avant que l'expression de la force du quadriceps soit testée, des coussinets seront également positionnés pour que le muscle soit stimulé électriquement et pour qu'une force involontaire maximale soit mesurée. Enfin, une évaluation sur vélo ergomètre sera entreprise, où la puissance est progressivement augmentée et l'utilisation aérobie maximale (VO2max) déterminée.

L'étude de la neurophysiologie, de l'architecture du sommeil et de la cognition se fera en collaboration avec le Sleep and Brain Plasticity Center (Department of Neuroimaging, IoPPN) et le Sleep Disorders Center at Guy's Hospital. Cette étude examinera tous les changements qui en résultent dans l'architecture du sommeil et la neurophysiologie. Tous les changements structurels cognitifs ou cérébraux associés, qui peuvent être induits par une semaine d'immobilisation du corps entier, seront également étudiés.

Les procédures décrites sont conçues pour évaluer les adaptations physiologiques connues résultant d'un environnement de microgravité, et s'avèrent donc des outils comparatifs utiles à partir desquels le modèle HBF peut être évalué.

Seize sujets masculins (18-40 ans) seront recrutés pour entreprendre des procédures de test avant et après une période de contrôle de 7 jours, où ils continueront leurs activités habituelles et recevront leur apport calorique total (contrôlé), et avant et après une période de déchargement de 7 jours, où les sujets devront rester sur un lit de flottaison à hyperflotabilité (HBF).