CRDP

Accueil > Les numéros > DocSciences 2 : Techniques et matériaux dans l’espace

Médecine sans frontières

L’espace au service de la santé ? Bien souvent on ne soupçonne pas l’apport des recherches spatiales dans le domaine médical sur Terre. Pourtant, elles sont capitales pour la connaissance du vivant et concernent directement l’amélioration du bien-être et de la santé de l’Homme.

JPEG - 77.9 ko
La spationaute Claudie Haigneré à bord de la Station spatiale internationale (ISS) (© Cnes – C. Haigneré, 2001)

Flotter en impesanteur (Voir en bas de page) est très agréable, mais cela provoque le « mal de l’espace » (comparable au « mal des transports »).

La seule caractéristique environnementale qui n’a pas varié durant toute l’évolution des espèces terrestres est la pesanteur, la force d’attraction qui attire les corps vers la Terre et les retient à sa surface. L’absence de pesanteur constitue une situation inédite pour tout objet vivant (cellule, animal, être humain) et donc un terrain d’étude privilégié pour les sciences de la vie. Elle permet en effet de mieux comprendre l’implication de cette force dans des processus aussi variés que l’équilibre, la pression artérielle, la construction osseuse et musculaire… Par exemple, la pesanteur guide un certain nombre de processus neuronaux. Elle est ressentie en permanence par des capteurs situés dans l’oreille interne ou au niveau des muscles. En impesanteur (Voir en bas de page), ces capteurs n’assurent plus leur rôle et c’est tout le centre de traitement de l’information qui se trouve perturbé, cela provoque même, pendant les premiers jours, le « mal de l’espace » (malaises, nausées…).

Dans l’espace, les astronautes sont à la fois acteurs et sujets des expériences. Toutes les observations scientifiques posent la question de la santé de l’Homme lors des séjours dans l’espace. Ces études sont nécessaires pour poursuivre l’exploration spatiale et envisager des missions plus ambitieuses et plus longues (par exemple vers Mars).

Parallèlement, les retombées issues de ces recherches trouvent des applications sur Terre et sont désormais incontournables pour l’amélioration de la santé. Mieux comprendre l’adaptation du vivant dans l’espace, c’est aussi mieux saisir le fonctionnement de l’organisme et de ses pathologies et ainsi répondre aux besoins des Hommes en matière de soins.

Aujourd’hui, certains appareils, tests ou procédures conçus pour l’espace et pour les cosmonautes sont utilisés dans les cabinets médicaux et les hôpitaux afin de parfaire les approches diagnostique et thérapeutique.

ANALYSER LES MOUVEMENTS

La posture est définie par l’arrangement ou la position relative de chaque partie du corps, un peu à l’image d’une pyramide de cubes. Elle a deux fonctions principales : l’équilibre et l’orientation du corps.
Pour contrôler la posture, le cerveau utilise les informations sensorielles visuelles (yeux), proprioceptives (muscles) et vestibulaires (oreilles internes). En impesanteur (Voir en bas de page), une partie de l’information vestibulaire disparaît, les informations proprioceptives sont altérées, car le corps ne pèse plus sur le sol, le capteur visuel devient alors la principale source de référence. Le contrôle de la posture se résume donc à celui de l’orientation, puisque la notion d’équilibre disparaît.

L’étude de la posture et du mouvement, par kinésigraphie, a largement bénéficié des recherches effectuées sur les cosmonautes. Un kinésigraphe analyse, grâce à un système vidéo, le mouvement en trois dimensions en étudiant les déplacements de cibles placées sur un sujet. Il est de plus en plus utilisé dans des spécialités aussi diversifiées que la neurologie, la gériatrie, la médecine du sport ou encore la rééducation fonctionnelle : par exemple, chez les sujets à haut risque de chute (comme les personnes âgées), des programmes d’entraînement spécifiques sont proposés en fonction de l’analyse posturale. Ce type d’approche est aussi largement utilisé par les concepteurs de jeux vidéo pour créer des personnages dotés de mouvements au plus proche de la réalité.

Toujours dans le domaine des neurosciences, la mission Spacelab 1, en 1983, a permis le développement d’un oculomètre (partenariat Cnes-CEA) qui filme les mouvements des yeux en lumière invisible dans le proche infrarouge. Un traitement d’image en temps réel permet la restitution du mouvement de l’oeil dans les trois axes de rotation à l’intérieur du globe de l’orbite. Plusieurs dizaines de ces systèmes ont été construits et sont utilisés pour évaluer les troubles de l’oculomotricité et les potentiels effets positifs des techniques de rééducation.
Dans un autre domaine, on utilise l’oculomètre pour analyser les mouvements des yeux sur une page internet par exemple, cela permet de repérer ce qui attire l’oeil en premier, comment il se déplace… et permet d’améliorer l’ergonomie.

ENTRETENIR L’ILLUSION DU MOUVEMENT

Les déplacements dans une station orbitale ne requièrent que peu d’efforts physiques. On observe une atrophie musculaire liée à un arrêt du dialogue nerf-muscle, et vice versa, associé à une moindre activité musculaire.

L’atrophie est surtout visible au niveau des membres inférieurs. Là encore, afin d’éviter une disparition trop importante de la masse musculaire et pour limiter la perte de la capacité à l’effort, les spationautes effectuent régulièrement des exercices physiques. Sur Terre, lorsqu’un membre est immobilisé pendant longtemps (par un plâtre par exemple), il souffre d’ankylose articulaire, c’est-à-dire qu’il perd sa capacité de mouvement, et doit alors subir une rééducation. Grâce aux études sur le rôle de la proprioception musculaire, la capacité du cerveau à connaître à tout instant la position du corps dans l’espace, faites sur les cosmonautes, on réussit à créer l’illusion du mouvement dans le cerveau, on trompe le cerveau en quelque sorte ! Ainsi on entretient la mémoire du mouvement du membre concerné.
Concrètement, on ménage des fenêtres dans le plâtre à hauteur des tendons musculaires et l’on applique plusieurs fois par semaine des stimulations vibratoires. Les puissantes sensations de mouvements entretiennent l’activité des récepteurs musculaires, des voies sensitives et des structures corticales chargées d’accueillir et de traiter ces messages.

JPEG - 44.9 ko
Os sain et os ostéoporotique (© Images de Scanco (μCT))

En impesanteur, les os se fragilisent, ils perdent en solidité. Une fois de retour sur Terre, les astronautes doivent attendre plus longtemps que la durée de leur mission pour retrouver la bonne santé de leurs os

L’os est un tissu vivant, il se remodèle en permanence : sa construction (l’ostéoblastie) compense sa destruction (l’ostéoclasie). Dans l’espace, les astronautes souffrent d’une perte de densité osseuse : l’ostéoporose « spatiale ». L’impesanteur réduit considérablement les contraintes mécaniques, comme les impacts du corps sur le sol (la marche, la course) dus à la gravité. Or ce sont ces mouvements qui semblent entretenir l’ostéoblastie. Sans cette stimulation, l’ostéoblastie est ralentie, alors que l’ostéoclasie se poursuit au même rythme… De plus, une fois de retour sur Terre, le délai de récupération de cette perte osseuse est supérieur à la durée du vol. Malgré les contre-mesures existantes, l’ostéoporose est un facteur fortement limitatif pour des voyages interplanétaires, surtout quand on sait qu’un voyage vers Mars pourrait durer jusqu’à trois ans !

SOIGNER L’OSTÉOPOROSE

Lors des longues missions en impesanteur les os des spationautes se dégradent dix fois plus vite que les patients souffrant d’ostéoporose sur Terre. C’est pourquoi, par exemple, le Cnes, en collaboration avec l’Institut polytechnique de Zurich, a largement contribué à la mise au point et au développement d’un tomodensitomètre portable à rayons X. C’est un appareil d’évaluation de la densité osseuse qui est commercialisé aujourd’hui par la société Scano. Il est utilisé pour évaluer les conséquences des phénomènes de déminéralisation osseuse, en particulier chez la femme après la ménopause.

CONTRÔLER LES RADIATIONS ET ASSISTER LE HANDICAP

Les radiations ionisantes sont dangereuses pour la santé. Lors des vols spatiaux, les cosmonautes y sont exposés, c’est pourquoi un compteur proportionnel (« Nausicaa »), appareil qui détecte ces radiations, a été développé à l’occasion des missions franco-soviétique/russe en 1988 et en 1992, et notamment pour être utilisé à bord de la station Mir. Sur Terre, il trouve des applications, par exemple dans le domaine de la médecine du travail : en aéronautique, à bord des vols transatlantiques, pour déterminer les nouvelles normes en matière de radiations auxquelles sont soumis les personnels navigants, et dans les centrales nucléaires afin de définir les zones à risques.
Enfin, le travail des spationautes, notamment lors des sorties dans l’espace, a nécessité la mise au point de technologies d’aide au travail et de robotique qui, dans certains cas, ont été valorisées en améliorant les outils d’aide aux handicapés.

Les exemples d’applications utilisées sur Terre issues des recherches pour l’espace ou pour l’Homme dans l’espace, sont nombreux. Les effets de cet environnement sur le corps humain sont tels qu’ils nécessitent des études pointues pour permettre les meilleures conditions de séjour et de retour. Les recherches sont donc nécessaires, mais elles sont aussi au cœur de l’avancée de la connaissance du vivant, de pathologies et de l’invention de nouveaux dispositifs.


Lexique

Impesanteur
Absence de pesanteur. L’impesanteur est l’un des principaux facteurs qui bouleversent la santé humaine dans l’espace. Retour au texte

En savoir plus

LIVRES

  • Güell A., « Satellites et santé publique », in Biologie et Santé.
  • Espace et éducation, coll. « Les actes de la Dgesco », CRDP de l’académie de Versailles.
  • « L’espace et la santé », in CnesMag, n° 35.
  • « Les satellites, à quoi ça sert ? », in TDC,n° 895.

SITES INTERNET