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crédit : bill ingals / nasa

La pesanteur terrestre est une contrainte qui a façonné l’architecture anatomique et fonctionnelle de notre système cardiovasculaire depuis des millions d’années. De nombreuses boucles de contrôle et de rétrocontrôle physiologiques permettent à ce système cardiovasculaire de s’adapter à de nombreuses contraintes pour maintenir la perfusion de nos organes de façon adéquate. Variation d’effort physique ou de température externe, passage de la position allongée à la position debout… Ces changements impliquent des mécanismes adaptatifs très fins et sensibles comme par exemple la mise en jeu de barorécepteurs.

Or, un être humain en impesanteur verra ces mécanismes de régulation progressivement moins sollicités. Son arbre cardiovasculaire change son point d’équilibre, s’adapte et devient un peu fainéant, étant libéré d’une force gravitaire qui avait tendance à s’opposer à son travail. Les parois de ses vaisseaux sanguins sont moins réactives, il perd un peu de volume plasmatique, sa contractilité cardiaque baisse un peu….

La problématique du retour sur Terre
Cette situation s’avère problématique notamment dans la perspective du retour sur Terre. Cette phase dite de « transition gravitaire » est dangereuse car les capacités d’adaptation cardiovasculaire de l’astronaute sont diminuées voire abolies. Or, c’est un véritable parcours du combattant qui l’attend lors de sa réentrée atmosphérique. Il va être soumis à des facteurs de charge élevés, parfois extrêmes en cas de rentrée non nominale (balistique), lui imposant un effort physique colossal. Cet astronaute pourra aussi théoriquement être amené à effectuer des activités éprouvantes en cas d’atterrissage d’urgence en milieu isolé (il faudrait alors s’extraire seul de la capsule sans l’aide d’un personnel spécialisé), ce qui poserai problème au vu de ses capacités à l’effort amoindries.

Au retour, les astronautes pourront ainsi expérimenter des symptômes d’intolérance à l’orthostatisme (lors du passage à la position debout) par simple effet de la pesanteur terrestre. La colonne sanguine est attirée par le sol mais le système cardiovasculaire présente des difficultés à mobiliser cette réserve dans les membres inférieurs et à l’éjecter vers le cerveau. Cela peut aller de petites sensations de vertiges à de véritables syncopes.

Ce danger est également aggravé par des facteurs supplémentaires : les astronautes subissent une diminution du volume sanguin circulant lors de la phase d’impesanteur, ainsi qu’une difficulté de la circulation cérébrale à se réguler pour maintenir une pression de perfusion constante.

Il est intéressant de noter que les mécanismes d’adaptation cardiovasculaire à la pesanteur peuvent disparaître très vite en vol spatial et donc gêner les astronautes même au retour de missions de courte durée : en septembre 2006, l’astronaute américaine Heidemarie Stefanyshyn-Piper avait ainsi subi un malaise devant les caméras à son retour de mission, après « seulement » douze jours passés à bord de la navette Atlantis (mission STS-115).

Retombées terrestres
La France possède de nombreuses équipes universitaires qui travaillent sur cette thématique. Nous pouvons citer par exemple les travaux du Professeur Normand de l’Université de Caen. Ces recherches possèdent de nombreux intérêts pour la médecine terrestre, où des situations analogues à celles que vivent les astronautes se rencontrent : patients alités lors de séjours hospitaliers prolongés ou hypotension orthostatique chez le sujet âgé responsable d’une forte morbidité (chutes, fractures, etc.).

Dans un prochain article, nous aborderont les différentes solutions et contre-mesures qu’implémentent les agences spatiales pour permettre au système cardiovasculaire des astronautes d’absorber la transition gravitaire.

Docteur Séamus Thierry
Groupe Hospitalier de Bretagne Sud
Space Medicine Group – European Society of Aerospace Medicine