Ce qui fait l’objet de recherches à Planica aujourd’hui pourrait décider de ce que feront les premiers astronautes lors du long voyage vers Mars. Le corps humain est extrêmement flexible, mais tous les changements ne sont pas en sa faveur. En apesanteur, il perd les fonctions importantes dont il a besoin lors du retour sur terre ferme.
« Autrefois, en Slovénie, nous ne faisions que suivre de loin les entreprises spatiales, mais maintenant nous sommes des acteurs, en fait des acteurs très importants, de la recherche spatiale dans divers domaines », rappelle le prof. dr. Igor Mekjavic, directeur du Laboratoire de physiologie gravitationnelle de l’Institut Jožef Stefan. Leur annonce pour le poste dans lequel se trouveront les candidats sélectionnés a fait couler beaucoup d’encre ces derniers jours. Il s’agit d’une étude dite de « repos au lit », qui fait partie d’une recherche européenne plus large sur la façon de s’assurer que les astronautes sont en bonne santé pendant les voyages spatiaux et qu’ils reviennent également sur Terre en bonne santé. L’étude couvre diverses stratégies d’exercice utilisant une centrifugeuse humaine pour créer une gravité artificielle, combinée à un régime alimentaire et à des habitudes de sommeil pour maintenir des muscles et des os sains et un système cardiovasculaire normal.
Le laboratoire Planiška a acquis la centrifugeuse à l’automne 2021, devenant ainsi l’une des trois seules institutions dans lesquelles l’Agence spatiale européenne (ESA) étudie s’il serait judicieux d’équiper les engins spatiaux et les habitats sur la Lune et Mars d’un tel appareil. Deux autres laboratoires disposant de ce type d’appareil se trouvent à Toulouse en France et à Cologne en Allemagne.
Igor Mekjavić dit que l’étude sur l’alitement devrait commencer en septembre. PHOTO: Jože Suhadolnik
« Pour le voyage du premier homme sur la lune, il a fallu beaucoup de préparatifs pour assurer la santé de l’équipage, et il en va de même pour le séjour sur la Station spatiale internationale. Le voyage dans l’espace n’est plus seulement une aventure, c’est un travail , et la sécurité au travail doit être assurée. Nous sommes maintenant dans une nouvelle phase du voyage spatial. Bien que nous ne sachions pas encore exactement quand les gens visiteront Mars pour la première fois, cela peut être dans dix, 20 ou même 30 ans, mais il est nécessaire de vérifier chaque détail », déclare le professeur Mekjavić et ajoute : « En même temps, l’Esa garantit que cette recherche n’est pas seulement destinée à une poignée d’astronautes, mais que ces connaissances sont également largement applicables à tous. nous qui ne quitterons jamais cette planète. »
La recherche a d’abord été préparée au laboratoire de physiologie gravitationnelle Stratégies d’entraînement pour un voyage sur Marsqui sera testé sur des volontaires dans le cadre de la recherche Effet de l’exercice de vibration pendant l’inactivité hypoxique. Ce type de recherche sur l’inactivité prolongée et/ou l’hypoxie est menée par l’IJS depuis 2001, cette fois en y ajoutant l’exercice en centrifugeuse.
« Notre recherche et d’autres visaient à trouver des réponses à la façon dont l’inactivité ou la vie en apesanteur affecte le corps humain. Les changements dans le corps des astronautes dans l’espace sont similaires aux changements chez les personnes inactives sur Terre – par exemple, les patients. Même autrement, nous avons un style de vie inactif, car nous passons la majeure partie de la journée assis et allongés. Dans nos recherches, bien sûr, nous contrôlons précisément cette inactivité avec le modèle du « repos au lit », c’est-à-dire le repos au lit, lorsque nous surveillons constamment la façon dont le le corps change », explique Mekjavić.
« En fait, j’aurais dû utiliser le mot adaptation ou ajustement. Le corps humain s’adapte relativement rapidement aux nouvelles circonstances. Lorsque les alpinistes se préparent à des expéditions en haute altitude, ils s’y adaptent soit dans des camps de base, soit, par exemple, lors d’un entraînement hypoxique ici même à Planica. Si les athlètes vont aux Jeux Olympiques dans une ville où les températures et l’humidité sont élevées, ils doivent se préparer ou s’acclimater à la chaleur. Que ce soit par la formation ou naturellement, une personne essaie toujours de s’adapter à l’environnement afin que cela n’affecte pas sa capacité à travailler ou à fonctionner de manière optimale. »
Que ce soit par la formation ou naturellement, une personne essaie toujours de s’adapter à l’environnement afin que cela n’affecte pas sa capacité à travailler ou à fonctionner de manière optimale.
Igor Mekjavic
Le corps s’habitue aussi à l’apesanteur, ce qui n’est pas bon, poursuit le meilleur chercheur slovène. « Ils n’ont plus besoin de muscles là-bas. Il n’est plus nécessaire non plus que les os soient aussi solides que sur Terre. Le fonctionnement du système cardiovasculaire change. Ces ajustements sont négatifs lorsque l’astronaute revient sur Terre, où les lois de la gravité s’appliquent à nouveau. Sur la Station spatiale internationale, ils ont une pléthore d’équipements d’exercice pour garder leur corps en bonne santé. Il s’avère que l’exercice est efficace, mais pas suffisant. » il appartient toujours au cosmonaute russe aujourd’hui décédé Valery Polyakov , qui a passé 437 jours sur la station russe Mir en 1994 et 1995).
« Nous devions penser à quelque chose de nouveau, et nous revenons donc à l’idée presque centenaire d’Herman Potočnik Noordung de créer une gravité artificielle sur les stations spatiales. Il a imaginé une station ronde qui tourne et crée de la gravité. Nous’ Nous n’en sommes pas encore là. Cependant, l’Esa a mis au point des centrifugeuses avec un manche court, ce qui signifie que le manche fait un peu plus de deux mètres de long. Avec la centrifugation, on peut créer une gravité encore plus grande aux pieds que sur Terre. exercice à cela », explique-t-il.
Trois versions de la même étude
L’étude est menée par les trois laboratoires de centrifugation européens. En Allemagne (DLR), ils ont déjà réalisé une étude dans laquelle des sujets étaient exposés chaque jour à la gravité artificielle, plus précisément, ils étaient centrifugés sur une centrifugeuse pendant une demi-heure par jour. Une expérience est actuellement en cours en France (Institut Medes) où les sujets font également du vélo pendant qu’ils sont dans la centrifugeuse. À Planica, la centrifugation dans un environnement hypoxique sera complétée par des exercices de vibration, qui stimulent les muscles et les os, et les sujets effectueront également des squats. Selon Mekjavić, les volontaires seront divisés en trois groupes, un groupe s’allongera simplement, le second s’exercera sur la centrifugeuse et le troisième s’exercera sans gravité artificielle, comme sur la centrifugeuse, mais allongé et sur le appareil que nous avons développé en Slovénie dans ce but précis.
« En Allemagne, la centrifugation passive a été évaluée. Il a été démontré que la création de gravité artificielle aide à contrer les effets adaptatifs négatifs, mais une simple rotation passive pendant une demi-heure par jour ne suffit pas. En France, l’ergométrie cycliste, qui est considérée comme un exercice aérobie, a été Nous avons été chargés de vérifier l’efficacité de l’exercice, qui vise à maintenir la force musculaire. Notre centrifugeuse est donc équipée d’une plaque vibrante, qui provoque une activation musculaire supplémentaire par vibration et stimule les os pour prévenir perte de masse osseuse. »
Les expériences sont les mêmes dans les trois pays, elles ne diffèrent que par la méthode de formation. C’est la seule façon pour eux de comparer et d’évaluer les résultats en conséquence. « Comme pour un exercice normal, si nous voulons nous améliorer, nous devons augmenter soit le nombre de répétitions, soit la charge. »
Sur la photo, l’astronaute de l’Esa Samantha Cristoforetti PHOTO : Esa/ Reuters
Dans le laboratoire alpin, ils ajouteront un environnement hypoxique à l’exercice, c’est-à-dire qu’ils recréeront des conditions similaires à celles de la haute montagne, où il y a moins d’oxygène. « Nous avons déjà installé une unité hypoxique au Centre olympique de Planica en 2007. Nous pouvons simuler des conditions de haute altitude jusqu’à environ 4 000 mètres au-dessus du niveau de la mer. »
Pourquoi est-ce important? « Les astronautes travaillent également à l’extérieur de la station spatiale, où il y a une pression normale. Ensuite, ils passent d’une pression normale, comme, par exemple, ici à Ljubljana, au vide. La préparation de la sortie prend quatre heures pour créer une pression plus basse dans le combinaison spatiale, similaire à celle du mont Everest, tout en respirant de l’oxygène pur. La pression est ainsi abaissée d’une atmosphère à un tiers de l’atmosphère lentement, de sorte que des bulles d’azote ne se forment pas dans le sang, cela s’apparente à la décompression en plongée. les sorties sont peu fréquentes, une fois par mois, mais sur la Lune et sur Mars, les sorties de l’habitat se feraient tous les jours, ce serait donc problématique si chaque astronaute perdait quatre heures par jour dans ce long processus. À l’Esa et à la NASA, ils pensent que le les futurs habitats auraient une pression négative, mais ils ajouteraient suffisamment d’oxygène pour que ce ne soit pas dangereux en raison d’un incendie.Nous avons donc convenu avec l’Esa, car nous avons une grande expérience de la recherche hypoxique, de simuler une altitude d’environ 4 000 mètres sur la centrifugeuse . »
Le protocole de recherche, dirigé principalement par l’Esa, doit également être approuvé par la Commission d’éthique médicale du ministère de la Santé de la République de Slovénie, poursuit l’interviewé. La recherche sera présentée plusieurs fois et très précisément à toutes les parties intéressées. Ceux qui seront sélectionnés viendront à Planica deux semaines avant le début de la recherche, ils y habiteront et durant ces deux semaines participeront à diverses mesures afin que les chercheurs puissent s’informer sur le fonctionnement de leurs muscles et de leur système cardiovasculaire. La recherche durera 60 jours, après quoi toutes les mesures seront répétées. Deux fois chacun pour 15 jours de test et 60 jours de recherche, soit un total de 90 jours de leur participation.
Nourriture et sommeil
Pendant ce temps, toutes les fonctions du corps seront étroitement surveillées, bien sûr la nutrition et le sommeil seront parmi les plus importants. « Les nutritionnistes travaillent avec nous, nous allons peser les participants tous les jours et vérifier la composition corporelle toutes les semaines. Nous ne voulons pas augmenter la proportion de graisse au détriment d’une mauvaise alimentation. Nous allons également nous entraider avec la plateforme ouverte pour nutrition clinique (opkp.si), développé par Barbara Korousić-Seljak. Avec ce programme, nous avons déjà dans le passé déterminé le régime alimentaire de chaque candidat. Dans tous les cas, la nourriture doit être bonne, car pour une personne à mobilité réduite, la nourriture peut être la seule vraie joie de la journée », s’amuse le professeur. Mekjavic. Ils peuvent certainement s’attendre à des changements dans leur sommeil également. « Chaque alpiniste vous dirait qu’il ne pouvait pas (bien) dormir ou que son sommeil était perturbé lors des expéditions en haute montagne. Nous aurons aussi l’effet de l’hypoxie, nous surveillerons son impact. Le fait est que si le sommeil est mauvais, il nous affecte, notre humeur, la même chose avec l’alimentation. Nous devons relier toutes les circonstances et déterminer la co-influence.
La variabilité individuelle est également très importante pour l’Esa, ajoute le chercheur de l’IJS. « Le cours de l’adaptation est légèrement différent pour chaque individu. Certains perdent de la masse musculaire plus rapidement que d’autres. Au cours des 35 jours de « repos au lit », certains ont perdu cinq à sept, d’autres 12 à 15 % de leur masse musculaire. Il y avait aussi des différences dans le fonctionnement du système cardiovasculaire. Les agences spatiales préféreraient, bien sûr, recruter des astronautes avec un minimum de Il pourrait être possible de les identifier par l’analyse génétique, mais pour l’instant c’est encore une question d’avenir. Mais c’est aussi d’une importance clinique, on parle de plus en plus de médecine personnalisée.
Seuls les hommes en bonne santé âgés de 18 à 45 ans participent à l’étude dans les trois pays. « C’est l’ordre établi par l’Esa. Nous aimerions certainement pouvoir continuer des études auxquelles participeraient des femmes, dans des recherches passées elles ont déjà été incluses. En termes d’âge, c’est comme ça : si les premiers astronautes étaient de jeunes gars, généralement des pilotes militaires, maintenant les astronautes sont des scientifiques ou des ingénieurs d’âge moyen. » Les volontaires pourront choisir ce qu’ils feront dans le programme de formation autrement chargé. , des examens, de la kinésithérapie et de la rééducation le reste du temps. « Il faudra qu’ils nous le disent, il faut bien qu’ils y réfléchissent avant de venir nous voir. Dans le passé, certains jouaient de la guitare, d’autres rédigeaient un mémoire de maîtrise ou apprenaient la programmation. Nous voulons rendre leur séjour aussi agréable que possible, c’est pourquoi nous avons également organisé des soirées cinéma et des événements sociaux similaires dans le passé », explique le professeur Igor Mekjavic.
Ils veulent commencer leurs études à Planica cette année. « La conclusion de la recherche apportera des réponses quant à savoir si la gravité artificielle est critique ou non, si l’exercice de vibration est meilleur que l’ergométrie cycliste, comment l’exercice augmente la dépense énergétique et quel type de nutrition nous devons fournir, etc. » et d’autres chercheurs.
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