Medecine-physiologie : Le fonctionnement du coeur et des poumons

Cardiocog

L'étude de la fonction cardiovasculaire, adaptation de l'appareil cardiorespiratoire à la microgravité, étude neurosensorielle (stress, performance cognitive et physiologique).

Un ensemble de quatre expériences vont s'intéresser à la fonction cardiaque et pulmonaire de l'être humain en microgravité, aux réactions physiologiques de l'astronaute durant sa mission dans l'espace.

Aspects pratiques:
Des mesures sont effectuées avant, pendant et après le vol. A bord de la station, elles sont réalisées à l'aide du Portapress, un gilet français équipé de système d'électrodes: il fut employé par l'astronaute Claudie Haigneré lors de la mission Andromède d'octobre 2001. Les enregistrements des mesures sont ramenés à bord du Soyouz.

[ Presentation Cardiocog ]

Rythme

Quel est l'état de l'astronaute après son retour sur Terre ? A l'issue d'un vol spatial même de courte durée (de l'ordre d'une semaine), l'astronaute manifeste ce qu'on appelle un état d'intolérance orthostatique, dit post-flight orthostatic intolerance", qui peut interférer avec ses fonctions physiologiques, voire provoquer une syncope, avec la reprise de contact avec la gravité terrestre. Ce phénomène est dû à la réadaptation du système cardiovasculaire qui vient de connaître la microgravité. Le rythme des battements du coeur augmente. Il s'agit de savoir comment le système nerveux régule la fonction cardiaque. Plusieurs expériences sur la régulation cardiaque ont été effectuées lors de vols paraboliques "zéro-g", que l’ESA organise avec l'Airbus A300 de Novespace. L'objectif est de comprendre les mécanismes qui provoquent des syncopes et les maladies cardiaques.

Respi

Comment le système cardio-pulmonaire s'adapte-t-il à l'état de microgravité ? Cette expérience se réfère à d'autres effectuées précédemment lors d'EuroMir 95 avec un vol spatial d'une demi-année à bord du complexe orbital Mir et au cours de la mission Neurolab/STS-90 d'une durée de deux semaines avec la navette spatiale. Le rythme cardiaque des astronautes connaît des modifications dans sa variabilité, qui sont sans doute dues aux difficultés qu'a l'astronaute de se maintenir debout au retour sur terre, à cause du phénomène d'intolérance orthostatique. On a constaté que le rythme cardiaque des astronautes qui avaient séjourné deux semaines dans l'espace montrait encore, quinze jours après leur mission, des différences par rapport aux valeurs d'avant le vol.

Les tests que Frank De Winne va effectuer consistent à mesurer le rythme cardiaque pendant des périodes de respiration régulière. Au sol, ces mesures sont effectuées avant et après avec des équipements plus complexes. Cette expérience servira à estimer le temps dont l'astronaute a besoin pour récupérer une fonction cardio-pulmonaire normale après son retour de l'espace.

Cogni-stress

Dans quelle mesure l'absence de gravité altère les performances supérieures de type cognitif, à savoir les fonctions de comprendre-décider-agir, vu que des facteurs de stress peuvent interférer avec la performance mentale ? Il s'agit d'évaluer l'impact de l'anxiété sur les processus cognitifs en les comparant au cours du vol et sur Terre. Ce niveau d'anxiété est mesuré en utilisant l'effet de Stroop, c'est-à-dire l'allongement des temps de réaction, à cause du contenu cognitif des stimuli. Les différentes tâches mentales à réaliser doivent faire la différence entre les processus automatiques et contrôlés.

Il sera possible de vérifier l'hypothèse selon laquelle un accroissement du stress affecte plus les processus contrôlés que les processus automatiques. On mettra en évidence comment la mémoire est affectée. La variabilité du rythme cardiaque et les arythmies respiratoires sera enregistrée par l'appareillage de cardioscience à bord de la station. Cet appareillage français, avec le gilet Portapress équipé de senseurs, a été utilisé précédemment par l'astronaute Claudie Haigneré lors de la mission Andromède.

Neurocog

L’étude neurosensorielle: Potentiels cérébraux d’attention dirigée dans un espace virtuel à 3 dimensions.

Comment l'absence de référence en état d'impesanteur affecte l'accomplissement de tâches cognitives ? On s'attend à ce que le potentiel d'aptitude, qui reflète la disponibilité au mouvement, et la composante tardive positive, qui reflète la relaxation mentale, présente des temps de réaction plus élevés. Une alternative à la référence motrice spatiale doit être élaborée pour la microgravité, ce qui implique un processus cognitif supplémentaire à chaque étape de mouvement. Frank De Winne doit se soumettre à une tâche virtuelle en 3D pour qu'on enregistre son potentiel d'aptitude et sa composante tardive positive. A nouveau, l'équipement français est employé.