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Survolant la Terre une fois toutes les 90 minutes à une distance de 431 km au-dessus de la surface de la planète, la Station spatiale internationale (ISS) offre un environnement idéal pour étudier les effets physiologiques des voyages dans l'espace. C'est assez loin pour faire l'expérience du vide de l'espace, mais assez proche pour livrer des fournitures et de l'équipement, et surtout, sa vitesse permet à l'équipage d'éviter en grande partie la gravité.

Mais des études sur des membres d'équipage de l'ISS retournant à la surface ont montré que les conditions d'apesanteur ont un effet profond sur leur corps, y compris leur vision. Depuis mars 2013, dans le cadre d'une étude prospective en cours sur la santé oculaire, l'équipage a augmenté le nombre de tests de diagnostic effectués à bord pour aider les scientifiques à mieux comprendre ce qui se passe avec leurs yeux.
En l'absence de protection de notre atmosphère dans le corps, l'ordre est perturbé sans suffisamment d'exercice, de nutrition et de radioprotection. Avec un entraînement insuffisant, la densité osseuse peut diminuer, ce qui peut finalement conduire à leur fragilité et à leur facilité de fracture. Sans pleine gravité, le corps n'a plus besoin d'efforts pour rester debout, ce qui entraîne une dégradation musculaire. Sans couvrir l'atmosphère terrestre, une exposition accrue se produit.

Changements en apesanteur

En 2005, après un long séjour dans l'espace, les astronautes ont signalé des problèmes de vision, notamment lors de l'arrêt de travail. La NASA a annoncé que 21 de ses astronautes avaient des problèmes de vision pendant ou après les missions, et 70% de tous les membres d'équipage pourraient avoir des problèmes. L'agence spatiale discute très sérieusement de cette question.
La liste des données cliniques comprend des cas d'œdème du disque, de scotomes, de taches de coton, de déformation de la couche choroïde, d'aplatissement de l'arrière de l'œil et de décalage hypermétropique - dans certains cas, le changement de réfraction était de 1,75D.

«Il s'agit actuellement du risque numéro un de la NASA pour le vol spatial humain de la NASA sur l'ISS», explique le Dr Christian Otto, médecin à l'Association of Universities for Space Research à Houston et chercheur en santé oculaire à la NASA.

Le Dr Otto a déclaré à Optometry Today: "Bien qu'aucune conséquence médicale à long terme n'ait été observée jusqu'à présent, la NASA utilise des ressources importantes pour comprendre et évaluer le problème et développer des contre-mesures - des moyens qui peuvent aider à sauver et à faciliter les futures missions spatiales à long terme."

Les tests de vision ont longtemps été effectués en tant que composant médical standard avant et après le vol des membres d'équipage. Mais pour augmenter son éventail de données de diagnostic disponibles, l'agence consacre de plus en plus de temps précieux à l'astronaute pour collecter des données précieuses.

Dans le cadre des tests de routine, la NASA effectue un examen numérique du fond d'œil, une tonométrie, une échographie oculaire et des mesures de longueur axiale. Avant et après le vol, le champ de vision, la capacité de réfraction de la lentille et l'IRM sont également vérifiés pour vérifier la pathologie neurologique ou les changements. L'équipage effectue six séries de tests en vol et une après son retour sur Terre, chacune comprenant un ensemble complet d'examens, puis ils sont répétés après un, trois, six et 12 mois.

Essais cliniques

En juin 2013, l'agence spatiale a renforcé son potentiel diagnostique en ajoutant la tomographie par cohérence optique (OCT) à l'arsenal de la station. Il est destiné à l'OCT spectrométrique de Heidelberg, qui permet de détecter les changements dans la rétine avec une épaisseur d'un seul micron. "[La NASA] était en train de prendre un appareil qui fournirait une qualité d'image extrêmement élevée et ferait des observations fiables", a déclaré Christopher Modi, directeur du programme clinique chez Heidelberg Engineering.

Le spectromètre a dû passer une série de tests, qui comprenaient une évaluation de sa capacité à résister aux vibrations subies par la station spatiale lors des manœuvres en orbite terrestre - forces qui sont capables de briser l'équipement en morceaux. Interrogé sur les améliorations et les modifications nécessaires pour assurer la «sécurité spatiale» du spectromètre, M. Modi a déclaré à Optometry Today: «Rien du tout. Il s'agit d'un outil d'inventaire tout de suite. »

L'envoi d'un tel équipement dans l'espace ne signifie pas un exploit, comme l'a expliqué le Dr Otto: «L'opinion publique selon laquelle il est facile de livrer des choses à une station spatiale n'est pas loin de la vérité.» Le clinicien a expliqué à Optometry Today que même une petite partie de l'équipement devrait fonctionner sur les systèmes d'alimentation électrique de la station et, surtout, devrait pouvoir travailler en toute sécurité et sans gravité.

"Le fait que cela ait fait partie des travaux prévus sur la station spatiale au cours des dernières années reflète la capacité ... de la NASA à comprendre qu'il s'agit d'un problème médical extrêmement important", a-t-il ajouté.

Des changements sont visibles dans les yeux de l'équipage, probablement en grande partie en raison du déplacement de fluide des jambes et du bas du corps vers la tête: sang, lymphe, liquide intercellulaire et liquide céphalo-rachidien (LCR). Cela peut être vu sur les visages gonflés des astronautes dans la période initiale de leur adaptation à la vie à bord d'une station spatiale.

Sur Terre, avec une gravité proche d'une valeur constante de 9,8 m / s2 (ou 1 g), une partie du LCR s'accumule dans la colonne vertébrale. Mais avec une gravité réduite en orbite terrestre basse, la réabsorption serait bloquée en raison du cisaillement des fluides, entraînant une accumulation de CSF dans l'espace sous-arachnoïdien autour du cerveau et du nerf optique. Un tel blocage peut augmenter la pression intracrânienne (ICP), provoquant une expansion de la gaine du nerf optique, et peut appuyer sur le dos de l'œil, ce qui a pour conséquence qu'une partie de l'équipe a un aplatissement du globe oculaire. La NASA est tellement préoccupée par la perspective de dommages à la vision de ses astronautes et les problèmes potentiels pour les futures missions habitées à longue distance qu'elle a lancé un programme pour étudier le risque de déficience visuelle et de pression intracrânienne (VIIP).

Alors que de nombreux changements sont temporaires avec une durée de vol de plusieurs mois, l'allongement de la durée d'un vol spatial signifie un risque accru de dommages prolongés ou permanents. Les cas d'œdème du fond du laser sont particulièrement préoccupants, car le gonflement peut finalement conduire à la privation de cellules d'oxygène. «Si cela continue pendant une période suffisamment longue, cela peut entraîner la mort des neurones», explique le Dr Otto. "Nous devons vérifier le champ de vision périphérique [de l'équipage], car une personne peut souvent ne pas remarquer de tels changements de vision jusqu'à ce qu'elle perde jusqu'à 50% de la vision périphérique."

Facteurs supplémentaires

Les informations reçues des PTOM ont déjà fait leurs preuves. Les données ont montré que certains changements, tels que l'épaississement de la rétine de la couche de fibres nerveuses, ne se produisent qu'après 10 jours de vol. Fait intéressant, les données de tonométrie montrent que la pression intraoculaire (PIO) continue d'être maintenue dans les paramètres physiologiques normaux (8-22 mmHg). Cependant, à long terme, la différence entre les pressions à l'intérieur du crâne et à l'intérieur de l'œil peut augmenter le risque de conditions comme le glaucome (il s'agit notamment de cas d'hypertension intracrânienne idiopathique).

Cette année, les astronautes élargiront encore leurs limites physiologiques. À partir de mars, l'astronaute russe et l'astronaute américain partiront pour un vol de 12 mois. Bien que ce ne soit pas le vol le plus long de l'histoire de l'espace - sa réalisation appartient au cosmonaute russe Valery Polyakov, qui a vécu 437 jours à la station spatiale Mir - ce sera le vol habité le plus long des 15 ans d'histoire de la Station spatiale internationale. Mission de contrôle; préparation pour des missions habitées plus longues avec l'un des objectifs immédiats d'un voyage de deux ans avec un petit voyage vers Mars et retour. Pour le Dr Otto et d'autres scientifiques du projet, cela donne l'occasion de recueillir plus de données sur les changements oculaires.

Les équipes de santé de la NASA tiennent également compte d'autres facteurs de risque VIIP, comme la forte concentration de CO2 à bord de l'ISS. Alors qu'il est encore dans les conditions d'une activité professionnelle, le niveau de ce gaz peut être dix fois supérieur à celui qui a lieu à la surface de la Terre. Un tel gaz est un puissant vasodilatateur et joue son propre rôle dans le mouvement des fluides en dilatant les vaisseaux sanguins et en augmentant le flux sanguin vers le cerveau.

L'élasticité des vaisseaux sanguins de l'équipage peut être un facteur important, et c'est un autre domaine de recherche pour la NASA. Les personnes ayant des vaisseaux plus flexibles peuvent mieux adapter le volume veineux de sang, où 80% de son volume total peut être. La présence de vaisseaux plus élastiques signifie que plus de sang peut être placé dans les zones intestinales et thoraciques, comme sur Terre, qui peuvent résister à l'écoulement du sang vers la tête sans gravité.

Autres indicateurs

La lutte contre les effets de la gravité zéro est un domaine clé de la recherche de la NASA. L'équipe de la station spatiale doit passer deux heures par jour pour résister aux effets physiologiques du travail dans l'espace. Cela comprend les exercices aérobies (à l'aide d'un tapis roulant et d'un vélo d'exercice spécialement conçus) et les exercices anaérobies, tels que l'haltérophilie et d'autres exercices de force. Bien que ces exercices soient cruciaux dans la lutte contre la fragilité osseuse et la perte musculaire, ces charges d'entraînement peuvent aggraver les problèmes oculaires en augmentant le flux sanguin vers la tête et en augmentant encore la pression.
L'équipe explore actuellement un certain nombre de contre-mesures potentielles pour atténuer les effets de l'apesanteur sur les yeux.

L'un des dispositifs de classe mécanique prometteurs pour de telles contre-mesures est le dispositif de génération de pression négative. Décrit par le Dr Otto comme «comme le pantalon Michelin Man», les appareils créent une pression négative autour des jambes, qui aspire le sang du haut du corps vers les jambes. Bien que ces dispositifs soient prometteurs, ils peuvent être encombrants et inadaptés aux membres d'équipage pendant le travail à la station spatiale. Mais ils peuvent être conçus pour être portés sur les membres d'équipage pendant leur sommeil. L'Agence spatiale russe dispose de deux appareils; Vanneau costume, qui aspire le sang dans les jambes; et Bracelet, un garrot qui fonctionne selon un principe similaire, préservant la quantité de sang dans les jambes en bloquant partiellement le flux veineux, et non par aspiration,qui s'est avéré efficace dans l'étude de l'utilisation à court terme.

Les médicaments peuvent offrir des contre-mesures supplémentaires. L'administration de médicaments simples pour réguler la pression artérielle peut réduire l'hypertension, ou peut finalement être combinée avec des méthodes mécaniques. Cependant, une plus grande opposition peut être obtenue par gravité artificielle sur une station spatiale ou tout engin spatial conçu pour un vol longue distance. "C'est ce que la NASA a considéré dans le passé et ce qu'elle continue de considérer comme important pour la viabilité des futures missions", a déclaré le Dr Otto.

Les astronautes devraient commencer l'expérience de mesure du mouvement des fluides en mars, ce qui devrait éclairer davantage la relation entre le mouvement des fluides, l'hypertension intracrânienne et les changements oculaires - reliant potentiellement tous les fils ensemble. "C'est très intéressant", a déclaré le Dr Otto, "c'est la première fois que la NASA collabore avec des collègues russes pour mener conjointement une expérience de cette ampleur dans ce domaine des soins de santé à la Station spatiale internationale. C'est phénoménal."

Les connaissances acquises grâce à de tels projets ont le potentiel de retourner dans la pratique clinique. L'étude de la biomécanique de l'œil dans de telles conditions uniques peut fournir des informations sur les technologies potentielles qui bénéficieront à la santé des yeux sur Terre. «Au fur et à mesure que nous en apprenons, il présente des avantages directs dans la lutte contre les maladies terrestres telles que le glaucome», explique le Dr Otto. Le scientifique principal a déclaré à Optometry Today: "Chaque fois que vous examinez un problème dans un nouveau contexte, en essayant d'obtenir plus d'informations, cela vous aide également à mieux comprendre votre propre problème."

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