Problématiques humaines dans l'espace

Analyse des Problématiques Physiologiques et Psychologiques des Vols Spatiaux Habités d'après la Littérature Grise

I. Introduction

Aperçu de l'adaptation humaine au vol spatial

L'exploration spatiale habitée représente l'une des plus grandes entreprises de l'humanité, repoussant les frontières de la connaissance et de la capacité technologique. Cependant, l'environnement spatial présente un ensemble unique et redoutable de défis pour le corps et l'esprit humains. L'adaptation à des facteurs tels que la microgravité, l'exposition aux rayonnements cosmiques, l'isolement social, le confinement dans des habitats restreints et la distance de la Terre déclenche une cascade de réponses physiologiques et psychologiques complexes.1 Comprendre ces adaptations est essentiel non seulement pour assurer la santé, la sécurité et la performance des astronautes lors des missions actuelles en orbite terrestre basse (LEO), mais aussi pour permettre de futures missions d'exploration de longue durée vers la Lune, Mars et au-delà.3 Les systèmes physiologiques, y compris les systèmes cardiovasculaire, musculo-squelettique, neurovestibulaire, immunitaire et visuel, subissent des changements importants en réponse à l'absence de gravité et à d'autres facteurs de stress spatiaux.1 Simultanément, les astronautes sont confrontés à des défis psychologiques liés au stress, à la dynamique interpersonnelle, à la charge de travail, aux troubles du sommeil et à la nécessité de maintenir des performances cognitives optimales dans des conditions exigeantes.1

Le rôle de la littérature grise

Alors que la littérature scientifique évaluée par les pairs constitue la base de la compréhension biomédicale, la littérature grise joue un rôle distinct et important dans le domaine des vols spatiaux habités. Définie largement comme l'information produite en dehors des canaux d'édition commerciaux traditionnels par des entités gouvernementales, universitaires ou industrielles, la littérature grise englobe une variété de types de documents tels que les rapports techniques, les documents de conférence, les thèses et les documents internes des agences.6 Ces sources fournissent souvent des informations opportunes, très détaillées ou spécifiques au contexte qui pourraient ne pas être immédiatement disponibles dans les revues à comité de lecture.8 Dans le domaine des vols spatiaux, où les agences comme la NASA et l'ESA sont les principaux acteurs, leurs rapports internes, leurs documents de planification de mission et leurs présentations de conférence constituent une source précieuse de données opérationnelles, de résultats de recherche préliminaires et d'évaluations des risques.6 Ce rapport s'appuie spécifiquement sur un corpus de documents assimilables à la littérature grise pour analyser les défis physiologiques et psychologiques rencontrés par les humains dans l'espace.

Objectif et structure du rapport

L'objectif principal de ce rapport est de fournir une analyse approfondie des problématiques physiologiques et psychologiques majeures pour les humains dans l'espace, ainsi que des contre-mesures potentielles, en se basant exclusivement sur les informations contenues dans la littérature grise fournie. Le rapport commence par définir et caractériser la littérature grise pertinente au vol spatial habité, en identifiant les principaux types de documents et les référentiels clés. Il examine ensuite de manière exhaustive les défis physiologiques documentés, notamment le déconditionnement cardiovasculaire, la perte de densité osseuse, l'atrophie musculaire, le mal de l'adaptation à l'espace, la redistribution des fluides, les effets des radiations, les altérations de la vision et les modifications du système immunitaire. Par la suite, le rapport explore les défis psychologiques, y compris le stress lié à l'isolement et au confinement, les conflits interpersonnels, les altérations cognitives, les troubles du sommeil et les problèmes affectifs. Une section est consacrée à l'examen des interactions potentielles entre les facteurs physiologiques et psychologiques. Le rapport synthétise ensuite ces résultats, identifie les contre-mesures mentionnées dans la littérature grise et conclut par une évaluation critique des limites inhérentes à une analyse fondée uniquement sur ce type de littérature.

II. Définition et Localisation de la Littérature Grise dans le Domaine des Vols Spatiaux Habités

Définition de la littérature grise

La littérature grise, terme entré en usage courant dans les années 1970 10, désigne l'ensemble des documents produits par diverses organisations – gouvernementales, administratives, universitaires, de recherche, commerciales ou industrielles – qui ne sont pas diffusés par les circuits d'édition et de distribution commerciaux classiques.6 Elle englobe des documents dactylographiés, imprimés ou numériques, passés et présents.6

Plusieurs caractéristiques clés définissent la littérature grise, telles qu'elles ressortent des sources analysées :

• Audience Restreinte et Diffusion Limitée : Elle est souvent destinée à un public spécifique ou restreint et diffusée en dehors des circuits commerciaux, parfois en nombre limité d'exemplaires.6
  
• Diversité des Auteurs et Formats : Les auteurs et les lieux de production sont très variés (institutions, organisations, individus), tout comme les formats (rapports, actes, thèses, notes, etc.).6
  
• Caractère Temporel : Elle répond souvent à une demande, un événement ou un problème précis et peut avoir un caractère "provisoire".6 Cependant, grâce aux archives et à la numérisation, ces documents restent souvent accessibles sur le long terme.6
  
• Accessibilité Variable : Bien que l'ère numérique ait facilité l'accès 6, la localisation et l'obtention de la littérature grise peuvent être difficiles en raison de la multiplicité des sources et de l'absence de contrôle bibliographique centralisé.9 Sa production est difficile à quantifier.6
  
• Absence (généralement) d'Évaluation par les Pairs : Contrairement aux articles de revues scientifiques ("littérature blanche"), la littérature grise n'est généralement pas soumise à une évaluation formelle par les pairs, bien qu'une évaluation interne ou un contrôle qualité puisse exister.9 Cela peut susciter des questions sur la légitimité ou la fiabilité de son contenu par rapport aux publications traditionnelles.12
  
• Potentiel de Biais : Le contenu peut refléter le point de vue ou les intérêts de l'institution productrice.6 Cependant, elle peut aussi réduire le biais de publication positive (tendance à publier préférentiellement les résultats positifs) en incluant des études aux résultats négatifs ou non concluants.8
  
• Actualité : Elle contient souvent des informations plus récentes ou émergentes que la littérature publiée, car elle échappe aux délais du processus éditorial.8
  

Des synonymes tels que littérature "souterraine", "fugitive", "invisible" ou "cachée" sont parfois utilisés.11

Types pertinents pour le vol spatial habité

Dans le contexte spécifique des vols spatiaux habités, plusieurs types de littérature grise sont particulièrement pertinents et sont mentionnés dans les documents de référence :

• Rapports Techniques et de Recherche : Documents détaillant les résultats de recherches, d'études ou de développements techniques, souvent produits par des agences spatiales (NASA, ESA) ou leurs contractants.7
  
• Actes et Communications de Conférences : Présentations et articles issus de congrès scientifiques et techniques majeurs dans le domaine aérospatial et de la médecine spatiale (par ex., International Astronautical Congress - IAC, Aerospace Medical Association - AsMA, Humans in Space Symposium - HIS).7
  
• Thèses et Mémoires : Travaux de recherche de niveau supérieur (doctorat, master).7
  
• Documents Internes d'Agences : Rapports de réunion, notes techniques, documents de planification, normes, lignes directrices.6
  
• Prépublications : Versions d'articles avant l'évaluation par les pairs ou la publication formelle.9
  
• Données d'Essais Cliniques et Registres : Informations sur les essais en cours ou non publiés.8
  
• Brevets et Normes : Documents techniques spécifiques.7
  

Principaux Référentiels et Points d'Accès

Plusieurs référentiels et points d'accès sont mentionnés comme hébergeant de la littérature grise pertinente pour les vols spatiaux habités :

• NASA Technical Reports Server (NTRS) : Il s'agit d'une ressource essentielle donnant accès à la littérature scientifique et technique de la NASA et de son prédécesseur, le NACA (National Advisory Committee for Aeronautics).19 Il intègre des collections remontant à 1915 et couvre un large éventail de documents aérospatiaux, y compris des rapports techniques, des articles de conférence, des brevets, des images et des vidéos.124 Le NTRS est accessible au public et vise à diffuser les résultats de la recherche financée par la NASA.20 Il est indexé par des bases de données universitaires et est compatible avec le protocole OAI-PMH pour la collecte de métadonnées.124 Historiquement, la recherche pouvait être limitée aux métadonnées plutôt qu'au texte intégral.87
  
• Archives et Portails de Publications de l'ESA : L'Agence Spatiale Européenne (ESA) maintient également divers systèmes d'archives et de publications. Cela inclut des bases de données de publications consultables 115, des archives historiques (souvent gérées en collaboration avec les Archives Historiques de l'Union Européenne - HAEU) couvrant l'ESA et ses prédécesseurs (ESRO, ELDO) 117, des séries de publications spécifiques comme les "Special Publications" (SP) ou les "ESA F folders" 117, des rapports techniques 23, et des archives de données de mission (par exemple, Cluster Science Archive, Earth Online pour l'observation de la Terre, Third Party Missions - TPM).114 L'ESA propose également un programme de visiteurs pour la recherche archivistique.130
  
• Bases de Données et Actes de Conférences :
  
• International Astronautical Congress (IAC) : Géré par la Fédération Internationale d'Astronautique (IAF), l'IAC est un congrès majeur. L'IAF maintient une archive numérique contenant les communications techniques présentées lors des IAC (accessibles gratuitement aux membres de l'IAF, payantes pour les autres), ainsi que les programmes et les résumés ("Highlights").91 Les actes couvrent divers domaines, y compris la science, la technologie et les aspects sociétaux.94 Les actes sont également indexés comme une série de publications.93
  
• Aerospace Medical Association (AsMA) : L'AsMA publie la revue Aerospace Medicine and Human Performance (anciennement Aviation, Space, and Environmental Medicine), une revue mensuelle évaluée par les pairs mais dont l'accès aux archives peut être considéré comme pertinent dans le contexte de la recherche de littérature complète.133 Les présentations et actes de ses réunions scientifiques annuelles constituent également une source de littérature grise.89
  
• Humans in Space (HIS) Symposium (IAA) : Organisé sous l'égide de l'Académie Internationale d'Astronautique (IAA) et des agences spatiales, ce symposium est une plateforme clé pour les questions biomédicales et psychologiques du vol spatial habité.95 Les programmes et appels à communications sont des exemples de littérature grise 95, et les communications peuvent être trouvées dans les archives de l'IAA ou d'autres bases de données de conférences.96
  
• Autres Conférences Spécifiques : Des conférences comme celles de la SOFRAMAS (Société Francophone de Médecine Aérospatiale), l'ICAM (International Congress of Aerospace Medicine), ou les EMAM (Entretiens de Médecine Aérospatiale de Megève) génèrent des actes et présentations.89
  
• Autres Sources et Outils : Des bases de données comme OpenGrey (anciennement OpenSIGLE, pour les rapports et thèses européens jusqu'en 2005) 7, OSTI (rapports scientifiques du Département de l'Énergie des États-Unis) 88, BASE (moteur de recherche académique moissonnant des ressources en libre accès, y compris de la littérature grise) 8, SSRN (prépublications et rapports, notamment en sciences sociales) 8, les sites web gouvernementaux et institutionnels 8, les dépôts institutionnels des universités et centres de recherche 8, et les registres d'essais cliniques 8 sont également cités comme des lieux potentiels pour trouver de la littérature grise pertinente.
  

La nature même de la littérature grise, avec sa production décentralisée et ses canaux de diffusion non standardisés, signifie que sa recherche exhaustive est intrinsèquement difficile. Les documents pertinents peuvent être dispersés dans de nombreux référentiels gérés par différentes agences, organisations ou institutions.6 Alors que les portails numériques comme NTRS ou les archives de l'ESA ont amélioré l'accessibilité par rapport aux documents papier historiques 6, la découverte et la récupération systématiques de tous les rapports techniques pertinents, des actes de conférences plus anciens ou des documents internes spécifiques nécessitent souvent une connaissance approfondie des sources potentielles et des stratégies de recherche adaptées à chaque plateforme.8 Cette fragmentation contraste avec l'indexation plus centralisée de la littérature évaluée par les pairs et constitue un défi méthodologique majeur pour les chercheurs qui s'appuient fortement sur la littérature grise.

Un autre aspect important révélé par l'examen des sources de littérature grise est sa dimension temporelle. Les référentiels comme NTRS et les archives de l'ESA contiennent des documents historiques remontant aux débuts de l'ère spatiale (par exemple, les rapports NACA à partir de 1915 ou les documents des organisations précurseurs de l'ESA comme l'ESRO et l'ELDO).19 Cette profondeur historique permet de retracer l'évolution de la compréhension des défis physiologiques et psychologiques au fil du temps.6 Les rapports techniques et les communications de conférence capturent souvent l'état des connaissances, les hypothèses dominantes et les contre-mesures envisagées à des moments précis du développement des programmes spatiaux.6 Par conséquent, l'utilisation de la littérature grise offre une perspective longitudinale précieuse mais exige également une contextualisation minutieuse des informations, en tenant compte des connaissances, des technologies et des paradigmes prévalant à l'époque de la production de chaque document.

Tableau 1 : Principaux Référentiels de Littérature Grise pour la Recherche sur les Vols Spatiaux Habités (mentionnés dans les sources fournies)

III. Problématiques Physiologiques Documentées dans la Littérature Grise

L'environnement spatial, caractérisé principalement par la microgravité et l'exposition aux radiations, induit une série d'adaptations physiologiques chez les astronautes. La littérature grise, notamment les rapports techniques de la NASA et les communications de conférences spécialisées, documente abondamment ces défis.

A. Déconditionnement Cardiovasculaire

Phénomène : L'un des effets les mieux documentés de l'exposition à la microgravité est le déconditionnement du système cardiovasculaire.26 Ce phénomène se manifeste de manière aiguë dès le retour sur Terre (ou lors de simulations comme le lever après un alitement prolongé) par une intolérance orthostatique, c'est-à-dire une difficulté à maintenir une pression artérielle adéquate en position debout.25 Les symptômes incluent une augmentation de la fréquence cardiaque (tachycardie), une baisse de la pression artérielle (hypotension) pouvant aller jusqu'à la syncope, et une capacité d'exercice réduite.24 Ces changements adaptatifs commencent très rapidement après l'entrée en microgravité, avec des décréments mesurables en quelques jours.24 La sévérité du déconditionnement varie considérablement entre les individus, influencée par des facteurs tels que le sexe, l'âge, la durée de la mission, le niveau de forme physique initial et les environnements gravitationnels spécifiques rencontrés.24 Des perturbations du rythme cardiaque lors d'activités extravéhiculaires (EVA) ont également été rapportées comme une préoccupation.25 L'intolérance orthostatique post-vol a affecté un pourcentage significatif des astronautes des navettes spatiales américaines.25

Mécanismes : La cause fondamentale du déconditionnement cardiovasculaire est largement attribuée à l'adaptation à l'apesanteur.26 La disparition des gradients de pression hydrostatique habituels, induits par la gravité terrestre, provoque un déplacement quasi immédiat des fluides corporels (sang et liquide interstitiel) des membres inférieurs vers la partie supérieure du corps (thorax et tête) – un phénomène connu sous le nom de "fluid shift" céphalique.26 Ce déplacement augmente le volume sanguin dans les segments les plus compliants de la circulation, comme les poumons, le cœur et les veines systémiques.26 Cette redistribution initiale des fluides est présumée déclencher une cascade de réponses adaptatives. Les mécanismes précis faisant suite à ce "fluid shift" et à l'augmentation présumée de la pression veineuse centrale ne sont pas entièrement élucidés dans les extraits fournis, mais plusieurs hypothèses sont mentionnées dans des rapports plus anciens 26 :

• Une diminution du volume sanguin total, potentiellement induite par des réponses rénales à l'augmentation perçue du volume central.
  
• Des changements dans le débit cardiaque et la redistribution du flux sanguin systémique et pulmonaire.
  
• Des altérations de la compliance (élasticité) et/ou de la capacité des veines.
  
• Des modifications possibles du contrôle réflexe de la fonction cardiovasculaire (par exemple, les baroréflexes).
  
• Des changements potentiels dans la densité ou la sensibilité des récepteurs hormonaux.
  
• Des altérations de la fonction musculaire (pompe musculaire) dans les membres inférieurs. Des rapports plus récents mentionnent également une possible perte de muscle lisse vasculaire comme contribuant aux problèmes à long terme 51 et soulignent le lien entre les déplacements liquidiens et la régulation cardiovasculaire.51 Les études du projet médical de l'orbiteur à durée prolongée (EDOMP) visaient spécifiquement à établir une base de données normative et à déterminer les mécanismes de ces changements, en particulier l'hypotension orthostatique et les troubles du rythme, mais les détails spécifiques des résultats mécanistiques ne sont pas fournis dans les extraits disponibles.25
  

Contre-mesures : La littérature grise souligne le caractère impératif de l'exercice physique prescrit pendant toutes les phases du vol spatial pour maintenir la forme physique, la capacité à accomplir les tâches de la mission et la capacité à évacuer le véhicule en cas d'urgence.24 Ceci est particulièrement critique pour les vols de longue durée.24 Les équipes de normalisation de la NASA (par exemple, l'Office of the Chief Health and Medical Officer 3001 Standards Team) développent des exigences pour l'exercice et d'autres contre-mesures afin de mieux comprendre et atténuer ces changements physiologiques.24 D'autres contre-mesures, mentionnées principalement dans des rapports plus anciens ou comme mesures expérimentales, incluent l'application de pression négative au bas du corps (Lower Body Negative Pressure - LBNP), l'occlusion veineuse des membres, le remplacement des fluides et électrolytes avant la rentrée, et l'utilisation de combinaisons anti-G pendant et après la rentrée.26 L'efficacité perçue de ces mesures (à l'exception de l'exercice) a fait l'objet de débats par le passé, mais l'exercice et le LBNP restent des domaines d'investigation clés.26

B. Système Squelettique : Perte de Densité Osseuse

Phénomène : La microgravité induit une perte significative de densité minérale osseuse (DMO), un problème majeur pour la santé des astronautes lors de missions prolongées.28 Cette perte est particulièrement prononcée dans les os porteurs, tels que le fémur proximal, le pelvis et la colonne lombaire.141 Les taux de perte rapportés dans la littérature grise sont de l'ordre de 1% à 1,5% par mois de séjour dans l'espace.28 Cette déminéralisation rapide s'apparente à une forme accélérée d'ostéoporose liée au vieillissement ou à l'inactivité sur Terre 141, augmentant considérablement le risque de fractures, que ce soit en mission ou après le retour.143 Des modèles mathématiques prédictifs, initialement linéaires mais évoluant vers des modèles exponentiels atteignant un plateau 28, suggèrent qu'un pourcentage significatif d'astronautes participant à des missions longues (comme vers Mars) pourrait développer une ostéopénie, voire une ostéoporose.143 La récupération de la DMO et de la résistance osseuse après le vol peut être lente et incomplète, certains astronautes subissant des dommages permanents équivalents à une décennie de vieillissement osseux.141

Mécanismes : Le mécanisme principal de la perte osseuse en microgravité est un déséquilibre du remodelage osseux induit par la décharge mécanique.141 L'absence de contraintes mécaniques habituelles sur le squelette entraîne une diminution de l'activité des ostéoblastes (cellules formant l'os) et une augmentation ou un maintien de l'activité des ostéoclastes (cellules résorbant l'os).141 Des études mentionnées dans les documents suggèrent que la microgravité affecte directement le cytosquelette des ostéoblastes, inhibant la formation des points d'adhésion focaux et perturbant les voies de signalisation essentielles à la formation osseuse, comme celle de la protéine morphogénétique osseuse (BMP).141 De plus, la décharge mécanique augmente l'expression de la sclérostine, une protéine qui inhibe la formation osseuse et favorise la résorption.141 Des documents spécifiques explorent également le rôle potentiel d'autres facteurs, comme l'influence des champs magnétiques (ou de leur absence relative en espace lointain) sur la minéralisation et l'alignement des cellules osseuses 141, ainsi que l'impact potentiel d'une surcharge en fer liée au vol spatial sur le métabolisme osseux.141

Contre-mesures : L'exercice physique est la principale contre-mesure utilisée pour atténuer la perte osseuse.28 Les exercices de résistance, qui appliquent des charges mécaniques sur le squelette, sont considérés comme particulièrement importants. L'Advanced Resistive Exercise Device (ARED) est un équipement clé utilisé sur l'ISS pour simuler l'haltérophilie en microgravité.28 Ces programmes d'exercices sont souvent associés à une nutrition optimisée, notamment un apport suffisant en calcium et en vitamine D.28 D'autres approches sont explorées ou proposées dans la littérature grise :

• Champs Électromagnétiques Pulsés (PEMF) : Des études au sol suggèrent que les PEMF pourraient stimuler l'activité ostéoblastique et réduire l'activité ostéoclastique, favorisant ainsi la formation osseuse et la guérison des fractures.141 Des propositions d'expériences en orbite avec des dispositifs PEMF portables sont décrites.141 L'utilisation de PEMF comme contre-mesure a également été mentionnée dans des documents plus anciens.36
  
• Agents Pharmacologiques : Des médicaments utilisés sur Terre pour traiter l'ostéoporose, comme les bisphosphonates, sont mentionnés comme ayant potentiellement des effets sur l'hématopoïèse (qui est liée à la santé osseuse).146 Les inhibiteurs de la myostatine, principalement étudiés pour l'atrophie musculaire, pourraient également avoir des effets bénéfiques sur l'os.145
  
• Gravité Artificielle : Mentionnée comme une contre-mesure potentielle pour SANS, elle pourrait théoriquement aussi bénéficier à la santé osseuse en restaurant une charge partielle.147
  

C. Système Musculaire : Atrophie

Phénomène : L'exposition à la microgravité provoque une atrophie musculaire rapide et marquée, c'est-à-dire une perte de masse et de volume musculaires.33 Cette atrophie affecte préférentiellement les muscles antigravitaires, tels que les muscles extenseurs des jambes et du dos (par exemple, le soléaire dans le mollet est souvent cité dans les études sur les rongeurs).34 La perte de masse musculaire peut atteindre environ 30% lors de vols prolongés 100 et s'accompagne d'une diminution significative de la force et de la puissance musculaires.34 Cela peut non seulement nuire à la capacité des astronautes à effectuer des tâches physiquement exigeantes pendant la mission (y compris les EVA) et lors du retour à la gravité, mais aussi augmenter le risque de maladies liées à l'âge à long terme.99 De plus, les muscles atrophiés semblent plus susceptibles aux lésions lors de la réadaptation à la gravité terrestre.34

Mécanismes : Le principal déclencheur de l'atrophie musculaire en microgravité est la suppression de la charge mécanique normalement supportée par les muscles pour contrer la gravité (décharge ou "unloading").34 Cette décharge entraîne une cascade de changements au niveau cellulaire et moléculaire. Une réduction de la synthèse des protéines musculaires est un facteur clé identifié dans plusieurs rapports.33 D'autres mécanismes contributifs potentiels, décrits dans des revues et rapports techniques, incluent 99 :

• Métabolisme Énergétique Altéré : Changements dans la façon dont les muscles utilisent le glucose (glycolyse) et les acides gras (oxydation) pour produire de l'énergie.34 Une dépendance accrue aux glucides et une capacité réduite à oxyder les graisses ont été observées chez les rats.34
  
• Homéostasie Calcique Perturbée : Des anomalies dans la régulation du calcium intracellulaire, essentiel à la contraction et au métabolisme musculaire.99
  
• Niveaux Accrus de Myostatine : La myostatine est une protéine qui inhibe la croissance musculaire ; son augmentation potentielle en microgravité favoriserait l'atrophie.99
  
• Apoptose Accrue : Augmentation de la mort cellulaire programmée dans les fibres musculaires.99
  
• Régénération Musculaire Perturbée : La microgravité pourrait altérer la capacité des muscles à se réparer et à se régénérer, potentiellement en affectant les cellules souches musculaires (cellules satellites) ou en inhibant la fusion des myoblastes pour former de nouvelles fibres musculaires (myotubes).99 Des changements dans les types de fibres musculaires, avec une tendance vers des types plus rapides, sont également rapportés.34 Des expériences utilisant des cultures de cellules musculaires en vol spatial ont confirmé que les fibres musculaires elles-mêmes répondent directement à l'environnement spatial, indépendamment des facteurs systémiques.33
  

Contre-mesures : L'exercice physique est la pierre angulaire de la prévention de l'atrophie musculaire, mais les régimes actuels, même intensifs (jusqu'à 2 heures par jour sur l'ISS), ne semblent pas l'empêcher complètement.100 Les contre-mesures mentionnées incluent :

• Exercice de Résistance : Les exercices isotoniques (avec mouvement) et isométriques (sans mouvement) à haute résistance sont essentiels pour solliciter les muscles.35 L'ARED est l'équipement principal pour ce type d'exercice sur l'ISS.28
  
• Exercice Aérobie : Le tapis roulant (comme TVIS ou T2) et le vélo ergomètre sont utilisés pour l'entraînement cardiovasculaire et musculaire.145
  
• Conditionnement Pré-vol : Un entraînement physique avant la mission améliore les performances musculaires en vol.145
  
• Motivation à l'Exercice : La réalité virtuelle (VR) est testée comme moyen d'améliorer l'engagement et la motivation des astronautes pendant les longues séances d'exercice.145
  
• Approches Pharmacologiques : Des médicaments comme les inhibiteurs de la myostatine sont testés sur des modèles animaux (rongeurs) en vol spatial pour évaluer leur potentiel à prévenir l'atrophie.145
  
• Nutrition : Bien que moins détaillé pour le muscle que pour l'os dans les extraits, un soutien nutritionnel adéquat est implicitement important.145
  
• PEMF : Les champs électromagnétiques pulsés sont suggérés comme pouvant avoir des bénéfices musculaires, en plus de leurs effets osseux potentiels.36
  
• Modèles in vitro (Tissue Chips) : Des puces tissulaires contenant des fibres musculaires humaines sont utilisées en vol pour étudier les mécanismes de l'atrophie et tester des contre-mesures potentielles au niveau cellulaire.145
  

D. Système Neurovestibulaire : Mal de l'Adaptation à l'Espace (Space Adaptation Sickness - SAS / Space Motion Sickness - SMS)

Phénomène : Le mal de l'adaptation à l'espace (souvent appelé Space Motion Sickness - SMS) est une affection très courante qui touche une majorité d'astronautes (estimations variant de 48% à 80%) au cours des premiers jours (généralement 2 à 3 jours) en microgravité.37 Des symptômes similaires peuvent également survenir lors des premiers jours après le retour sur Terre.37 Les symptômes ressemblent à ceux d'autres formes de mal des transports et comprennent typiquement : pâleur, sensation de chaleur corporelle accrue, sueurs froides, malaise général, perte d'appétit (anorexie), nausées, fatigue et vomissements.37 Des maux de tête sont également mentionnés.38 Certaines spécificités par rapport au mal des transports terrestre sont notées, comme une sensation de plénitude de la tête, un visage bouffi (lié au fluid shift) et une transpiration réduite.42 Les vomissements peuvent être soudains et brefs, parfois sans nausée préalable marquée.42 Le SMS est une préoccupation opérationnelle majeure car il peut dégrader les performances des astronautes et les rendre incapables d'effectuer des tâches critiques, notamment les sorties extravéhiculaires (EVA), qui sont souvent retardées jusqu'à la résolution des symptômes.37 Les mouvements de la tête, en particulier dans les plans de tangage (pitch) et de roulis (roll), sont des facteurs déclenchants bien connus.38 Bien que la plupart des individus se rétablissent en 3 à 4 jours 40, la variabilité individuelle est grande.40

Mécanismes : Deux principales hypothèses sont systématiquement citées dans la littérature grise pour expliquer le SMS :

• Hypothèse du Conflit Sensoriel : C'est l'hypothèse la plus largement acceptée.37 Elle postule que le SMS résulte d'une discordance entre les informations sensorielles reçues par le cerveau et celles qu'il anticipe, concernant l'orientation spatiale.37 En microgravité, les signaux provenant des otolithes (structures de l'oreille interne sensibles à la gravité et à l'accélération linéaire) liés à l'inclinaison de la tête deviennent ambigus ou non pertinents. Le cerveau reçoit alors des informations contradictoires de la part du système vestibulaire (otolithes et canaux semi-circulaires), de la vision et de la proprioception (sens de la position du corps).37 Cette réinterprétation des signaux otolithiques est considérée comme un facteur clé.40
  
• Hypothèse du Déplacement des Fluides (Fluid Shift) : Cette hypothèse suggère que le déplacement des fluides vers la tête en microgravité 37 pourrait augmenter la pression intracrânienne, la pression du liquide céphalo-rachidien ou les pressions des fluides de l'oreille interne (endolymphe, périlymphe).38 Ces changements de pression pourraient altérer la réponse des récepteurs vestibulaires et ainsi induire le SMS.37 Bien que plausible comme facteur contributif, cette hypothèse est généralement considérée comme insuffisante pour expliquer à elle seule tous les aspects du SMS.39
  

Contre-mesures : La prédiction de la susceptibilité individuelle au SMS reste insatisfaisante 40, et aucune contre-mesure n'est totalement efficace pour éliminer les symptômes chez tous les astronautes.40 Les approches mentionnées dans la littérature grise comprennent :

• Médicaments : Les agents pharmacologiques sont couramment utilisés, notamment la prométhazine (souvent administrée avant le coucher pour minimiser les effets secondaires sédatifs) et la scopolamine.37 D'autres médicaments comme les antihistaminiques (par ex., dimenhydrinate, méclizine), la prochlorpérazine, le métoclopramide, la phénytoïne et le lorazépam ont également été étudiés ou utilisés.39 Cependant, les effets secondaires indésirables, principalement la somnolence et la dégradation potentielle des performances, limitent leur utilité.39
  
• Adaptation Pré-vol / Entraînement : Des techniques d'entraînement visant à adapter le système neurovestibulaire avant le vol sont explorées.40 Cela peut inclure l'exposition répétée à des stimuli conflictuels, par exemple en utilisant des environnements de réalité virtuelle (VR) avec des orientations variables ou des dispositifs de transition d'inclinaison.42 L'idée est de favoriser la plasticité du système nerveux central pour qu'il s'adapte plus rapidement à l'environnement spatial.42
  
• Techniques Comportementales et Physiologiques : L'entraînement par rétroaction autogène (Autogenic Feedback Training - AFTE), une forme de biofeedback visant à contrôler volontairement certaines réponses physiologiques autonomes, a été proposé.42 La restriction des mouvements de la tête, en particulier au début du vol, est une stratégie comportementale simple. Des dispositifs comme une casquette spéciale utilisée dans le programme russe sont mentionnés.42
  
• Contre-mesures Expérimentales : Des recherches ont exploré l'utilisation de l'illumination stroboscopique (via des lunettes spéciales) pour potentiellement permettre une adaptation fonctionnelle sans provoquer de symptômes de SMS en contrôlant le taux d'adaptation.41 La stimulation galvanique vestibulaire (GVS), qui module artificiellement l'activité vestibulaire via des courants électriques, est également proposée comme une contre-mesure prospective.37
  
• Autres Mesures (Programme Russe) : Des manchettes pneumatiques appliquées aux cuisses et l'application de LBNP ont été utilisées dans le programme spatial russe, potentiellement liées à l'hypothèse du fluid shift.42
  

La nécessité de poursuivre les recherches pour élucider les mécanismes sous-jacents du SMS est soulignée afin de développer de nouveaux traitements plus efficaces et avec moins d'effets secondaires.148

E. Redistribution des Fluides Corporels (Fluid Shifts)

Phénomène : L'entrée en microgravité provoque une redistribution rapide et importante des fluides corporels (environ 1,5 à 2 litres de sang et de liquide interstitiel) des parties inférieures du corps (jambes, abdomen) vers les parties supérieures (thorax, cou, tête).26 Ce phénomène est appelé "fluid shift" céphalique. Il se manifeste visiblement par un gonflement des tissus de la tête et du cou ("visage bouffi"), des veines jugulaires distendues, et un amincissement des jambes et de la taille.42 Cette redistribution initiale est suivie d'une phase d'adaptation où le corps cherche un nouvel équilibre de distribution des fluides entre les différents compartiments (intravasculaire, interstitiel, intracellulaire).45 Ce phénomène a des implications physiologiques étendues, influençant la fonction cardiovasculaire, la pression intracrânienne (ICP), la fonction rénale, et est un facteur clé suspecté dans le développement du SANS/VIIP.45

Mécanismes : Le moteur principal de ce déplacement massif de fluides est la suppression du gradient de pression hydrostatique qui existe sur Terre en raison de la gravité.26 Sans la force de gravité pour retenir les fluides dans les parties inférieures du corps, ceux-ci se déplacent vers les régions de moindre résistance et de plus grande compliance vasculaire, notamment le thorax et la tête.26 Ce déplacement initial augmente le volume sanguin central et la pression veineuse centrale (présumée).26 Le corps réagit à cette perception d'excès de volume central par divers mécanismes régulateurs, notamment :

• Réponses Hormonales : Des changements hormonaux sont observés tôt dans le vol, comme une augmentation de l'hormone antidiurétique (ADH) et du cortisol, bien que leur lien direct avec le fluid shift ou le SAS nécessite une clarification.48 La stimulation des barorécepteurs (sensibles à la pression) dans la partie supérieure du corps peut déclencher des réponses visant à réduire le volume sanguin.51
  
• Ajustements du Volume Plasmatique : Il y a souvent une réduction du volume plasmatique (la partie liquide du sang) de 10-15% au cours des premiers jours de vol, car le corps tente de compenser l'augmentation perçue du volume central en excrétant de l'eau et des électrolytes.38
  
• Dynamique Transcapillaire Modifiée : Les échanges de fluides entre les capillaires sanguins et l'espace interstitiel sont altérés. Il est suggéré que la perte de poids tissulaire et de compression externe sur les vaisseaux en microgravité pourrait jouer un rôle dans ces déplacements transcapillaires.51 La modélisation computationnelle est utilisée pour étudier la dynamique complexe de la redistribution des fluides entre les différents compartiments corporels (vasculaire, interstitiel, LCR) et comment elle atteint un nouvel équilibre en microgravité, en tenant compte des compliances et résistances de chaque compartiment.45
  

Lien avec SANS/VIIP : Le fluid shift céphalique est considéré comme un facteur initiateur majeur dans la pathogenèse suspectée du SANS/VIIP.45 L'accumulation de fluides dans la tête pourrait entraîner une augmentation chronique, même légère, de la pression intracrânienne (ICP).45 Cette augmentation de l'ICP, ou des changements dans le gradient de pression entre l'ICP et la pression intraoculaire (IOP), pourrait alors exercer une contrainte mécanique sur les structures oculaires, notamment la tête du nerf optique et le globe postérieur, conduisant aux signes cliniques observés (œdème papillaire, aplatissement du globe, etc.).45 Des études en cours, mentionnées dans les rapports de la NASA, utilisent des techniques d'imagerie (ultrasons, IRM) et des mesures physiologiques (dilution, volumes vasculaires) avant, pendant et après le vol pour caractériser précisément ces déplacements liquidiens et les corréler avec les signes de SANS/VIIP.47 L'utilisation du LBNP en vol comme contre-mesure vise à inverser temporairement ce fluid shift pour étudier son impact.47

F. Effets de l'Exposition aux Radiations

Sources et Environnement : L'environnement spatial au-delà du champ magnétique protecteur de la Terre expose les astronautes à un champ de rayonnement complexe et unique, différent de celui rencontré sur Terre.31 Les principales sources de préoccupation pour les missions d'exploration de longue durée (hors LEO) sont 29 :

• Rayons Cosmiques Galactiques (GCR) : Particules de haute énergie (protons et ions lourds, HZE, comme le fer) provenant de l'extérieur du système solaire. Ils ont un flux continu mais de faible dose, variant avec le cycle solaire de 11 ans. Ils sont très pénétrants et difficiles à bloquer efficacement par le blindage (ils peuvent se fragmenter en particules secondaires également pénétrantes).
  
• Événements à Particules Solaires (SPE) : Éruptions solaires intermittentes et imprévisibles (liées aux éjections de masse coronale) qui libèrent de grandes quantités de protons de haute énergie. Ils peuvent délivrer des doses élevées sur de courtes périodes. Un blindage adéquat (par exemple, un "abri anti-tempête") peut atténuer le risque de syndromes aigus d'irradiation. En orbite terrestre basse (LEO), les astronautes sont également exposés aux radiations piégées dans les ceintures de Van Allen (protons et électrons), qui contribuent de manière significative à la dose reçue sur l'ISS.75 Les interactions des GCR avec le vaisseau spatial, le corps humain ou les surfaces planétaires génèrent également des particules secondaires (neutrons, etc.).75 La dose totale reçue dépend fortement de la durée de la mission, de la destination, de l'activité solaire et du blindage. Les estimations pour une mission martienne de 3 ans varient, mais se situent souvent dans la fourchette de 300-450 mGy (dose absorbée) ou 1 à 1,3 Sv (dose équivalente, tenant compte de l'efficacité biologique).74
  

Risques Identifiés (d'après les rapports/revues) : La littérature grise, en particulier les rapports d'évaluation des risques de la NASA, identifie plusieurs risques sanitaires potentiels liés à l'exposition aux rayonnements spatiaux :

• Carcinogenèse : C'est le risque à long terme le mieux caractérisé et considéré comme le principal facteur limitant pour les missions d'exploration.30 Les modèles de risque de cancer sont utilisés pour définir les limites d'exposition admissibles (Permissible Exposure Limits - PELs) pour la carrière des astronautes (par exemple, visant un risque de décès induit par l'exposition - REID - de 3%).32 Cependant, de grandes incertitudes persistent, notamment concernant l'efficacité biologique relative (RBE) des ions lourds des GCR.74
  
• Effets sur le Système Nerveux Central (SNC) : Préoccupations concernant les risques aigus (pendant la mission) et tardifs.29 Les risques aigus incluent des altérations potentielles des fonctions cognitives (mémoire, attention, fonctions exécutives), de la fonction motrice et des changements comportementaux, qui pourraient compromettre la performance et la sécurité de la mission.29 Les risques tardifs pourraient inclure un risque accru de maladies neurodégénératives (par exemple, Alzheimer, démence) ou un vieillissement prématuré du SNC.29 L'évaluation quantitative de ces risques est difficile en raison du manque de données épidémiologiques humaines pertinentes pour le rayonnement spatial ; la recherche repose donc fortement sur des modèles animaux et cellulaires exposés à des faisceaux d'ions lourds simulés.29
  
• Maladies Cardiovasculaires (MCV) : Un risque émergent et de plus en plus préoccupant, en particulier pour les missions longues comme vers Mars.30 Des données terrestres (radiothérapie, survivants de bombes atomiques) montrent un risque accru de MCV (par exemple, athérosclérose accélérée, cardiopathies ischémiques, maladies cérébrovasculaires) après exposition à des doses modérées à élevées de rayonnements gamma ou X.30 Des preuves suggèrent que le seuil de dose pour ces effets pourrait être relativement bas (potentiellement autour de 0,5 Gy ou moins), ce qui est pertinent pour les doses cumulées attendues lors de missions d'exploration.30 Les mécanismes impliquent probablement des dommages à l'ADN, un stress oxydatif persistant, une inflammation chronique et un vieillissement tissulaire accéléré, affectant notamment l'endothélium vasculaire.30 D'énormes incertitudes subsistent quant aux effets spécifiques des ions lourds (GCR), aux effets du débit de dose, à l'existence réelle d'un seuil, et à l'influence des facteurs de confusion (style de vie, génétique).30 Les modèles actuels prédisent que le risque de MCV pourrait augmenter significativement le risque total de mortalité induite par l'exposition (environ 40% du risque de cancer) pour une mission martienne.75 Les données sur les astronautes sont limitées et les résultats mitigés, bien qu'une étude récente suggère une augmentation des événements MCV (mais pas de la mortalité) par rapport à un groupe témoin sain.75
  
• Effets Dégénératifs Tissulaires (hors SNC et cancer) :
  
• Cataractes : Un risque bien établi. Des études épidémiologiques sur les astronautes (notamment l'étude NASCA - NASA Study of Cataract in Astronauts) ont montré un risque accru de développer certains types de cataractes (corticales et sous-capsulaires postérieures - PSC), potentiellement à des doses de rayonnement spatial plus faibles que prévu initialement (<8 mSv mentionné dans un rapport précoce, bien que les études NASCA se concentrent sur la dose-réponse).30 L'association avec les cataractes nucléaires est moins claire ou absente dans les études plus récentes.79 L'étude NASCA utilise des méthodes d'évaluation standardisées et objectives pour quantifier l'opacification du cristallin et sa progression au fil du temps.79
  
• Autres : Des risques potentiels pour d'autres tissus dégénératifs, comme les systèmes respiratoire ou digestif, sont mentionnés mais moins caractérisés.30
  
• Syndromes Aigus d'Irradiation (ARS) : Risque principalement associé à l'exposition à de fortes doses sur une courte période, comme lors d'un SPE majeur non ou mal protégé.76 Les principaux organes cibles sont hématopoïétiques (moelle osseuse).78 Ce risque est géré par la surveillance de l'activité solaire, les alertes et l'utilisation d'abris blindés.75
  

Contre-mesures : La principale stratégie est la limitation de la dose reçue, conformément au principe ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Les contre-mesures spécifiques mentionnées incluent :

• Blindage : Utilisation de matériaux pour absorber ou fragmenter les radiations. Efficace contre les protons des SPE et les radiations piégées, mais moins contre les GCR très énergétiques.32 La conception d'abris spécifiques pour les SPE est une stratégie opérationnelle clé.75
  
• Planification de Mission : Limiter la durée des missions, choisir des trajectoires optimisées, planifier les missions pendant les périodes de maximum solaire (où le flux de GCR est plus faible, mais le risque de SPE plus élevé).32
  
• Limites d'Exposition Permissibles (PELs) : La NASA établit des limites de dose pour la carrière et pour des périodes courtes afin de contrôler les risques stochastiques (cancer) et déterministes (SNC, MCV, cataractes, ARS).29 Ces limites sont basées sur les modèles de risque actuels et les données disponibles, mais sont sujettes à révision en fonction des nouvelles recherches.30
  
• Contre-mesures Biologiques/Pharmacologiques : La recherche est en cours mais les options validées sont limitées.29 Des agents radioprotecteurs ou des thérapies ciblant les voies de signalisation des dommages (par exemple, stress oxydatif, inflammation) sont à l'étude. Le Tamoxifène a été étudié comme agent potentiel contre le cancer du sein induit par les radiations.31
  
• Évaluation Personnalisée des Risques : Prendre en compte la sensibilité individuelle (par exemple, génétique) est une direction future pour affiner l'évaluation des risques et potentiellement adapter les contre-mesures.76
  

La littérature grise souligne les incertitudes considérables qui subsistent dans la quantification des risques liés aux radiations spatiales, en particulier pour les effets non cancéreux et les expositions aux GCR, et insiste sur la nécessité de recherches supplémentaires (modèles animaux, études mécanistiques) pour réduire ces incertitudes et développer des contre-mesures efficaces.29

G. Altérations de la Vision : Syndrome Neuro-oculaire Associé aux Vols Spatiaux (SANS/VIIP)

Phénomène : Un nombre significatif d'astronautes participant à des vols spatiaux de longue durée (LDSF, typiquement 6 mois sur l'ISS) développent un ensemble de signes et symptômes neuro-ophtalmiques connu sous le nom de Syndrome Neuro-oculaire Associé aux Vols Spatiaux (SANS), anciennement appelé Syndrome de Déficience Visuelle et de Pression Intracrânienne (VIIP).50 Plus de 50% des astronautes de l'ISS ont connu des changements visuels, et une proportion encore plus élevée (jusqu'à 72-96% selon les sources et les critères) présente au moins un des signes objectifs.47 Les principales caractéristiques cliniques et d'imagerie décrites dans les rapports et revues incluent 49 :

• Œdème de la papille optique (gonflement de la tête du nerf optique).
  
• Aplatissement postérieur du globe oculaire.
  
• Plis choroïdiens et/ou rétiniens (ondulations des couches au fond de l'œil).
  
• Décalage réfractif hypermétropique (tendance à la presbytie, difficulté à voir de près).
  
• Épaississement de la couche des fibres nerveuses rétiniennes (RNFL).
  
• Dilatation de la gaine du nerf optique et/ou tortuosité accrue du nerf optique.
  
• Nodules cotonneux (petites zones d'infarctus dans la couche des fibres nerveuses rétiniennes, moins fréquentes). Les symptômes les plus fréquemment rapportés par les astronautes sont une diminution de l'acuité visuelle de près (due au décalage hypermétropique).147 Des maux de tête et des scotomes (zones aveugles dans le champ visuel) sont moins courants.55 Il est important de noter que les symptômes typiques de l'hypertension intracrânienne idiopathique (IIH) terrestre, tels que les céphalées sévères, les acouphènes pulsatiles ou les obscurcissements visuels transitoires, ne sont généralement pas rapportés par les astronautes atteints de SANS.147 Certains signes, comme l'œdème papillaire, peuvent se résoudre après le retour sur Terre (parfois après des mois), mais d'autres, comme l'aplatissement du globe, les plis choroïdiens et le décalage réfractif, peuvent persister pendant des années, voire être permanents.55 Le SANS est considéré comme un risque potentiel pour la santé des astronautes et le succès des futures missions d'exploration.53
  

Mécanismes : La pathogenèse exacte du SANS reste incertaine et est probablement multifactorielle.53 La littérature grise met en avant plusieurs hypothèses et facteurs contributifs potentiels :

• Déplacement Céphalique des Fluides et Pression Intracrânienne (ICP) : C'est l'hypothèse historique principale.45 L'idée est que le déplacement des fluides vers la tête en microgravité entraîne une augmentation chronique de l'ICP. Cette pression accrue se transmettrait le long de la gaine du nerf optique jusqu'à l'œil, provoquant un œdème papillaire par stase du flux axoplasmique et un aplatissement du globe par pression externe.55 Cependant, les mesures de pression du LCR par ponction lombaire post-vol, bien que parfois élevées, ne sont souvent pas considérées comme suffisamment hautes pour expliquer à elles seules l'œdème papillaire persistant.57 De plus, l'absence de symptômes typiques d'hypertension intracrânienne a conduit à renommer le syndrome de VIIP en SANS et à explorer d'autres mécanismes.147
  
• Compartimentation du LCR dans la Gaine du Nerf Optique : Cette hypothèse suggère que le LCR pourrait être piégé dans l'espace sous-arachnoïdien autour du nerf optique, potentiellement en raison d'un mécanisme de valve unidirectionnelle ou d'une obstruction de l'écoulement due au déplacement ascendant du cerveau en microgravité.147 Cela pourrait augmenter localement la pression autour du nerf optique sans nécessiter une augmentation globale majeure de l'ICP.
  
• Altération du Gradient de Pression Translaminare (TLPD) : Le TLPD est la différence de pression entre l'intérieur de l'œil (IOP) et l'espace rétrobulbaire (influencé par l'ICP). Un déséquilibre de ce gradient, potentiellement dû à une légère augmentation chronique de l'ICP et/ou une diminution de l'IOP (observée post-vol), pourrait affecter la tête du nerf optique.55
  
• Congestion Veineuse Cérébrale/Jugulaire : Le fluid shift pourrait entraîner une stase ou une congestion dans le système veineux drainant la tête et les yeux, contribuant à l'augmentation de la pression locale.147
  
• Dysfonctionnement du Système Glymphatique : Le système glymphatique est responsable de l'élimination des déchets et de l'échange de fluides dans le cerveau et potentiellement l'œil. Son dysfonctionnement en microgravité, peut-être lié aux changements hémodynamiques veineux ou à l'écoulement du LCR, pourrait entraîner une accumulation de fluide autour du nerf optique ou dans les espaces périvasculaires (dont l'élargissement a été observé en IRM post-vol).147
  
• Autres Facteurs : D'autres éléments mentionnés incluent le gonflement choroïdien 147, des variations individuelles de l'anatomie du nerf optique 147, un stress oxydatif local ou une inflammation au niveau de la tête du nerf optique dus à la stase veineuse 147, des facteurs génétiques prédisposants 54, et un remodelage vasculaire rétinien.50
  

Contre-mesures : Actuellement, il n'existe pas de contre-mesure validée et pleinement efficace contre le SANS.53 La gestion actuelle repose sur la surveillance et la correction des changements réfractifs avec des lunettes ajustables.150 Cependant, plusieurs stratégies potentielles sont à l'étude ou proposées dans la littérature grise 53 :

• Pression Négative du Bas du Corps (LBNP) : Vise à contrecarrer le fluid shift céphalique en aspirant les fluides vers les jambes.47
  
• Manchettes de Cuisse Vénoconstrictives : Autre méthode pour séquestrer le sang dans les jambes et réduire le fluid shift.53
  
• Dispositifs à Seuil d'Impédance (Impedance Threshold Devices) : Potentiellement pour moduler la pression intrathoracique et influencer les pressions veineuses.53
  
• Modulation du TLPD : Utilisation de lunettes spéciales (type lunettes de natation ou à vide) pour augmenter temporairement l'IOP et normaliser le gradient de pression translaminare.53
  
• Gravité Artificielle (Centrifugation) : Pourrait maintenir un gradient hydrostatique et prévenir le fluid shift.53
  
• Approches Nutritionnelles : Supplémentation en vitamines B (en raison d'un statut potentiellement plus bas chez les astronautes affectés) ou nutrition de précision.53
  
• Agents Pharmacologiques : Mentionnés comme une possibilité générale, mais peu de détails spécifiques sont fournis.53
  
• Identification des Facteurs de Risque Génétiques : Pourrait permettre une sélection ou une surveillance ciblée.54
  

La recherche se poursuit activement pour mieux comprendre les mécanismes et tester ces contre-mesures potentielles, souvent en utilisant des analogues terrestres (comme l'alitement tête en bas - HDBR) et des outils de diagnostic en vol (comme l'OCT).53

H. Modifications du Système Immunitaire

Phénomène : Les vols spatiaux entraînent une dysrégulation persistante et complexe du système immunitaire humain.58 Ce n'est pas une simple suppression ou activation, mais plutôt un remaniement des fonctions immunitaires. Les altérations documentées dans la littérature grise incluent :

• Redistribution des Leucocytes : Changements dans les populations de globules blancs circulants. Par exemple, des augmentations des neutrophiles, des monocytes et des lymphocytes B, mais une diminution des cellules Natural Killer (NK) ont été observées après le vol.58 Les pourcentages de lymphocytes peuvent augmenter en vol.162
  
• Altération de la Fonction Lymphocytaire : Réduction de la capacité des lymphocytes T à proliférer en réponse à une stimulation (blastogenèse).58
  
• Modification de la Production de Cytokines : Changements dans les niveaux de messagers chimiques immunitaires (cytokines). Cela peut inclure des décalages dans l'équilibre Th1/Th2, avec des indications d'une augmentation des mécanismes anti-inflammatoires (par exemple, augmentation de l'IL-10) en réponse à certains stimuli 163, mais aussi une réponse pro-inflammatoire amplifiée (TNFα, IL-1β) à d'autres stimuli.162 Les niveaux de cytokines régulatrices (TGF-β, IL-10, IL-1ra) peuvent être élevés en vol et chuter rapidement au retour.162
  
• Diminution de l'Activité des Cellules Effectrices : Réduction de l'activité des cellules NK et des lymphocytes T cytotoxiques, importants pour la défense antivirale et antitumorale.58
  
• Réactivation de Virus Latents : Un indicateur clé de la dysrégulation immunitaire cliniquement pertinente est la réactivation fréquente de virus latents, en particulier les herpèsvirus (comme le virus varicelle-zona - VZV, Epstein-Barr - EBV, cytomégalovirus - CMV) chez les astronautes pendant et après le vol.120 L'excrétion virale dans la salive ou l'urine est souvent détectée.
  
• Hypersensibilité et Symptômes Cliniques : Une incidence accrue d'éruptions cutanées et de réactions d'hypersensibilité est rapportée en vol.120 Des symptômes infectieux (par exemple, respiratoires supérieurs, plaies froides) sont également mentionnés.101 Ces changements immunitaires persistent pendant toute la durée des missions de 6 mois 120 et certains aspects peuvent ressembler à un vieillissement prématuré du système immunitaire (immunosénescence) ou aux effets d'un stress chronique.59
  

Mécanismes : Les causes de la dysrégulation immunitaire en vol spatial sont multifactorielles et résultent probablement de l'interaction de plusieurs facteurs de stress propres à cet environnement 58 :

• Microgravité : Peut avoir des effets directs sur les cellules immunitaires et leur fonction, ainsi que des effets indirects via les changements physiologiques qu'elle induit (par exemple, fluid shifts, déconditionnement musculaire et osseux).58
  
• Rayonnements Spatiaux : L'exposition aux GCR et SPE peut endommager les cellules immunitaires et altérer leur fonction.60
  
• Stress Psychologique : L'isolement, le confinement, la charge de travail élevée, la perturbation du rythme circadien et le stress général de la mission sont des facteurs majeurs.58 Le stress active l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (libération de cortisol) et le système nerveux sympathique (libération de catécholamines), hormones qui ont des effets modulateurs complexes (souvent immunosuppresseurs à long terme) sur le système immunitaire.146 Des niveaux élevés d'endocannabinoïdes (liés au stress) ont été trouvés en vol.162
  
• Autres Facteurs : Des changements nutritionnels, des altérations du microbiote, et l'interaction avec d'autres systèmes physiologiques (par exemple, le système neuroendocrinien, le métabolisme osseux via la moelle osseuse où naissent les cellules immunitaires) jouent probablement un rôle.58
  

Contre-mesures : Étant donné la persistance et la pertinence clinique potentielle de la dysrégulation immunitaire, en particulier pour les missions d'exploration lointaines, plusieurs contre-mesures sont envisagées ou à l'étude, comme indiqué dans la littérature grise 53 :

• Procédures Opérationnelles : Les programmes de stabilisation sanitaire pré-vol (quarantaine, dépistage) ont réduit l'incidence des maladies infectieuses en vol.59 La conception des véhicules (filtres HEPA, surfaces résistantes, gestion des déchets) et la surveillance microbiologique de l'environnement sont également importantes.59
  
• Nutrition : L'optimisation de l'apport nutritionnel est une piste majeure. Cela inclut l'assurance d'un apport calorique et protéique adéquat, mais aussi l'exploration d'aliments fonctionnels ou de suppléments spécifiques : protéines de lactosérum (whey), acides aminés (cystéine, glycine pour le glutathion), vitamines (A, C, D, E), polyphénols (resvératrol, quercétine), acides gras oméga-3, probiotiques, et nucléotides.53
  
• Exercice Physique : L'exercice régulier d'intensité modérée est connu pour avoir des effets bénéfiques sur l'immunité sur Terre et pourrait aider à contrer certains aspects de la dysrégulation immunitaire en vol.146
  
• Agents Pharmacologiques : L'utilisation potentielle de bêta-bloquants (pour contrer les effets du stress sympathique) ou d'antagonistes des récepteurs des glucocorticoïdes (pour limiter les effets immunosuppresseurs du cortisol) est discutée.146 Des antiviraux (par exemple, valacyclovir) pourraient être utilisés en prophylaxie contre la réactivation du VZV.146 La pharmacie de l'ISS contient des médicaments pour traiter les problèmes immunitaires aigus (antihistaminiques, anti-inflammatoires, antimicrobiens).146
  
• Vaccination : La vaccination pré-vol contre le VZV (avec Zostavax) a été initiée pour prévenir le zona.146
  
• Contre-mesures Comportementales : La gestion du stress (via le soutien psychologique), la gestion de la fatigue et du sommeil, et le maintien de l'alignement circadien (par exemple, via la lumière) sont importants en raison des liens étroits entre ces facteurs et l'immunité.146
  
• Interaction avec les Contre-mesures Osseuses : Étant donné le lien entre la moelle osseuse et l'immunité, les contre-mesures visant la perte osseuse (exercice, nutrition, potentiellement médicaments) pourraient également avoir des effets sur le système immunitaire.146
  
• Surveillance et Médecine Personnalisée : La surveillance en vol de biomarqueurs immunitaires validés est nécessaire pour évaluer l'état immunitaire individuel et adapter les contre-mesures.120
  

L'approche future nécessitera probablement une combinaison personnalisée de ces stratégies pour maintenir la santé immunitaire lors des missions d'exploration de longue durée.162

L'examen de la littérature grise révèle une interconnexion profonde entre les différents systèmes physiologiques affectés par le vol spatial. Par exemple, le déconditionnement cardiovasculaire est intimement lié aux déplacements liquidiens initiaux 26, et ces mêmes déplacements sont fortement suspectés d'être à l'origine du SANS.45 De même, la perte osseuse et l'atrophie musculaire partagent une cause commune dans la décharge mécanique et interagissent probablement au niveau des insertions tendineuses et du métabolisme général.144 Le système immunitaire, quant à lui, est influencé non seulement par les stresseurs environnementaux directs comme les radiations, mais aussi par le stress psychologique et potentiellement par l'état de santé osseuse via la moelle.146 Cette interdépendance systémique suggère que les réponses à l'environnement spatial ne sont pas isolées par système, mais constituent une adaptation globale de l'organisme. Par conséquent, les stratégies de contre-mesures doivent idéalement adopter une approche holistique, en considérant les effets potentiels sur plusieurs systèmes simultanément, ou en reconnaissant qu'une intervention ciblant un système (par exemple, l'exercice pour les muscles et les os) peut avoir des effets bénéfiques ou néfastes sur un autre (par exemple, le système cardiovasculaire ou immunitaire).

De plus, la littérature grise, par sa nature (rapports techniques, actes de conférence), illustre souvent le processus continu de recherche et développement des contre-mesures. Des problèmes comme l'atrophie musculaire ou la perte osseuse sont connus depuis les débuts de l'exploration spatiale 26, mais les documents techniques et les présentations de conférence révèlent une évolution constante des stratégies pour y faire face – depuis les premières tentatives avec le LBNP ou des exercices rudimentaires jusqu'aux dispositifs sophistiqués comme l'ARED et aux propositions plus récentes comme le PEMF ou les agents pharmacologiques.25 Ce décalage temporel entre l'identification d'un problème physiologique et la mise au point et la validation d'une contre-mesure pleinement efficace est particulièrement évident pour des syndromes complexes comme le SANS ou pour les risques liés aux radiations, où les mécanismes sous-jacents sont encore activement débattus et où les contre-mesures sont souvent décrites comme "potentielles" ou "émergentes" dans les rapports les plus récents.29 Cela met en évidence le caractère itératif et parfois lent du développement de solutions face aux défis physiologiques uniques du vol spatial.

IV. Problématiques Psychologiques Documentées dans la Littérature Grise

Au-delà des adaptations physiologiques, l'environnement spatial impose des contraintes psychologiques considérables aux astronautes, en particulier lors des missions de longue durée. La littérature grise, y compris les rapports de la NASA sur les facteurs humains, les études en environnements analogues et les communications de conférence, documente ces défis.

A. Stress lié à l'Isolement et au Confinement

Phénomène : L'isolement social (séparation de la famille, des amis, de la société terrestre) et le confinement physique dans des espaces restreints et souvent monotones sont reconnus comme des stresseurs psychologiques majeurs et des risques professionnels inhérents aux vols spatiaux de longue durée.1 La sensation d'être seul et à l'étroit peut s'aggraver avec le temps.168 L'environnement confiné peut conduire à la monotonie, à l'ennui et à une "faim sensorielle" due au manque de stimuli variés.111 Le mal du pays ("homesickness") tend également à s'intensifier au fur et à mesure que la mission se prolonge.106 Le manque d'intimité et d'espace personnel dans un habitat exigu peut générer des tensions supplémentaires.169 Ces facteurs peuvent collectivement diminuer la capacité d'adaptation et la résilience des individus.168 Des parallèles sont établis avec l'isolement vécu par certaines populations terrestres, comme les personnes âgées.168

Impacts : Les conséquences psychologiques de l'isolement et du confinement peuvent être multiples :

• Symptômes Affectifs : Apparition ou aggravation de symptômes tels que la passivité, la perte d'énergie et de motivation, l'anxiété, voire la dépression.1
  
• Troubles du Sommeil : Contribution aux difficultés de sommeil et à la fatigue.1
  
• Plaintes Somatiques : Manifestations physiques liées au stress.169
  
• Altérations Cognitives : Peut contribuer à des difficultés cognitives.1
  
• Tensions Interpersonnelles : Peut exacerber les conflits au sein de l'équipage.106
  

Contre-mesures : Les stratégies pour gérer le stress lié à l'isolement et au confinement, telles que décrites dans la littérature grise, comprennent :

• Sélection de l'Équipage : Choisir des individus ayant une bonne tolérance à l'isolement et au confinement, et une faible nécessité d'intimité.106
  
• Conception de l'Habitat : Prévoir un espace personnel suffisant et des zones de privacité.169 Des éléments comme la taille relativement grande de l'ISS et la présence de la coupole pour observer la Terre sont considérés comme bénéfiques.103
  
• Maintien du Lien Social : Faciliter les communications régulières avec la famille, les amis et les équipes de soutien psychologique au sol.103
  
• Activités et Loisirs : Offrir des opportunités de loisirs et de relaxation significatifs pour contrer la monotonie.169
  
• Gestion du Travail : Structurer le travail pour éviter la sous-charge et l'ennui, tout en donnant à l'équipage un certain contrôle sur son emploi du temps.169
  
• Surveillance et Soutien Comportemental : Suivi de la santé comportementale et fourniture d'un soutien psychologique continu.5
  

B. Dynamique Interpersonnelle et Conflits

Phénomène : La vie en groupe restreint, isolé et confiné pendant de longues périodes augmente inévitablement le potentiel de tensions interpersonnelles, de malentendus et de conflits ouverts au sein de l'équipage.1 Des rapports anecdotiques de missions russes et américaines, ainsi que des études en environnements analogues (sous-marins, Antarctique), confirment la fréquence de ces problèmes.102 La cohésion du groupe peut diminuer avec le temps.106 Le "phénomène du troisième trimestre", caractérisé par une augmentation des tensions et une baisse du moral vers le milieu de la mission, a été observé dans certaines études analogues, bien que les preuves ne soient pas totalement cohérentes.102 Un mécanisme de défense courant est le déplacement de l'agressivité ou de la frustration de l'équipage vers le contrôle au sol.106

Facteurs Contributifs : Plusieurs facteurs peuvent influencer la dynamique de groupe et le potentiel de conflit :

• Stress Environnemental : L'isolement et le confinement eux-mêmes créent un terrain propice aux tensions.106
  
• Hétérogénéité de l'Équipage : Les différences culturelles, linguistiques, de genre, de personnalité, de rôles professionnels (par exemple, pilotes vs scientifiques) et de valeurs individuelles peuvent être sources de friction et de malentendus.3 Les dimensions culturelles comme la distance hiérarchique ou l'individualisme/collectivisme sont jugées pertinentes.102
  
• Style de Leadership : Un leadership inadapté (trop autoritaire ou trop laxiste) peut exacerber les tensions et nuire au moral et à la performance.102
  
• Problèmes de Communication : Les barrières linguistiques, les différences culturelles dans les styles de communication, ainsi que les délais et les limitations techniques des communications avec la Terre peuvent entraîner des erreurs et des frustrations.3
  
• Culture Organisationnelle : Les différences entre les cultures et les pratiques opérationnelles des agences spatiales participant à des missions internationales peuvent créer des attentes divergentes.106
  
• Charge de Travail : Des charges de travail déséquilibrées ou perçues comme inéquitables peuvent générer du ressentiment.106
  

Contre-mesures : La gestion proactive de la dynamique de groupe est essentielle pour le succès des missions longues :

• Sélection et Composition de l'Équipage : Processus rigoureux visant à sélectionner des individus non seulement compétents techniquement mais aussi psychologiquement stables, compatibles entre eux, et possédant de bonnes compétences interpersonnelles.102 La prise en compte de la diversité et des valeurs culturelles est importante.102
  
• Formation : Entraînement spécifique aux compétences interpersonnelles, à la communication interculturelle, à la gestion des conflits, au travail d'équipe et au leadership.102
  
• Leadership Efficace : Nécessité d'un leadership flexible, capable d'être à la fois orienté vers la tâche et de fournir un soutien émotionnel, en adaptant son style à la phase de la mission et à la situation (routine vs urgence).102
  
• Promotion de la Cohésion : Stratégies visant à renforcer l'identité et la cohésion du groupe, par exemple en mettant l'accent sur les objectifs communs (modèle de l'identité de groupe commune).102
  
• Protocoles de Communication : Établir des règles claires pour la communication au sein de l'équipage et avec le sol.106
  
• Débriefings d'Équipe : L'utilisation de débriefings réguliers a montré son efficacité pour améliorer la performance d'équipe dans d'autres contextes.103
  
• Soutien Psychologique : Disponibilité d'un soutien psychologique pour l'équipage et leurs familles.103
  

C. Altérations des Performances Cognitives

Phénomène : Bien que les astronautes soient des individus hautement sélectionnés et entraînés, des préoccupations existent quant au maintien de performances cognitives optimales pendant les vols spatiaux, en particulier les missions de longue durée.63 Des rapports anecdotiques font état d'un "brouillard spatial" ("space fog"), caractérisé par un ralentissement cognitif généralisé, des problèmes d'attention et de mémoire.62 Les données expérimentales issues de la littérature grise sont plus nuancées. Certaines études n'ont pas trouvé de déficits majeurs dans les fonctions cognitives de base (raisonnement logique, mémoire, attention soutenue, vitesse psychomotrice).63 Cependant, d'autres études rapportent des décréments spécifiques dans certains domaines cognitifs, souvent observés lors de phases particulières de la mission (début de vol, post-vol) ou sur des tâches plus complexes.62 Les domaines potentiellement affectés incluent :

• Vitesse de Traitement : Ralentissement observé en début de vol.109
  
• Mémoire de Travail Visuelle : Ralentissement observé en début de vol et persistant.109
  
• Attention Soutenue (Vigilance) : Ralentissement en début de vol 109 ; dégradation associée au manque de sommeil.109
  
• Fonctions Exécutives / Double Tâche : Difficultés accrues à réaliser deux tâches simultanément (par exemple, une tâche cognitive et une tâche motrice), surtout en début de vol.66
  
• Traitement Spatial : Déclin potentiel, mais souvent masqué par des stratégies compensatoires.66
  
• Reconnaissance des Émotions : Ralentissement possible en fin de vol.109
  
• Raisonnement Abstrait : Diminution de la précision en fin de vol.109
  
• Propension au Risque : Diminution observée en fin de vol et post-vol.109 Une observation fréquente est l'augmentation de la variabilité des performances cognitives, à la fois chez un même individu au fil du temps et entre les différents membres d'équipage.63 La performance cognitive est particulièrement critique pour des tâches complexes et dangereuses comme les EVA, dont les exigences cognitives devraient augmenter lors des futures missions lunaires et martiennes.62
  

Facteurs Contributifs : Les altérations cognitives en vol spatial sont considérées comme résultant de l'interaction de multiples facteurs de stress 63 :

• Microgravité : Les changements physiologiques induits par la microgravité, tels que les déplacements liquidiens vers la tête et la nécessité d'une adaptation sensorimotrice constante, pourraient augmenter la charge cognitive et affecter certaines fonctions.66
  
• Rayonnements Spatiaux : L'exposition aux GCR et SPE est une préoccupation majeure pour ses effets potentiels sur le SNC, pouvant causer des dommages neuronaux et des déficits cognitifs à court ou long terme.29
  
• Stress Psychologique : L'isolement, le confinement, la charge de travail élevée et d'autres stresseurs psychologiques peuvent avoir un impact négatif sur l'attention, la mémoire et les fonctions exécutives.1
  
• Privation de Sommeil et Perturbation Circadienne : Le manque de sommeil et le décalage des rythmes biologiques sont connus pour dégrader significativement la vigilance et les performances cognitives.63
  
• Autres Facteurs Environnementaux/Physiologiques : L'hypercapnie (niveaux élevés de CO2 dans l'habitat), les déséquilibres hormonaux, les toxines potentielles, la température ambiante et les maladies (par exemple, le SMS) peuvent également jouer un rôle.63
  
• Changements Structurels Cérébraux : Des études d'imagerie cérébrale (IRM) post-vol ont montré des changements structurels (par exemple, élargissement ventriculaire, modifications de la matière grise et blanche, déplacement ascendant du cerveau) qui sont corrélés avec certaines altérations des performances cognitives et motrices.65
  

Contre-mesures : Les contre-mesures spécifiques pour les déficits cognitifs sont encore en développement, car les mécanismes exacts et l'ampleur du risque ne sont pas entièrement compris.63 Les approches actuelles et futures mentionnées dans la littérature grise incluent :

• Gestion des Stresseurs Sous-jacents : La principale approche consiste à atténuer les facteurs contributifs connus, notamment en assurant un sommeil adéquat, en gérant la charge de travail et le stress, en maintenant un environnement d'habitat sain (contrôle du CO2, de la température) et en protégeant contre les radiations.109
  
• Surveillance des Performances Cognitives : Utilisation d'outils de test cognitif brefs et répétés (comme le Psychomotor Vigilance Test - PVT) en vol pour surveiller l'état de vigilance et détecter les décréments.64
  
• Modélisation Prédictive : Développement de modèles mathématiques pour prédire dynamiquement les performances cognitives (en particulier la vigilance) en fonction des performances passées, des niveaux de fatigue et de stress autodéclarés, et des facteurs environnementaux (par exemple, température, dose de rayonnement).64
  
• Recherche sur les Mécanismes : Poursuite des recherches utilisant l'imagerie cérébrale et d'autres biomarqueurs pour comprendre les changements neuronaux sous-jacents aux altérations cognitives observées.65
  

D. Troubles du Sommeil et Perturbation du Rythme Circadien

Phénomène : Les troubles du sommeil et la perturbation des rythmes circadiens sont des problèmes très courants et bien documentés chez les astronautes.68 Malgré des périodes de repos programmées de 8 heures, les astronautes dorment en moyenne significativement moins en vol (environ 6 à 6,5 heures par nuit sur l'ISS ou lors des missions Shuttle).68 La qualité subjective du sommeil est également souvent rapportée comme étant inférieure à celle au sol.68 Les rythmes circadiens (cycles biologiques d'environ 24 heures régulant le sommeil, la température corporelle, les hormones, etc.) sont également perturbés. Des études ont montré un désalignement entre le rythme circadien endogène (par exemple, mesuré par le cortisol urinaire ou la température corporelle) et le cycle veille-sommeil imposé par l'horaire de la mission, souvent avec un retard apparent du rythme endogène.68 L'amplitude de certains rythmes (comme la température corporelle) peut également être réduite en vol.69 Une augmentation marquée du sommeil paradoxal (REM) a été observée au retour sur Terre, suggérant une altération de l'homéostasie du sommeil REM en vol.68 La prévalence de ces problèmes est telle que les somnifères figurent parmi les médicaments les plus utilisés en vol spatial.68

Causes : Les causes de ces perturbations sont multifactorielles et liées à l'environnement unique et aux exigences opérationnelles du vol spatial :

• Facteurs Environnementaux : Le bruit constant dans l'habitat spatial, les variations de température, l'inconfort des sacs de couchage ou des systèmes de retenue, l'absence de signaux gravitationnels proprioceptifs habituels, et potentiellement les niveaux de dioxyde de carbone peuvent perturber le sommeil.165
  
• Facteurs Opérationnels : Des charges de travail élevées, des horaires irréguliers ou décalés (parfois sur des cycles non-24 heures lors des missions Shuttle), des interruptions soudaines du sommeil pour des besoins opérationnels ou des activités sociales, et des plannings parfois irréalistes contribuent de manière significative à la perte de sommeil et à la fatigue.68
  
• Absence de Synchroniseurs Circadiens Forts : Le cycle lumière-obscurité est le principal synchroniseur ("Zeitgeber") du rythme circadien humain. En orbite, les astronautes peuvent être exposés à des cycles lumière-obscurité artificiels ou très variables (par exemple, 16 levers/couchers de soleil par jour en LEO vus depuis la coupole), avec des niveaux d'éclairement souvent insuffisants (en particulier dans les anciens modules comme Spacelab) pour assurer une synchronisation robuste de l'horloge biologique interne.68
  
• Stress Psychologique : L'isolement, le confinement et le stress général de la mission peuvent également nuire à la qualité et à la quantité du sommeil.5
  
• Régulation Homéostatique du Sommeil Altérée : Il est possible que l'environnement spatial affecte directement les mécanismes cérébraux qui régulent le besoin de sommeil (processus homéostatique ou "Process S"), comme le suggère la réduction du sommeil à ondes lentes (SWS) parfois observée.174
  
• Problèmes Pré-vol : La perturbation du sommeil commence souvent avant même le lancement, en raison de l'entraînement intensif et de l'adaptation aux horaires de lancement.111
  

Impacts : La perte de sommeil et la désynchronisation circadienne ont des conséquences négatives importantes :

• Dégradation des Performances : Diminution de la vigilance, augmentation du temps de réaction, erreurs accrues, et altération des fonctions cognitives supérieures.64
  
• Risques pour la Santé : Peut affecter la santé physique et mentale à court et long terme.3
  
• Augmentation du Stress : Le manque de sommeil est associé à des niveaux de stress perçu plus élevés.110
  
• Risque d'Accidents : Augmente la probabilité d'erreurs opérationnelles et d'incidents.64
  
• Inertie du Sommeil : La période de performance réduite immédiatement après le réveil (inertie du sommeil) représente un risque particulier en cas de réveil d'urgence.73
  

Contre-mesures : Plusieurs stratégies sont utilisées ou développées pour atténuer les problèmes de sommeil et de rythme circadien, comme documenté dans la littérature grise :

• Amélioration de l'Environnement de Sommeil : Efforts continus pour améliorer l'habitabilité des modules spatiaux en termes de bruit, température, confort des couchages et intimité des quartiers de repos.174
  
• Gestion de l'Éclairage : Utilisation de systèmes d'éclairage contrôlés (comme le Solid-State Lighting Assembly - SSLA sur l'ISS) pour fournir des spectres et des intensités lumineuses appropriés à différents moments de la journée (éclairage général, lumière bleue pour l'alerte/le décalage de phase, lumière tamisée avant le sommeil) afin de favoriser la synchronisation circadienne.72
  
• Planification Optimisée des Horaires : Concevoir des horaires de travail et de repos qui protègent une durée de sommeil adéquate (objectif de 6 à 8 heures), minimisent les décalages de phase importants, et intègrent des périodes de repos et de loisirs pour éviter la fatigue chronique.69 L'utilisation de modèles mathématiques et de logiciels d'aide à la planification est explorée pour prédire l'alerte et optimiser les horaires et l'application des contre-mesures (comme la lumière).72
  
• Agents Pharmacologiques :
  
• Hypnotiques : Utilisation courante de médicaments comme le zolpidem ou le zaleplon pour induire le sommeil.72 Le midazolam en spray nasal est envisagé pour une action rapide.174 La recherche se poursuit sur l'efficacité et les effets secondaires (y compris l'inertie du sommeil).73
  
• Mélatonine : Utilisée pour faciliter l'endormissement et potentiellement aider à la synchronisation circadienne. Une étude sur la navette avec une faible dose (0,3 mg) n'a pas montré de bénéfice clair 68, mais elle reste une option.174
  
• Stimulants : Caféine et modafinil sont disponibles pour contrer la somnolence et maintenir l'alerte en cas de besoin opérationnel.174
  
• Stratégies Comportementales : Programmes de gestion de la fatigue incluant formation, surveillance et protocoles.146 Des stratégies de sieste peuvent être envisagées, mais leur impact sur le rythme circadien doit être évalué.174 L'extension du sommeil avant ou après une période de restriction peut être bénéfique.174 Donner une certaine flexibilité aux astronautes dans l'organisation de leur temps de sommeil pourrait améliorer l'efficacité du sommeil.174
  

E. Problèmes Affectifs (Anxiété, Dépression)

Phénomène : Bien que les astronautes soient sélectionnés pour leur stabilité psychologique, l'environnement exigeant et stressant du vol spatial de longue durée peut potentiellement induire ou exacerber des symptômes affectifs tels que l'anxiété et la dépression.1 Ces états peuvent faire partie de réponses d'adaptation inefficaces ("maladaptive coping").106 Des rapports anecdotiques font état de dépression prolongée lors de missions passées.106 Des études menées dans des environnements analogues isolés et confinés ont également montré des dégradations de l'humeur, parfois selon un schéma temporel spécifique comme le "phénomène du troisième trimestre".102 Les données de la NASA indiquent une prévalence non négligeable de symptômes d'anxiété et de dépression chez les astronautes, bien que les seuils cliniques ne soient pas précisés dans les extraits.157

Facteurs Contributifs : Les problèmes affectifs en vol spatial sont probablement déclenchés ou aggravés par l'accumulation et l'interaction des divers stresseurs de la mission :

• Isolement et Confinement : La séparation sociale, la monotonie, le manque de stimuli et l'exiguïté de l'habitat sont des facteurs de risque majeurs.1 Le mal du pays est un contributeur significatif.106
  
• Conflits Interpersonnels : Les tensions au sein de l'équipage ou avec le contrôle au sol peuvent générer du stress et affecter négativement l'humeur.102
  
• Charge de Travail et Stress Opérationnel : Une charge de travail excessive ou sous-optimale, la pression de la performance et la perception du danger inhérent à la mission sont des sources de stress.106
  
• Troubles du Sommeil : La privation de sommeil chronique est fortement liée à l'humeur dépressive et à l'anxiété.111
  
• Facteurs Physiologiques : Les malaises physiques (par exemple, SMS, douleurs) ou les préoccupations concernant les changements physiologiques (perte osseuse, etc.) peuvent également contribuer au stress et à l'anxiété.3
  

Contre-mesures : La prévention et la gestion des problèmes affectifs reposent sur une approche multidimensionnelle :

• Sélection Psychologique : Processus rigoureux pour identifier les candidats possédant la résilience et la stabilité émotionnelle nécessaires.106
  
• Soutien Psychologique : Fourniture d'un soutien continu par des professionnels au sol, accessible aux astronautes et à leurs familles.5
  
• Techniques de Gestion du Stress : Entraînement à des techniques de gestion du stress, de relaxation ou de pleine conscience ("mindfulness").2
  
• Maintien des Liens Sociaux : Faciliter la communication avec les proches sur Terre.169
  
• Organisation du Travail et des Loisirs : Assurer une charge de travail équilibrée et des opportunités d'activités récréatives et sociales enrichissantes.169
  
• Interventions Pharmacologiques : Bien que non spécifiquement détaillées pour l'anxiété ou la dépression dans les extraits, des médicaments psychotropes pourraient être disponibles dans la pharmacie de bord si nécessaire.
  
• Outils Technologiques : Des propositions émergentes incluent l'utilisation d'outils de psychothérapie automatisée, potentiellement via l'IA, pour fournir un soutien confidentiel et à la demande, en particulier lors de missions lointaines avec délais de communication.5
  

L'importance des facteurs humains dans le succès des missions spatiales est une thématique récurrente dans la littérature grise produite par les agences spatiales.4 Des programmes comme le Human Research Program (HRP) de la NASA encadrent explicitement les défis psychologiques – tels que la dynamique d'équipe, la performance cognitive, le sommeil et la santé comportementale – comme des risques critiques nécessitant une compréhension et une atténuation actives.63 Cette perspective intègre la santé et le bien-être psychologiques non pas comme des considérations secondaires, mais comme des éléments fondamentaux influençant directement la sécurité, la fiabilité et la productivité de la mission.176 L'analyse de ces facteurs est donc essentielle pour la conception des systèmes, la planification des missions et la formation des équipages.

Étant donné les difficultés inhérentes à la conduite de recherches psychologiques approfondies lors de vols spatiaux réels (nombre limité de participants, contraintes opérationnelles, complexité de l'environnement), une grande partie des connaissances documentées dans la littérature grise sur les aspects psychologiques provient d'études menées dans des environnements analogues sur Terre.2 Ces analogues simulent certaines conditions du vol spatial, comme l'isolement et le confinement (par exemple, stations en Antarctique, habitats simulés comme HERA, HI-SEAS, Mars500) ou la microgravité (alitement prolongé). Bien que ces études fournissent des données précieuses, la fidélité psychologique de ces environnements par rapport à l'expérience réelle du vol spatial est une limite reconnue.103 Des facteurs uniques au vol spatial, tels que l'exposition réelle à la microgravité et aux radiations, la perception du danger, la distance de la Terre et l'impossibilité d'un retour rapide, ne peuvent être entièrement reproduits au sol. Par conséquent, l'extrapolation des résultats psychologiques obtenus dans les analogues aux missions d'exploration de longue durée doit être faite avec prudence, reconnaissant l'incertitude inhérente à cette approche.

V. L'Interaction entre Physiologie et Psychologie dans le Vol Spatial (Perspectives de la Littérature Grise)

Les défis rencontrés par les astronautes ne se limitent pas à des catégories physiologiques ou psychologiques distinctes ; la littérature grise suggère fortement une interaction complexe et bidirectionnelle entre ces deux domaines.

Impact du Stress Psychologique sur la Physiologie

Plusieurs documents soulignent comment les stresseurs psychologiques inhérents au vol spatial peuvent moduler les réponses physiologiques :

• Stress et Système Immunitaire : C'est l'interaction la mieux documentée dans les extraits fournis. Le stress psychologique (lié à l'isolement, au confinement, à la charge de travail, etc.) est explicitement identifié comme un facteur majeur contribuant à la dysrégulation immunitaire observée en vol.2 Les mécanismes proposés impliquent l'activation des systèmes de réponse au stress (axe HPA et système sympathique), conduisant à la libération d'hormones comme le cortisol et les catécholamines, qui modulent l'activité des cellules immunitaires.146 La détection de niveaux élevés d'endocannabinoïdes en vol renforce l'idée d'une réponse au stress biologique soutenue.162
  
• Stress et Sommeil : Le stress psychologique est également un contributeur reconnu aux troubles du sommeil et à la fatigue rapportés par les astronautes.63
  
• Stress et Performance Cognitive : Le stress peut directement altérer les fonctions cognitives telles que l'attention, la mémoire et la prise de décision.1
  

Impact des Facteurs Physiologiques sur la Psychologie

Inversement, les changements et les défis physiologiques rencontrés en vol spatial peuvent avoir des répercussions significatives sur l'état psychologique et les performances :

• Sommeil/Rythme Circadien et Cognition/Humeur : La privation de sommeil et la désynchronisation circadienne, problèmes physiologiques courants en vol, sont clairement liées à une dégradation des performances cognitives (vigilance, temps de réaction), ainsi qu'à des altérations de l'humeur et de l'alerte subjective.63
  
• Mal de l'Adaptation à l'Espace (SMS) et Bien-être : Les symptômes débilitants du SMS (nausées, vomissements, malaise, fatigue) affectent négativement le bien-être général, le moral et la capacité à travailler efficacement pendant les premiers jours de la mission.1
  
• Microgravité et Charge Cognitive : L'adaptation constante aux effets de la microgravité (par exemple, déplacements liquidiens, nécessité de réapprendre les schémas moteurs, gestion de l'orientation spatiale) peut imposer une charge cognitive supplémentaire, contribuant potentiellement aux difficultés observées dans les tâches complexes ou doubles.66
  
• Radiations et Cognition/Affect : L'exposition aux radiations spatiales est un facteur de risque potentiel pour des altérations cognitives et des effets tardifs sur le SNC, ce qui pourrait avoir des conséquences psychologiques profondes à long terme.29
  
• Inconfort Physiologique Général : Tout inconfort physique ou problème de santé (douleurs musculo-squelettiques, symptômes liés au SANS, etc.) peut agir comme un stresseur supplémentaire, affectant l'humeur, la concentration et la performance globale.3
  

Perspective Intégrée

La reconnaissance de ces interactions est reflétée dans les approches adoptées par les agences spatiales et les chercheurs, telles que documentées dans la littérature grise :

• Approche par les Facteurs Humains : La discipline des facteurs humains, centrale dans la recherche spatiale de la NASA par exemple, vise explicitement à intégrer la compréhension des capacités et limitations physiologiques et psychologiques dans la conception des systèmes, des interfaces, des procédures et des missions pour optimiser la performance et la sécurité globales de l'équipage.4
  
• Cadre Biopsychosocial (BPS) : Des revues récentes préconisent l'adoption d'un cadre BPS pour une compréhension holistique de la santé des astronautes. Ce cadre met l'accent sur l'interaction constante entre les facteurs biologiques (physiologie), psychologiques (cognition, affect, comportement) et sociaux (dynamique de groupe, culture, soutien) dans l'environnement spatial.3
  
• Étude des Risques Combinés : La nécessité d'étudier les effets combinés ou synergiques des différents dangers du vol spatial (par exemple, radiations et isolement) sur le corps et l'esprit est explicitement reconnue.168
  

L'analyse de la littérature grise met clairement en évidence une boucle d'influence réciproque : les stresseurs physiologiques inhérents au vol spatial (microgravité, radiations, privation de sommeil) affectent les états psychologiques (cognition, humeur), tandis que les stresseurs psychologiques (isolement, charge de travail, conflits) modulent en retour des systèmes physiologiques clés (immunité, sommeil). Cette interaction bidirectionnelle complexe rend l'évaluation des risques et le développement de contre-mesures particulièrement difficiles, car une intervention dans un domaine peut avoir des conséquences imprévues dans l'autre.

Cette interdépendance se reflète également dans le domaine des contre-mesures. Certaines interventions peuvent avoir des effets bénéfiques sur plusieurs systèmes. Par exemple, l'exercice physique, principal rempart contre l'atrophie musculaire et la perte osseuse, pourrait également avoir des effets positifs sur l'humeur, la gestion du stress et potentiellement la fonction immunitaire.146 À l'inverse, certaines contre-mesures peuvent entrer en conflit. L'utilisation de somnifères pour combattre l'insomnie 174 peut améliorer le repos nocturne mais risque d'induire une inertie du sommeil ou une somnolence résiduelle le lendemain, compromettant ainsi la performance cognitive ou opérationnelle.73 De même, les médicaments contre le SMS peuvent avoir des effets sédatifs.148 La littérature grise souligne la nécessité de ces contre-mesures mais n'explore pas toujours en profondeur ces interactions complexes ou ces conflits potentiels dans les extraits fournis. L'adoption d'une approche intégrée, comme le suggère le cadre BPS 3, est donc cruciale lors de la sélection et de la mise en œuvre des contre-mesures, afin de maximiser les bénéfices synergiques tout en minimisant les effets secondaires antagonistes potentiels sur l'ensemble du système humain.

VI. Synthèse : Principaux Défis pour la Santé et la Performance Humaines Identifiés dans la Littérature Grise

L'analyse des rapports techniques, des communications de conférences, des revues spécialisées et d'autres formes de littérature grise met en évidence un ensemble cohérent de défis majeurs pour la santé et la performance humaines lors des vols spatiaux habités. Ces défis couvrent à la fois les domaines physiologiques et psychologiques et sont souvent interconnectés.

Aperçu Consolidé :

Sur le plan physiologique, les principaux défis documentés incluent :

• Le déconditionnement cardiovasculaire, se manifestant principalement par une intolérance orthostatique post-vol.24
  
• La perte de densité minérale osseuse, en particulier dans les os porteurs, augmentant le risque de fracture.28
  
• L'atrophie musculaire, affectant la force et la puissance, surtout dans les muscles antigravitaires.33
  
• Le mal de l'adaptation à l'espace (SMS), affectant la majorité des astronautes en début de mission.37
  
• La redistribution des fluides corporels vers la tête, liée à la microgravité et impliquée dans plusieurs adaptations, y compris le SANS/VIIP.45
  
• Les altérations de la vision (SANS/VIIP), un syndrome neuro-oculaire complexe observé lors des vols de longue durée.53
  
• Les effets de l'exposition aux radiations spatiales (GCR, SPE), posant des risques à long terme de cancer, de maladies cardiovasculaires, d'effets sur le SNC et de cataractes.29
  
• La dysrégulation du système immunitaire, incluant des changements cellulaires et fonctionnels et la réactivation de virus latents.58
  

Sur le plan psychologique, les défis majeurs comprennent :

• Le stress lié à l'isolement et au confinement prolongés, entraînant monotonie et mal du pays.1
  
• Les difficultés interpersonnelles au sein d'équipages restreints et souvent multiculturels, incluant tensions et conflits.102
  
• Les altérations potentielles des performances cognitives, notamment en termes de vitesse de traitement, d'attention et de fonctions exécutives.62
  
• Les troubles du sommeil et la perturbation du rythme circadien, conduisant à une dette de sommeil chronique.68
  
• Les problèmes affectifs, tels que l'anxiété ou la dépression, liés aux stresseurs de la mission.1
  

Accent sur les Risques des Missions Longues Durées :

La littérature grise consultée, en particulier les documents émanant des agences spatiales (rapports d'évaluation des risques, plans de recherche, documents de conférence préparant les futures missions), met systématiquement l'accent sur l'amplification de ces défis physiologiques et psychologiques dans le contexte des missions d'exploration de longue durée envisagées vers la Lune et Mars.2 L'impossibilité d'un retour rapide sur Terre et les limitations sévères en matière de ravitaillement ou d'évacuation médicale rendent la gestion de ces risques et la mise au point de contre-mesures robustes et autonomes absolument critiques pour la faisabilité et la sécurité de ces entreprises futures.3

Mise en Lumière des Incertitudes Clés :

Tout en documentant les défis, la littérature grise révèle également des zones d'incertitude significatives où les connaissances sont encore incomplètes. Celles-ci incluent notamment :

• La quantification précise des risques à long terme liés à l'exposition chronique aux GCR, en particulier pour les effets sur le SNC et le système cardiovasculaire, ainsi que l'impact réel des ions lourds (HZE).29
  
• La compréhension complète de la pathogenèse du SANS/VIIP et l'identification de facteurs prédictifs fiables.53
  
• La prédiction de la variabilité interindividuelle dans les réponses physiologiques et psychologiques au vol spatial.24
  
• La validation de l'efficacité à long terme et de l'innocuité de nombreuses contre-mesures proposées, en particulier pour les missions d'exploration.26
  
• L'extrapolation fiable des données issues des analogues terrestres aux conditions réelles du vol spatial lointain, surtout pour les aspects psychologiques.103
  

Ces incertitudes, clairement exprimées dans les rapports d'évaluation des risques et les documents de planification de la recherche 29, soulignent les domaines où des efforts de recherche supplémentaires sont jugés nécessaires par les agences spatiales.

Tableau 2 : Synthèse des Principaux Défis Physiologiques Documentés dans la Littérature Grise

Tableau 3 : Synthèse des Principaux Défis Psychologiques Documentés dans la Littérature Grise

VII. Contre-mesures et Stratégies d'Atténuation dans la Littérature Grise

Face aux multiples défis physiologiques et psychologiques posés par le vol spatial, les agences spatiales et les chercheurs ont développé et continuent d'étudier un éventail de contre-mesures et de stratégies d'atténuation. La littérature grise fournit des informations détaillées sur ces efforts, allant des protocoles opérationnels établis aux approches expérimentales.

Contre-mesures Physiologiques

• Exercice Physique : C'est la contre-mesure la plus centrale et la mieux établie, mentionnée dans de nombreux rapports techniques et articles de conférence, visant principalement à lutter contre le déconditionnement cardiovasculaire, l'atrophie musculaire et la perte osseuse.24 Les régimes d'exercice sur l'ISS sont intensifs, occupant jusqu'à 2 heures par jour.145 Différentes modalités sont combinées :
  
• Exercice de Résistance : Crucial pour stimuler les muscles et les os. L'ARED (Advanced Resistive Exercise Device) permet de simuler des exercices de type haltérophilie (squats, soulevés de terre, développé couché) en fournissant une résistance via des cylindres à vide.28 Des études évaluent l'efficacité de protocoles spécifiques d'exercices isotoniques et isométriques à haute résistance.35
  
• Exercice Aérobie : Essentiel pour le système cardiovasculaire et l'endurance musculaire. Les équipements incluent des tapis roulants (comme le TVIS - Treadmill with Vibration Isolation System, ou le T2/COLBERT) qui nécessitent un harnais pour maintenir l'astronaute sur la surface de course et appliquer une charge simulée 145, ainsi que des vélos ergomètres stationnaires.145 L'individualisation des prescriptions d'exercice en fonction des besoins et des réponses de chaque astronaute est un objectif.24 Le conditionnement physique pré-vol s'est avéré bénéfique pour les performances en mission.145 Pour améliorer l'adhésion et la motivation lors de ces longues séances, des approches comme l'utilisation de la réalité virtuelle (VR) pendant l'exercice sur vélo sont explorées.145
  
• Pression Négative du Bas du Corps (LBNP) : Cette technique consiste à placer la moitié inférieure du corps de l'astronaute dans une chambre où la pression est réduite, créant ainsi un gradient de pression qui attire les fluides vers les jambes, simulant partiellement les effets de la gravité terrestre.26 Elle est utilisée ou étudiée comme contre-mesure à l'intolérance orthostatique post-vol 26 et, plus récemment, comme outil expérimental et contre-mesure potentielle pour le SANS en inversant temporairement le fluid shift céphalique.47 Une interaction potentielle avec l'exercice (par exemple, exercice de type presse à jambes effectué pendant le LBNP) est notée, pouvant potentiellement réduire l'efficacité du LBNP seul pour le déplacement liquidien.51
  
• Stratégies Nutritionnelles : La nutrition joue un rôle de soutien essentiel. Des apports adéquats en calories et en protéines sont nécessaires pour maintenir la masse musculaire et l'énergie.146 Pour la santé osseuse, un apport suffisant en calcium et en vitamine D est recommandé en conjonction avec l'exercice.28 Au-delà des besoins de base, la littérature grise explore le potentiel d'une "nutrition de précision" ou de l'utilisation d'aliments fonctionnels et de suppléments spécifiques pour cibler des problèmes particuliers.53 Pour le système immunitaire, des nutriments comme les protéines de lactosérum, certains acides aminés (pour le glutathion), les vitamines A, C, D, E, les polyphénols, les acides gras oméga-3, les probiotiques et les nucléotides sont mentionnés comme ayant des rôles potentiels ou étant à l'étude.53 Pour le SANS, la supplémentation en vitamines B est une piste explorée.53
  
• Agents Pharmacologiques : Des médicaments sont utilisés ou envisagés pour plusieurs problématiques :
  
• SMS : Prométhazine, scopolamine, et autres antiémétiques/antihistaminiques sont couramment utilisés malgré leurs effets secondaires.37
  
• Troubles du Sommeil : Hypnotiques (zolpidem, zaleplon) et mélatonine sont utilisés pour l'insomnie.68 Des stimulants (caféine, modafinil) sont disponibles pour l'alerte.174
  
• Perte Osseuse : Des médicaments comme les bisphosphonates sont mentionnés.146 Les inhibiteurs de la myostatine, bien que principalement pour le muscle, pourraient avoir un effet osseux.145
  
• Atrophie Musculaire : Les inhibiteurs de la myostatine sont testés sur des modèles animaux.145
  
• Dysrégulation Immunitaire : Des antiviraux (prophylaxie VZV), et potentiellement des bêta-bloquants ou des antagonistes des récepteurs des glucocorticoïdes sont discutés.146
  
• Radioprotection : Recherche sur des agents radioprotecteurs ou atténuateurs, mais peu d'options validées.29
  
• Protection contre les Radiations : La stratégie principale est la limitation de dose (ALARA) via :
  
• Blindage : Conception du vaisseau spatial et utilisation d'abris spécifiques (pour les SPE).32
  
• Planification Opérationnelle : Optimisation de la durée et de la trajectoire des missions.32
  
• Surveillance et Limites : Dosimétrie individuelle et respect des limites d'exposition permissibles (PELs) définies par la NASA.30
  
• Contre-mesures pour le SANS : En plus du LBNP et de la nutrition (Vit B), d'autres approches sont proposées : manchettes de cuisse vénoconstrictives, dispositifs à seuil d'impédance, modulation du TLPD via des lunettes spéciales, et gravité artificielle par centrifugation.53
  
• Autres Contre-mesures Physiologiques : L'hydratation et la supplémentation en sel avant la rentrée ("fluid loading") sont utilisées pour aider à contrer l'intolérance orthostatique.26 Les combinaisons anti-G sont portées pendant la rentrée et l'atterrissage.26 Les PEMF sont proposés pour l'os et potentiellement le muscle.36 La GVS est une piste pour le SMS.37
  

Contre-mesures Psychologiques

• Sélection et Formation : Considérées comme fondamentales, surtout pour les missions longues.102 La sélection vise à identifier des individus non seulement techniquement compétents mais aussi psychologiquement résilients, stables, compatibles avec le travail en équipe isolée et possédant les traits de personnalité appropriés ("Right Stuff").102 La formation couvre les compétences techniques mais aussi les compétences "douces" : travail d'équipe, communication (interculturelle si nécessaire), gestion des conflits, leadership, gestion du stress.102 Des entraînements spécifiques existent pour l'adaptation au SMS 40 et la gestion de la fatigue.146
  
• Planification des Horaires et Gestion de la Charge de Travail : Essentielles pour prévenir la fatigue, le stress et les troubles du sommeil.72 Cela implique de protéger des périodes de sommeil suffisantes (6-8h) 69, d'éviter les surcharges de travail chroniques ou les périodes de sous-charge menant à l'ennui 106, de minimiser les décalages d'horaires 69, et d'intégrer des temps de loisirs et de repos significatifs.169 L'utilisation de modèles prédictifs et de logiciels d'aide à la planification est développée.72 Donner une certaine flexibilité à l'équipage dans la gestion de son temps est également bénéfique.169
  
• Conception de l'Environnement et de l'Habitat : L'environnement physique influence le bien-être psychologique.103 Des quartiers de repos privés sont importants pour l'intimité.169 Un volume habitable suffisant et des aménagements comme la coupole de l'ISS (vue sur la Terre) peuvent atténuer les sentiments de confinement et d'isolement.103 Un éclairage adéquat et contrôlé est crucial pour la régulation circadienne.72 La réduction du bruit est un objectif constant.174
  
• Soutien Psychologique et Social : Le maintien des liens avec la Terre est vital.103 Cela inclut des communications privées régulières avec la famille et les amis, ainsi qu'un accès à des équipes de soutien psychologique professionnelles au sol [146, S_S
  

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