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Pourquoi le Canada mène des expériences scientifiques à bord de la Station spatiale internationale

La participation du Canada au programme de la Station spatiale internationale (SSI) permet aux scientifiques canadiens d'effectuer des recherches qui profitent aux Canadiens. Le Canada a fait la preuve de sa capacité unique de réaliser des travaux de recherche de pointe dans les laboratoires de la station et d'aider à approfondir les connaissances sur la présence humaine dans l'espace.

Au cours des missions spatiales, les astronautes subissent des effets indésirables causés par la vie en apesanteur, l'exposition accrue au rayonnement et les difficultés générales liées à la vie dans un environnement isolé, clos et extrême. De nombreux astronautes disent se sentir nauséeux, étourdis et désorientés dans les premières minutes suivant leur arrivée dans l'espace alors que leur corps réagit à la microgravité. Plus la mission spatiale est longue, plus les complications se font sentir : les muscles perdent leur force et s'atrophient; le cœur et les vaisseaux sanguins s'affaiblissent et raidissent; les os se fragilisent; et les réflexes, les capacités motrices et la coordination diminuent. Les astronautes à bord de la SSI sont encore protégés par l'atmosphère terrestre, mais les futurs équipages de missions plus éloignées, sur Mars par exemple, seraient exposés à davantage de rayonnement cosmique et vivraient certainement des difficultés psychologiques plus importantes à cause de l'éloignement de leur résidence et de leur famille pendant de longues périodes.

Afin de mieux comprendre les risques associés aux vols spatiaux habités – et de mettre au point des contremesures et des traitements – l'Agence spatiale canadienne (ASC) travaille avec ses partenaires pour déterminer, caractériser et atténuer les effets des vols spatiaux sur la santé et le bien-être des astronautes et pour réduire les répercussions sur leur rendement pour que les vols spatiaux soient plus sécuritaires et que les Canadiens en tirent profit. Les priorités de l'ASC en ce qui concerne la science de la vie dans l'espace sont les suivantes :

  • étudier les risques associés à l'adaptation physiologique à l'espace;
  • surveiller le rayonnement et protéger les astronautes contre ses effets nocifs;
  • s'assurer de la bonne santé psychologique et psychosociale des astronautes.

L'un des résultats les plus surprenants quant à la santé des astronautes est celui de la première expérience scientifique canadienne à bord de la SSI, H-Reflex. Menée en 2001-2002 par le Dr Douglas Watt de l'Université McGill, l'étude H-Reflex a révélé que l'activation réflexe des muscles des mollets (excitabilité de la moelle épinière) était réduite d'environ 35 % en apesanteur et que les exercices dans l'espace pouvaient donc être moins efficaces, ce qui pose un problème qui devra être étudié plus avant en vue des missions de longue durée à venir.

L'étude VASCULAR, financée par l'ASC et dirigée par le Dr Richard Hughson de l'Université de Waterloo, a permis de découvrir qu'à leur retour d'une mission de six mois à bord de la SSI, les astronautes présentaient une rigidité artérielle équivalente à un vieillissement de 10 à 20 ans sur Terre. Ils présentaient aussi des signes de résistance à l'insuline. Ces observations permettent de mieux comprendre les risques associés aux futurs voyages spatiaux, et elles ont révélé à la population canadienne que les séances quotidiennes d'exercices en aérobie et en résistance sont insuffisantes à elles seules pour conserver la santé cardiovasculaire lorsqu'elles sont combinées à un mode de vie sédentaire. L'étude VASCULAR a jeté les bases des futures lignes directrices concernant les stratégies optimales de mise en forme qui peuvent abaisser le risque de maladie cardiovasculaire et de diabète de type 2 chez les astronautes et dans la population générale.

La plupart des changements physiologiques constituent un excellent parallèle pour l'étude des problèmes de vieillissement et des problèmes de santé similaires qui touchent de plus en plus les populations sédentaires sur Terre. En effet, l'Agence spatiale canadienne s'est associée à l'Institut du vieillissement des Instituts de recherche en santé du Canada afin de regrouper les connaissances à ce sujet et de trouver des remèdes ou des solutions.

Amélioration de la santé sur Terre grâce à l'espace

Le milieu des sciences de la vie dans l'espace et de la médecine spatiale du Canada est un leader mondial dans le domaine, produisant 8 % des publications à l'échelle mondiale à ce sujet. Grâce au financement assuré par l'ASC, les recherches dans ce milieu scientifique se sont traduites par des percées importantes pour les Canadiens dans les domaines de la santé et de la médecine :

  • Dans le cadre de l'expérience EVARM en 2002-2003, l'entreprise Best Medical (auparavant Thompson-Neilson) a mis à l'essai des détecteurs de rayonnement dans les combinaisons spatiales des astronautes pendant leurs sorties dans l'espace. Les essais ont permis d'améliorer le dispositif, lequel est maintenant utilisé dans plus de 1 000 centres d'oncologie dans le monde pour mieux protéger le personnel médical qui administre les traitements de radiothérapie aux patients et pour cibler et mesurer les doses de rayonnement délivrées aux tumeurs.
  • Bubble Technologies a mis au point une technologie pour mesurer en temps réel le rayonnement neutronique à bord de la SSI, laquelle a ensuite servi à mesurer les niveaux de rayonnement sur le site de la catastrophe de Tchernobyl.
  • Grâce aux investissements passés de l'ASC dans Osteo et eOSTEO (une série d'expériences spatiales dans lesquelles un mini-laboratoire automatisé a été mis au point pour la recherche sur les cellules osseuses), l'entreprise canadienne CALM Technologies s'est associée à la NASA et aux National Institutes of Health afin de mettre à niveau l'équipement de l'ASC en vue d'une nouvelle expérience appelée Osteo-4. Lancée à bord de la SSI en avril 2015, cette expérience pourrait permettre de mieux comprendre l'ostéoporose et d'autres maladies dégénératives osseuses sur Terre et de faire progresser la recherche de contremesures. L'équipement amélioré sera remis à l'ASC, ce qui permettra aux chercheurs canadiens de poursuivre leurs recherches sur la perte de substance osseuse dans l'espace. Récemment, l'Agence spatiale européenne a demandé l'aide de CALM Technologies pour produire une unité de culture cellulaire qui permettra à des équipes de chercheurs européens d'étudier la perte de substance osseuse dans l'espace à bord de la SSI.

La technologie et l'expertise acquises lors de la mise au point du Canadarm de la navette spatiale ont non seulement ouvert la voie à ses successeurs, le Canadarm2 et Dextre, à bord de la SSI, mais se sont également traduites par de nouvelles technologies médicales pour les salles d'opération :

  • neuroArm : premier robot à l'échelle mondiale qui peut pratiquer des interventions chirurgicales à l'intérieur des appareils d'imagerie par résonance magnétique et exciser des tumeurs du cerveau auparavant inopérables.
  • IGAR : Le Centre for Surgical Innovation and Invention s'est appuyé sur la précision du Canadarm pour mettre au point le robot IGAR (Image-Guided Autonomous Robot), une plateforme prometteuse permettant à la fois le diagnostic et le traitement du cancer du sein chez les patientes à haut risque.
  • KidsArm : le premier bras chirurgical robotisé guidé par l'image du monde expressément conçu pour les interventions chirurgicales pédiatriques est actuellement mis à l'essai à l'hôpital SickKids, et les chercheurs espèrent qu'il « prêtera bientôt main-forte » aux chirurgiens au pays.

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