aérospatiale, médecine - astronomie.

aérospatiale, médecine - astronomie. 1 PRÉSENTATION aérospatiale, médecine, branche de la médecine qui étudie les stress physiologiques et psychologiques auxquels le corps humain est soumis au cours d'un vol. L'étude des effets du vol dans l'atmosphère est aussi appelée médecine aéronautique ; pour les vols au-delà de l'atmosphère terrestre, elle est appelée médecine spatiale. 2 MÉDECINE AÉRONAUTIQUE Les spécialistes de la médecine aéronautique étudient les réactions de l'être humain aux stress du voyage aérien. Ils s'intéressent aux critères de sélection des candidats à un entraînement aérien, au maintien d'une efficacité maximale des équipages et aux recherches cliniques sur les effets physiologiques du vol. Ils collaborent activement avec les ingénieurs aéronautiques au développement d'appareils plus sûrs. 2.1 Histoire La médecine aéronautique prend ses sources dans les études physiologiques faites sur les aérostiers du début du XVIIIe siècle, dont certains étaient eux-mêmes médecins. En 1784, un an après le premier vol en ballon du physicien français Pilâtre de Rozier, un médecin de Boston, John Jeffries, réalise depuis un ballon la première étude de la composition de l'air en altitude. La première étude exhaustive des effets du vol dans l'atmosphère est due au physicien français Paul Bert, qui a publié le résultat de ses recherches sur les effets de la modification de la pression et de la composition de l'air sur l'être humain sous le titre la Pression barométrique. En 1894, le physiologiste viennois Herman Von Schrötter conçoit un masque à oxygène qui permet au météorologue Artur Berson d'établir un record d'altitude à 9 150 m. Avec l'avènement de l'aviation, les premières normes de sélection des pilotes militaires sont établies en 1912. Des recherches significatives dans ce domaine sont réalisées par Théodore Lister, un Américain pionnier de la médecine aéronautique. Il fonde l'Aviation Medecine Research Board en 1917. En 1929, l'Aero Medical Association est fondée sous la direction de Louis H. Bauer. En 1934, des équipements sont construits sur le terrain d'aviation Wright à Dayton (Ohio), pour étudier les effets sur l'être humain des vols en conditions extrêmes. Cela conduit entre autres à la première combinaison pressurisée, conçue et utilisée la même année par l'aviateur américain Wiley Post et à la première combinaison antigravifique, conçue en Grande-Bretagne par W. R. Franks en 1942. Afin d'améliorer la conception des systèmes de sécurité pour les avions à réaction militaires, le chirurgien aéronautique John Stapp conduit une série de tests sur les effets de la décélération à l'aide d'un traîneau propulsé par une fusée. 2.2 Considérations physiologiques La médecine aéronautique étudie principalement les effets de la vitesse et de l'altitude sur l'être humain ; elle comprend l'étude de facteurs tels que l'accélération et la décélération, la pression atmosphérique et la décompression. La médecine aéronautique civile s'intéresse en outre au mal de l'air des passagers. 2.2.1 Effets des grandes vitesses La vitesse en elle-même ne produit pas d'effets néfastes. Le danger provient des forces d'accélération ou de décélération élevées ; leur valeur est exprimée comme un multiple de l'accélération de la pesanteur, ou g. Par exemple, lorsqu'il redresse son appareil après un vol en piqué, un pilote peut subir une force d'inertie allant jusqu'à 9 g. Une force de 4 à 6 g s'exerçant pendant quelques secondes peut entraîner des symptômes allant d'un affaiblissement de la vue à une cécité totale. Un équipement spécial, appelé combinaison anti-g, apporte une protection contre ce phénomène en appliquant une pression aux jambes et à l'abdomen, ce qui permet d'éviter l'accumulation du sang dans ces parties du corps. Lors de décélérations extrêmement rapides, un appui correct de la tête est essentiel pour éviter un gonflement des sinus et de violents maux de tête. En position assise, face vers l'arrière, des sujets humains correctement équipés ont pu supporter des forces de décélération de 50 g sans dommages importants. 2.2.2 Apport en oxygène Le besoin permanent de l'organisme en oxygène est un problème fondamental du vol aérien. Bien que les muscles puissent fonctionner temporairement sans oxygène, la production de toxines limite rapidement les possibilités d'activité. Les tissus cérébraux et oculaires sont les plus sensibles à une carence en oxygène. Jusqu'à une altitude de 4 575 m, la quantité d'oxygène atmosphérique présent est suffisante pour assurer la survie d'un être humain. Au-dessus de cette altitude, l'air doit être pressurisé artificiellement pour permettre une respiration normale. Les appareils militaires volant à haute altitude sont équipés d'appareils à oxygène, et le personnel militaire est tenu de les utiliser en permanence au cours des vols audessus de 3 050 m. En général, l'habitacle des appareils militaires qui peuvent voler au-dessus de 10 675 m est pressurisé. Au-dessus de 16 775 m, l'utilisation de combinaisons partiellement ou totalement pressurisées et d'appareils à oxygène supplémentaires est nécessaire. Les avions commerciaux sont équipés d'appareils à oxygène et d'une cabine pressurisée, conformément aux règles de l'aviation civile. Par exemple, un avion de ligne qui vole à 6 710 m doit maintenir une « altitude en cabine « de 1 830 m. 2.2.3 Mal de l'altitude Cet état physiologique est provoqué par une carence aiguë en oxygène, appelée hypoxémie, due à l'altitude. Dans la basse atmosphère, nommée troposphère, la pression est déjà telle à 3 900 m qu'elle peut provoquer des symptômes d'hypoxie, ou mal des montagnes. À la limite inférieure de la stratosphère, soit environ 10 675 m, l'inhalation normale d'oxygène pur ne suffit plus à assurer une saturation suffisante du sang en oxygène. L'hypoxie produit un certain nombre de symptômes physiologiques. Une ivresse légère, accompagnée d'une excitation du système nerveux, est suivie par une diminution progressive de la vigilance et du jugement qui peut aller jusqu'à la perte de conscience. La respiration et le pouls s'accélèrent et la quantité d'oxygène présente dans l'organisme diminue. Un manque d'oxygène prolongé peut entraîner des lésions cérébrales. 2.2.4 Embolie gazeuse En raison de la faible pression régnant au-dessus de 9 150 m, l'organisme ne peut maintenir en solution l'azote atmosphérique. Les bulles gazeuses produites et les cellules graisseuses rompues qui en résultent peuvent créer, si elles pénètrent dans le système circulatoire, une obstruction, ou embolie, dans les vaisseaux sanguins. Cet état, dont le nom scientifique est embolie gazeuse, conduit à la confusion, à la paralysie ou à un collapsus neurovasculaire. Les symptômes les plus caractéristiques en sont des douleurs dans les plus grandes articulations causées par la pression du gaz sur les nerfs et les tendons, ainsi que des contractions spasmodiques des vaisseaux sanguins. L'inhalation d'oxygène pur avant le vol, afin d'éliminer l'azote de l'organisme, s'est révélée efficace pour prévenir ce phénomène. Une décompression rapide à haute altitude due à une défaillance accidentelle du système de pressurisation de la cabine entraîne des lésions graves du coeur et d'autres organes produites par l'effet de pression dynamique des gaz qui se forment dans les cavités anatomiques. 2.2.5 Mal de l'air Cet état est causé essentiellement par la perturbation du mécanisme labyrinthique de l'oreille interne, bien que des facteurs psychogènes comme l'appréhension puissent également y contribuer. Le mal des transports peut être prévenu par la prise, avant le départ, de certains médicaments. 2.2.6 Décalage horaire En raison de la rapidité des transports aériens actuels, pilotes et passagers peuvent traverser plusieurs fuseaux horaires dans la même journée. La perturbation du rythme circadien (voir Horloges physiologiques) qui en résulte peut entraîner une certaine confusion et une baisse de l'attention et de l'efficacité. Désagréable pour les passagers, ce problème devient critique pour les pilotes qui peuvent avoir à assurer plusieurs vols dans un laps de temps réduit. On s'interroge sur les effets possibles de cette situation sur la sécurité aérienne, bien que la fatigue due au décalage horaire n'ait jamais été clairement identifiée comme cause d'un accident d'avion. 3 MÉDECINE SPATIALE Les spécialistes de la médecine spatiale -- la bioastronautique -- étudient les facteurs humains mis en jeu au cours d'un vol hors de l'atmosphère. La plupart des dangers potentiels d'un vol dans l'espace (comme les forces d'accélération et de décélération, la nécessité d'une atmosphère artificielle, le bruit ou les vibrations) sont similaires à ceux que l'on peut rencontrer lors d'un vol dans l'atmosphère et peuvent être prévenus de la même manière. Cependant, les chercheurs en médecine spatiale doivent faire face à deux problèmes supplémentaires -- l'apesanteur et le niveau élevé des radiations hors de l'atmosphère. 3.1 Histoire Les États-Unis et l'URSS commencent, à partir de 1948, à effectuer des tests en utilisant des animaux. En 1957, l'URSS met un chien en orbite terrestre, alors que les ÉtatsUnis utilisent un singe au cours des essais de 1958. Ces tests laissent alors supposer que les dangers biologiques du vol dans l'espace sont peu nombreux. Ces suppositions sont confirmées par le premier vol spatial humain le 12 avril 1962, avec la mise en orbite de Iouri Gagarine. Les États-Unis prennent le relais avec les vols sous-orbitaux Mercury-Redstone, puis les vols orbitaux Mercury et Gemini, les alunissages des vols Apollo, le véhicule orbital expérimental Skylab et les vols de la navette spatiale. Enfin, dans les années quatre-vingt, les records de séjour dans un environnement sans pesanteur ou en « microgravité « établis par les cosmonautes soviétiques mettent en évidence les problèmes médicaux sérieux créés par un séjour prolongé en apesanteur. 3.2 Découvertes en physiologie Au cours des premiers vols spatiaux, peu d'effets biologiques importants sont identifiés. La quarantaine de 21 jours imposée aux astronautes au retour des missions lunaires Apollo est finalement abandonnée, aucun agent infectieux n'ayant pu être isolé. Les fonctions et paramètres biologiques contrôlés (très souvent à l'aide d'appareils de mesure miniaturisés créés pour l'occasion) comprennent la fréquence et l'intensité des pulsations cardiaques, la température du corps, la pression sanguine, la respiration, la facilité d'élocution, la vigilance et les ondes cérébrales. Ces mesures indiquent des modifications minimes. Les modifications hormonales et de la concentration sanguine en sels minéraux qui sont constatées ne sont nullement préjudiciables à la santé. Le problème de l'alimentation dans l'espace est résolu grâce à l'utilisation de contenants qui peuvent être pressés directement dans la bouche et des systèmes spéciaux sont créés pour la collecte des déjections et des déchets liquides et solides. L'absence d'un cycle temporel naturel dans l'espace est compensée par la synchronisation de l'emploi du temps des astronautes avec le temps terrestre. Le confinement de quelques individus dans un espace restreint et n'ayant qu'une activité limitée a fait craindre des problèmes psychologiques. Cependant, peu ont été notés, sans doute en raison du fait que les astronautes sont choisis pour leur stabilité émotionnelle et leur motivation importante, et que leur emploi du temps est suffisamment chargé pour qu'ils soient presque continuellement occupés. Les effets des rayonnements sont également peu importants. L'irradiation subie lors d'un vol orbital de courte durée est équivalente à celle d'une dose émise par un appareil de radiographie médicale -- à peu près autant qu'au cours d'un vol sous-orbital. L'équipage de la plus longue des missions Skylab a reçu plusieurs fois cette dose. La programmation des vols spatiaux évite les périodes au cours desquelles des éruptions solaires sont prévues, car elles peuvent émettre des niveaux dangereux de rayons gamma. On avait bien supposé que la pesanteur était nécessaire à la croissance normale d'un organisme, mais l'ampleur des modifications physiologiques entraînées par un séjour prolongé dans un environnement en microgravité a été une surprise. Des problèmes médicaux graves, comme la perte de matière osseuse et de force musculaire, ont été constatés à la suite de séjours prolongés en apesanteur, tels que la mission de 237 jours des trois cosmonautes de la station orbitale Saliout en 1984. En outre, l'atrophie de certains muscles, en particulier du muscle cardiaque, est considérée comme particulièrement sérieuse en raison de son effet sur le fonctionnement du système cardiovasculaire dans sa totalité. On a également constaté une modification du sang, notamment une diminution du nombre de cellules transporteuses d'oxygène. Ces effets ont été étudiés lors d'une expérience portant sur 24 rats et 2 singes, réalisée au cours d'une mission de sept jours de la navette spatiale Challenger en 1985. Les analyses effectuées après le vol ont révélé non seulement les pertes de matière osseuse et de masse musculaire attendues, mais aussi une baisse de la sécrétion d'hormone de croissance. Ces découvertes sont actuellement prises en compte pour la préparation des vols spatiaux habités. L'emploi du temps des astronautes comprend des périodes d'exercice régulières qui permettent de maintenir le tonus musculaire. Les projets d'exploitation de stations spatiales habitées en permanence prévoient désormais un changement régulier de l'équipage, ce qui évitera aux astronautes des séjours trop prolongés en apesanteur. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.