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Aperçu de la mission STS-90

Le lancement de la mission STS-90, à bord de la navette spatiale Columbia a eu lieu le 17 avril 1998, à partir du Centre spatial Kennedy (KSC) de la NASA, en Floride. Dafydd (Dave) Rhys Williams de l'Agence spatiale canadienne fut l'un des sept astronautes à prendre part à cette mission particulière.

Qu'est-ce que la mission Neurolab?

La mission STS-90 Neurolab s'insère dans le cadre d'une série de missions de recherche lancées par la NASA à des fins d'études en sciences de la vie. Il s'agit d'une grande aventure captivante qui permettra de repousser encore plus loin les limites des deux dernières frontières d'exploration du XX^e siècle, c'est-à-dire l'exploration spatiale et l'étude du corps humain - le vol spatial de Columbia fut en effet voué à la recherche sur le système nerveux humain. Les recherches menées dans le cadre de la mission Neurolab furent principalement axées sur les neurosciences. Cette mission internationale de 17 jours a porté sur les effets de l'apesanteur sur le système nerveux, la partie de l'anatomie humaine la plus complexe et la moins bien comprise. Composé du cerveau, de la moelle épinière, des nerfs et des organes sensoriels, ce système est soumis à de rudes épreuves pendant les vols spatiaux. Il contribue à la régulation de la pression artérielle, à la coordination des mouvements et à la régulation du sommeil, fonctions qui subissent les effets d'un vol spatial, comme la mission STS-90.

Pendant la mission Neurolab, les astronautes menèrent diverses expériences en sciences de la vie à bord du module Spacelab de la navette Columbia, un laboratoire spatial international doté de tous les équipements nécessaires à la réalisation des expériences prévues. Les efforts concertés de milliers de chercheurs, d'ingénieurs et d'astronautes canadiens, américains, européens et japonais sont à la base du succès de cette mission.

Cette collaboration internationale constitue un excellent modèle sur lequel on pourra s'appuyer pour la sélection, la gestion et le financement de la recherche sur les sciences de la vie à bord de la Station spatiale internationale (ISS).

De quelle façon le Canada participe-t-il à Neurolab?

L'Agence spatiale canadienne (ASC) appuie activement les chercheurs canadiens en leur offrant des possibilités de vol de grande qualité en conditions de microgravité. Deux des 26 expériences Neurolab choisies par la NASA, sur environ 170 propositions, sont à forte contribution canadienne. Une
d'entre elles, la coordination visuomotrice pendant les vols spatiaux, comprend une étude sur les changements que subit la fonction motrice en conditions d'impesanteur, changements qui ont des répercussions sur certains gestes ordinaires comme pointer du doigt et saisir des objets. Cette expérience éclaircira certains aspects de
l'activité musculaire sur Terre et sera mise à profit dans la recherche sur le
rétablissement des blessés.

Cette expérience fut réalisée à l'aide de l'installation de coordination visuomotrice (VCF) mise au point par la société Bristol Aerospace de Winnipeg. Le chercheur canadien responsable de l'expérience est le docteur Barry Fowler de l'Université York.

L'autre expérience canadienne, intitulée rôle des repères visuels dans l'orientation spatiale, vise l'étude du processus selon lequel les astronautes s'orientent en conditions de microgravité. Elle tente notamment de déterminer comment les astronautes cessent de se fier aux organes de l'oreille interne (responsables du sens de l'équilibre sur Terre) pour ne dépendre que de repères strictement visuels. L'expérience a également pour but de vérifier si la création d'une « pesanteur artificielle », simulée par l'application d'une pression sur la plante des pieds, leur permet d'éviter le recours aux seuls repères visuels. Enfin, elle cherche à préciser le temps nécessaire à la réadaptation une fois de retour sur Terre. Les résultats de cette expérience auront une incidence majeure sur l'étude du mal des transports, l'un des problèmes les plus graves associés aux déplacements de l'être humain, que ce soit en mission spatiale ou simplement sur la route sur Terre. L'expérience est menée sous la direction du chercheur canadien Ian Howard du Human Performance Laboratory (HPL) au Centre de recherche sur les technologies spatiales et environnementales (CRESTech) de Toronto.

En plus d'avoir été choisi pour mener ces expériences dans l'espace, l'astronaute Dave Williams de l'ASC est le premier astronaute non américain à être désigné médecin officiel d'équipage et le troisième spécialiste de mission canadien à prendre place à bord de la navette. De plus, l'astronaute canadien Chris Hadfield s'est distingué par son rôle de CAPCOM pendant la mission STS-90.

Que signifie pour vous la mission Neurolab?

Axée sur la recherche fondamentale en neurosciences, la mission Neurolab a fourni une occasion unique d'étudier les maladies et les troubles neurologiques en conditions de microgravité et ainsi, de faire avancer la recherche pour le développement de nouveaux traitements et thérapies possibles. Bien que l'objectif principal de la mission consistait à approfondir nos connaissances sur le développement et le fonctionnement du système nerveux dans l'espace, il n'en demeure pas moins que les résultats trouveront des applications directes dans les études semblables menées sur Terre.

L'absence de pesanteur crée un environnement des plus propices à la recherche et offre de fascinantes possibilités d'avancement dans le traitement de certaines maladies.

Pour plus d'un demi-million de Nord-Américains souffrant d'hypotension orthostatique (p. ex. étourdissements ressentis lorsqu'on se relève trop rapidement), la recherche Neurolab signifie une meilleure définition de ce trouble ainsi que des avancements en matière d'intervention thérapeutique.

Les personnes atteintes de troubles neurologiques, comme le Parkinson, les affections ganglionnaires basales et les déficiences cérébelleuses, bénéficieront des nouvelles connaissances acquises grâce aux expériences de la mission Neurolab sur l'activité sensorimotrice.

Pour plus de 90 millions de Nord-Américains souffrant de maladies ou de traumatismes touchant l'appareil vestibulaire qui règle le sens de l'équilibre et le mouvement, la recherche effectuée avec des casques de réalité virtuelle offre des possibilités de traitement à l'aide de prothèses visuelles.

Les insomniaques profiteront des avancements concernant la compréhension du fonctionnement de la mélatonine, « l'hormone du sommeil ». De ceci découlera également la mise au point d'un nouvel appareil portatif destiné à l'étude du sommeil dans les conditions de vie quotidiennes.

Les nouvelles connaissances acquises sur la plasticité neuronale, c'est-à-dire sur la façon dont les cellules nerveuses se « recâblent » pour compenser certaines maladies ou blessures, nous aideront dans de nombreux aspects de la thérapie relative au système nerveux.

Des études furent aussi menées sur le rôle de la pesanteur dans le développement du système nerveux des mammifères pour mieux comprendre l'interaction de la génétique et de l'environnement durant ce processus crucial.

Un système aquatique embarqué permettra de faire la lumière sur les diverses formes du mal des transports et du vertige.

Pourquoi effectuer une mission Neurolab?

Le président américain George Bush et son Congrès ont déclaré les années 1990 « Décennie du cerveau » (Decade of the Brain). On reconnaissait ainsi les percées spectaculaires des 25 dernières années dans le domaine de la recherche en neurosciences. Désignée à juste titre comme étant « la dernière frontière de l'exploration en biologie humaine », la recherche en neurosciences renferme d'innombrables possibilités qui nous permettront de mieux comprendre le fonctionnement du système nerveux et de traiter et prévenir les troubles connexes.

Grâce aux données recueillies au fil des ans sur l'adaptation des astronautes aux conditions de microgravité, les chercheurs commencent à comprendre les rudiments de la physiologie spatiale et sont constamment confrontés à de nouvelles questions. Par exemple, comment apprenons-nous à fonctionner aussi rapidement dans un environnement sans pesanteur, alors que nous avons appris tous nos mouvements de base (comme marcher, attraper un objet, etc.) sous l'effet de la pesanteur? Comment les organes sensibles à la pesanteur, comme l'oreille interne, le système cardiovasculaire et les muscles s'adaptent-ils à l'impesanteur? Pourquoi les rythmes du sommeil et les rythmes biologiques subissent-ils un changement dans l'espace? Pendant la période de la vie où se font normalement les apprentissages de base, comme apprendre à marcher, la pesanteur est-elle essentielle? Les diverses mesures auxquelles furent soumis les membres d'équipage et les animaux de laboratoire avant, pendant et après la mission permettront de trouver des réponses à toutes ces questions. L'équipage s'est prêté à des expériences qui portèrent entre autres sur la tension artérielle, sur la coordination œil-main, la recherche sur l'oreille interne, sur l'équilibre en particulier, de même que sur l'étude des problèmes associés au sommeil. Les travaux réalisés avec les animaux de laboratoire s'articulèrent autour de l'étude de la plasticité neuronale (adaptation du système nerveux face au changement), du développement des mammifères en conditions de microgravité et des effets d'un séjour spatial sur la perception de la pesanteur chez les animaux.