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Les études Vascular sur la santé cardiovasculaire dans l'espace

Sciences de la santé

Quatre études scientifiques canadiennes portent sur les effets de l'apesanteur sur la santé cardiovasculaire des astronautes à bord de la Station spatiale internationale (SSI) : Vascular, Vascular Echo, Vascular Aging et Vascular Calcium.

Contexte

Notre système cardiovasculaire est conçu pour la vie sur Terre. Le cœur fait circuler le sang dans les artères pour fournir de l'oxygène à toutes les cellules du corps. L'absence de gravité dans l'espace perturbe ce système.

Pour se déplacer dans la Station, les astronautes n'ont pas à faire autant d'efforts que sur Terre. Une étude canadienne antérieure du nom de Cardiovascular and Cerebrovascular Control on Return from the International Space Station (CCISS) a confirmé que le rythme cardiaque des astronautes et leur niveau d'activité physique baissaient de façon notable en apesanteur.

En nous permettant d'examiner les vaisseaux sanguins des astronautes à l'aide d'analyses de sang et d'échographies, les études Vascular et Vascular Echo ont approfondi nos connaissances sur les effets de la microgravité sur le système cardiovasculaire.

Quant aux études Vascular Aging et Vascular Calcium, elles se penchent sur d'autres risques pour la santé auxquels sont exposés les astronautes, comme le rayonnement et la résistance à l'insuline, un facteur de risque du diabète de type 2. Dans le cas de Vascular Calcium, divers types d'imagerie, dont l'imagerie 3D, serviront à déterminer si le calcium perdu des os s'accumule sur les parois des principales artères durant de longs séjours dans l'espace.

En étudiant comment le système cardiovasculaire réagit dans l'espace, nous pouvons mieux comprendre le processus de vieillissement des artères sur Terre.

Durant une mission de six mois dans l'espace, le système cardiovasculaire peut vieillir de 10 à 20 ans. L'astronaute de l'Agence spatiale européenne (ESA) Tim Peake a participé à l'expérience canadienne Vascular Echo à bord de la SSI pour examiner les changements subis par les vaisseaux sanguins et le cœur des astronautes dans l'espace. (Sources : Agence spatiale canadienne [ASC], NASA)

Transcription

Objectifs

Voici les détails des quatre études Vascular sur la santé cardiovasculaire.

  1. Vascular
    • Suivre les changements subis par les vaisseaux sanguins et surveiller le fonctionnement du cœur.
    • Observer comment les artères réagissent aux variations de la pression artérielle et à la baisse de l'activité physique.
    • Mesurer les marqueurs sanguins liés aux modifications du système cardiovasculaire anticipées.
  2. Vascular Echo
    • Observer comment les artères et le cœur réagissent aux variations de la pression artérielle.
    • Évaluer l'efficacité d'une contremesure, à savoir si une sangle autour de la cuisse peut éviter une trop grande quantité de sang dans le haut du corps.
    • Déterminer si l'apesanteur a un effet sur le débit sanguin après une séance d'exercice.
    • Faire le lien entre certains signes précurseurs manifestés par le sang et les premiers stades de la perte d'élasticité des artères.
    • Trouver un moyen plus facile et moins agressif que les échographies de mesurer les changements de l'élasticité artérielle.
    • En savoir plus sur le rétablissement des astronautes jusqu'à un an après leur retour.
  3. Vascular Aging
    • Déterminer pourquoi précisément les artères des astronautes perdent de leur élasticité.
    • Confirmer si les astronautes développent une résistance à l'insuline et à quel moment.
    • Préciser l'effet de l'exposition au rayonnement sur la santé cardiovasculaire.
    • Suivre le rétablissement des astronautes après leur retour.
  4. Vascular Calcium
    • Déterminer si la perte d'élasticité des artères et la résistance à l'insuline observées lors de missions spatiales de six mois sont accrues pendant un séjour d'un an dans l'espace (dans le cadre du programme CIPHER de la NASA).
    • Vérifier si les missions d'un an favorisent la perte de calcium des os et son accumulation dans les artères.
    • Déterminer si les changements dans l'activité physique et la condition physique sont liés à ceux de la résistance à l'insuline.
    • Aider à établir les risques des vols spatiaux de très longue durée sur la santé des systèmes cardiovasculaire et osseux.

 Retombées sur Terre

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de décès dans le monde. Selon la Fondation des maladies du cœur et de l'AVC, neuf Canadiens sur dix présentent au moins un facteur de risque associé aux maladies du cœur ou aux arrêts vasculaires cérébraux, dont le manque d'activité physique.

Selon les résultats de l'étude Vascular, une séance quotidienne d'exercice aérobique (cardiovasculaire) ne suffit pas à contrer les effets sur le corps d'une vie généralement sédentaire.

Lorsque les artères perdent de leur élasticité, le cœur est contraint à travailler plus fort pour faire circuler le sang dans tout le corps. Moins les vaisseaux sanguins sont élastiques, plus le risque de maladies cardiovasculaires augmente (p. ex. crise cardiaque, accident vasculaire cérébral).

Vascular Calcium est l'une des deux études de l'ASC menée dans le cadre du programmee CIPHER de la NASA. L'autre est TBone2.

Les études du programme CIPHER sont prévues expressément pour la SSI. Ce programme vise à mieux comprendre les effets des vols spatiaux de longue durée par la comparaison des effets des missions selon leur durée : brefs séjours, missions habituelles de six mois et missions de longue durée (un an).

Déroulement

  1. Vascular
    Neuf astronautes ont participé à cette étude.
    • Des échantillons sanguins ont été prélevés sur chacun des astronautes avant, pendant et après leur mission pour collecter des données et établir leur lien avec d'autres effets constatés sur le corps des participants.
    • Les chercheurs ont fait passer des échographies aux astronautes avant leur départ pour évaluer leur élasticité artérielle et les ont comparées avec celles réalisées à leur retour.
  2. Vascular Echo
    Neuf astronautes ont pris part à cette étude.
    • Des prélèvements de sang ont été faits sur les participants avant, pendant et après leur mission.
    • Des échographies ont été pratiquées au repos avant, pendant et après le vol spatial.
    • Les participants ont fait des exercices simples en vol avec un appareil d'échographie attaché à leur cuisse pour mesurer les variations du débit sanguin.
    • Les astronautes ont porté un brassard gonflable qui mesure la pression artérielle. Les résultats ont été comparés aux données des échographies pour déterminer si on peut utiliser la pression artérielle comme un indicateur plus efficace des changements subis par les artères.
  3. Vascular Aging
    Neuf astronautes participent à cette étude.
    • Des échantillons sanguins sont prélevés sur les astronautes avant, pendant et après leur mission.
    • Des échographies de la tête, du cou, du torse, des bras et des jambes sont faites au repos avant, pendant et après la mission.
    • Les astronautes portent le maillot intelligent du biomoniteur, qui servira de moniteur du rythme cardiaque, du niveau d'activité et du rythme respiratoire.
    • Les chercheurs examinent l'efficacité de la réponse insulinique chez les astronautes en leur faisant boire une boisson sucrée et en mesurant ensuite leur glycémie.
  4. Vascular Calcium
    Trente astronautes prendront part à cette étude : 10 sujets en mission brève, 10 sujets en mission de six mois et 10 sujets en mission d'un an à la SSI.
    • Des échantillons de sang et d'urine sont prélevés sur les astronautes et leur pression artérielle est mesurée avant, pendant et après leur mission.
    • Des échographies de la tête, du cou, du torse, des bras et des jambes sont faites au repos avant, pendant et après la mission.
    • Les astronautes portent le maillot intelligent du biomoniteur pendant 48 heures, qui servira de moniteur du rythme cardiaque, du niveau d'activité et du rythme respiratoire.
    • Les chercheurs réalisent de l'imagerie 3D à haute résolution sur le corps des astronautes avant et après leur mission pour mesurer les microstructures osseuses et le niveau de calcium artériel.

 Résultats

L'étude Vascular, la première de cette série, a permis de constater les changements suivants :

  • Après six mois dans l'espace, les artères des astronautes ont perdu de 17 % à 30 % de leur élasticité, ce qui se compare à un vieillissement normal sur Terre de 10 à 20 ans.
  • Le corps des astronautes ne transforme pas le glucose normalement. Les astronautes développent une résistance à l'insuline, ce qui augmente le risque de développer un diabète de type 2.
  • Les artères tant des femmes que des hommes ont été touchées, mais la résistance à l'insuline a été plus importante chez ces derniers.

Les résultats de l'étude Vascular semblent indiquer que la séance quotidienne d'exercice ne suffisait pas à contrer les effets de la sédentarité sur le corps liés à l'apesanteur.

À mesure qu'on prend de l'âge, les artères perdent de leur élasticité. La pression artérielle augmente et le cœur doit travailler plus fort pour faire circuler le sang. À long terme, ces changements peuvent mener à l'hypertension, ce qui accroît le risque de maladies cardiaques.

Dates

  1. Vascular a été réalisée entre et .
  2. Commencée en , la collecte de données dans le cadre de Vascular Echo s'est terminée en .
  3. La collecte de données dans le cadre de Vascular Aging a commencé en et devrait se poursuivre jusqu'en .
  4. La collecte de données dans le cadre de Vascular Calcium devrait s'amorcer en .
L'astronaute Tim Peake de l'Agence spatiale européenne (ESA) fait une échographie de sa jambe à bord de SSI

En mai 2016, l'astronaute Tim Peake de l'ESA a réalisé sur lui une échographie de la jambe à bord de SSI pour aider à collecter des données dans le cadre de l'étude Vascular Echo. (Source : NASA.)

David Saint-Jacques fait des échographies de ses vaisseaux sanguins à bord de la SSI

Pendant sa mission de 204 jours à bord de la SSI, David Saint-Jacques a réalisé des échographies de ses vaisseaux sanguins dans le cadre de Vascular Echo, une étude canadienne dirigée par le Dr Richard Hughson de l'Institut Schlegel de recherche sur le vieillissement de l'Université de Waterloo. (Source : ASC/NASA.)

l'astronaute Akihiko Hoshide de JAXA balaie l'artère fémorale de sa jambe droite à l'aide d'un échographe à bord de la SSI

L'astronaute Akihiko Hoshide de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale balaie l'artère fémorale de sa jambe droite à l'aide d'un échographe dans le cadre de l'étude Vascular Aging. (Source : NASA.)

Équipe de recherche

Le Dr Richard Hughson de l'Institut Schlegel de recherche sur le vieillissement de l'Université de Waterloo est le chercheur principal des études Vascular.

Ses cochercheurs sont les suivants :

  1. Vascular
    • Kevin Shoemaker, Ph. D., Université Western, London, Ontario
    • Dr Philippe Arbeille, Université François-Rabelais, Tours, France
    • Dr Marc-Antoine Custaud, Université d'Angers, France
    • James Rush, Ph. D. Université de Waterloo, Ontario
    • Danielle Greaves, M. Sc., Université de Waterloo, Ontario
  2. Vascular Echo
    • Dr Philippe Arbeille, Université François-Rabelais, Tours, France
    • Kevin Shoemaker, Ph. D., Université Western, London, Ontario
    • Danielle Greaves, M. Sc., Université de Waterloo, Ontario
  3. Vascular Aging
    • Kevin Shoemaker, Ph. D., Université Western, London, Ontario
    • Danielle Greaves, Ph. D., Université de Waterloo, Ontario
    • Dr Philippe Arbeille, Université de Tours, France
    • Martina Heer, Ph. D., Université de Bonn, Allemagne
    • Carole Leguy, Ph. D., Centre aérospatial allemand
    • Laurence Vico, Ph. D., Université de Lyon, France
  4. Vascular Calcium
    • Danielle Greaves, Ph. D., Université de Waterloo, Ontario
    • Jason S. Au, Ph. D., Université de Waterloo, Ontario
    • Alfred C.H. Yu, Ph. D., Université de Waterloo, Ontario
    • Kevin Shoemaker, Ph. D., Université Western, London, Ontario
    • Dr Philippe  Arbeille, Université de Tours, France
    • Martina Heer, Ph. D., Université de Bonn, Allemagne
    • Laurence Vico, Ph. D., Université de Lyon, France
    • Hélène Girouard, Ph. D., Université de Montréal, Québec
    • Dr Douglas Hamilton, Université de Calgary, Alberta
    • Alan Hargens, Ph. D., Université de la Californie, San Diego
    • Dre Lonnie Petersen, Université de la Californie, San Diego
    • Dr Johan C. Petersen, Université de la Californie, San Diego

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