Le retour sur Terre: le "déconditionnement cardio-vasculaire" des cosmonautes.

Introduction
Manifestations cliniques
Adaptation normale à l'orthostatisme
Perturbations chez le cosmonaute
Conclusion

Les modifications hémodynamiques et vasculaires induites par la microgravité entraîne, sans contre mesure, une intolérance orthostatique et divers troubles rassemblés sous le terme de « déconditionnement cardio-vasculaire ». Les premiers vols orbitaux ne posaient pas de problème particulier vue leur faible durée, les cosmonautes n’ayant pas le temps d’être « conditionnés » et adaptés à la microgravité. Il n’en a rien été pour les premiers vols d’une durée supérieure à une semaine et dont les phases d’entrée dans l’atmosphère terrestre étaient manuelles. On conçoit que les médecins de l’époque commençaient à s’intéresser au phénomène car le risque de syncope en pleine descente était réel. De plus, l’objectif affiché était de permettre à l’homme de séjourner longtemps dans l’espace. Les mécanismes de son adaptation à long terme et les moyens pour prévenir les effets secondaires lors du retour ont donc été une priorité de la médecine spatiale des années 80 et 90.

Dès les premières minutes après l’atterrissage (ou l’amerrissage)  l’orthostatisme s’accompagne d’un malaise allant du simple vertige à la syncope franche. Ces manifestations se répètent à toute tentative orthostatique pendant plusieurs heures.

Le passage de la position couché à la position debout entraîne normalement la mise en jeu de facteur nerveux et hormonaux ayant pour but de maintenir une pression artérielle et une perfusion cérébrale constante.

Les mécanismes nerveux : ils ont pour point de départ les barorécepteurs sensibles aux chutes de pressions artérielles. Deux voies sont empruntées : une voie par le noyau du nerf vague entraînant une inhibition du tonus vagal cardio-modérateur et une voie par  les centres vaso-moteurs bulbaires entraînant une augmentation de la fréquence cardiaque (réflexe de Bainbridge) et une vaso-constriction vasculaire périphérique.

Les mécanismes hormonaux : ils sont plus tardifs (15 mn) avec stimulation de l’ADH et de l’ARP contribuant à une augmentation du remplissage cardiaque.

L’augmentation finale de la pression artérielle est due pour un tiers à l’augmentation du débit cardiaque et pour deux tiers à l’augmentation des résistances périphériques. Cette action est complétée par une veino-constriction d’origine nerveuse, surtout dans les territoires splanchniques et par une compression musculaire distale, indépendante de toute régulation nerveuse.

Perturbations chez le cosmonaute 

Plusieurs mécanismes ont été décrits pour rendre compte de l’inefficacité d’adaptation hémodynamique :

• La diminution du volume plasmatique : la chute du volume sanguin total circulant est directement responsable des troubles orthostatiques lipothymiques. Leur atténuation survient dès que la restitution du volume plasmatique est suffisante. Plusieurs études notamment soviétiques ont démontré dans les années 80 l’effet bénéfique et prophylactique d’une réhydratation juste avant le retour sur Terre. Cette restauration s’effectuait par la prise d’une solution salée isotonique (20ml/kg) en 3 ou 4 prises quelques heures avant le retour, soit entre 1 et 2 litres d’un « bouillon salé » ! Les américains plus souples dans leurs protocoles laissaientt la quantité à prendre à l’appréciation de chaque  astronaute en fonction des conseils des médecins au sol et des risques d’intolérance individuel.
• Les perturbations du système veineux à basse pression des membres inférieurs : l’atrophie musculaire observée chez le cosmonaute ( par absence de sollicitation des muscles anti-gravidiques en microgravité) peut expliquer en partie l’augmentation importante de la compliance veineuse des jambes qui se traduit lors de l’orthostatisme par une séquestration veineuse profonde avec augmentation du volume des mollets. Deux autres mécanismes peuvent expliquer ces perturbations veineuses : l’influence des mécano-recepteurs cardio pulmonaires sur l’activité de l’innervation sympathique des muscles et un réflexe veino musculaire (possibilité d’activations brèves et sporadiques des muscles provoquées par la distension veineuse lors des changements de posture). Deux contre mesures prophylactiques permettent aux cosmonautes de compenser cette séquestration veineuse du retour : l’exercice musculaire (tapis roulant et bicyclette ergométrique) et la combinaison anti-g qui permet une réadaptation progressive lors de l’orthostatisme terrestre.
• Les perturbations de l’arc baro-reflexe du contrôle du tonus vasculaire : la boucle baro-réflexe,  dont le point de départ sont les barorécepteurs carotidiens, sous claviers et thyroïdiens, semble désadaptée après un vol de longue durée en microgravité, les perturbations hémodynamiques « endormant » la régulation réflexe.
• La participation du système splanchnique : Il semble que l’orthostatisme chez le cosmonaute entraîne une séquestration veineuse splanchnique importante, contribuant à la diminution du volume du retour veineux. Au niveau cérébral, il existe une inter-relation constante entre les pressions intra crâniennes, cérébro-spinale, intra oculaire et vasculaire, et les flux et débits sanguins régionaux , la boîte crânienne se comportant comme une « combinaison anti-g permanente ».

Conclusion :

Le syndrome de déconditionnement cardio-vasculaire entraîne lors du retour sur Terre une intolérance orthostatique principalement due à une perte du volume plasmatique et aggravée par l’inefficacité d’adaptation du système veino-musculaire des jambes et des barorécepteurs carotidiens. Plusieurs contre mesures ont été reconnues comme étant efficaces :

• La réhydratation avant le retour pour corriger l’hypovolémie 
• L’exercice musculaire, pour maintenir le tonus distal (et éviter la décalcification osseuse)
• La combinaison anti-g pour améliorer le retour veineux à l’orthostatisme
• Le Lower Body Negative Pressure (caisson à décompression des membres inférieurs), utilisés pendant le vol pour maintenir une gravité hémodynamique périodique.

Pour en savoir plus :

• Bibliographie MEDLINE: cardiovascular deconditioning ; articles de 1980 à 1995.
  Adaptation hémodynamique et cardiovasculaire des cosmonautes en microgravité : un problème d’équilibre liquidien
  Le “Lower Body Negative Pressure"(LBNP): contre mesure du déconditionnement cardio vasculaire des cosmonautes

Glossaire :

• ADH : hormone anti diurétique entrant dans la régulation du volume d’eau de l’organisme
• ARP : Activité Renine Plasmatique , système hormonal entrant dans la régulation des volumes liquidien et des pressions sanguines.
• Astronaute : américain
• Cosmonaute : soviétique

Laurent Labrèze
llabreze@caducee.net
Ao ût 2000