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Définition PUB  Définition
Caisson à décompression des membres inférieurs : appareil mécanique permettant, par décompression atmosphérique de la moitié inférieure du corps, un transfert liquidien (sang et lymphe) du thorax vers les membres inférieurs avec séquestration dans les jambes. Il faut remonter à 1834 avec Junod pour retrouver les premiers essais cliniques et thérapeutiques des décompressions sub-athmosphériques d’une partie du corps. Le système fut testé pour traiter certaines maladies et pour induire des syncopes comme anesthésie pré-opératoire. L’avènement récent des vols spatiaux habités a permis de relancer l’intérêt du LBNP comme moyen de recherche, d’entraînement et de conditionnement du système cardio-vasculaire soumis à la microgravité. Les premiers essais sur des astronautes commencent dès les vols Apollo avec des mesures hémodynamiques simples avant et après les vols (fréquence cardiaque et pression artérielles). Les missions Skylab (1973-1974) ont permis l’étude approfondie du système cardio-vasculaire grâce à un LBNP constitué d’un cylindre fixe associé à toute une série d’instruments (bicyclette à bras, analyseur métabolique …). Ces missions ont montrés que le LBNP utilisé en vol pouvait prévoir le degré d’intolérance orthostatique du retour, que celle-ci débutait vers le 4ème jour de vol et était maximum vers la troisième semaine. Ce n’est qu’en 1971 et la première mission soviétique Salyut que fut testé le LBNP en vol. L’appareil utilisé, nommé Chibis, est constitué d’un pantalon rigide hermétiquement fermé au niveau de l’abdomen et qui permet des décompressions jusqu’à –34 / -45 mmHg. Les données recueillies étaient fournies à partie de mesures simples non traumatiques et ont permis de démontrer une diminution de la tolérance orthostatique chez le cosmonaute due à l’adaptation vasculaire en microgravité. Ces données ont été confirmés par le programme ASTP en 1975 (Apollo Soyouz Test Project). A partir de 1976 débutent les missions soviétiques de très longues durées. Le LBNP est alors testé comme contre mesure pour diminuer le degré d’intolérance orthostatique en association avec l’entraînement physique et la réhydratation orale. Les russes gardent ainsi la maitrise technique et médicale du système en vol. Pour la NASA, l’expérience régulière s’arrête avec la fin de Skylab. En effet la navette américaine ne permet pas son utilisation par manque de place et parce que les durée des vols sont trop courtes (10-12 jours maximum). En Europe, la France et l’Allemagne disposent de centres spécialisés pour l’étude en simulation et pour la sélection des cosmonautes avec le Deutsche Forschungsanstalt für Luft und Raumfaht (DFVLR à Cologne) et l’Institut de Médecine et de Physiologie Spatiale (MEDES à Toulouse). Une nouvelle génération de LBNP sera disponible dans la station internationale (International Space Station). Le principe consiste à enfermer les membres inférieurs et le petit bassin d'un sujet en décubitus dorsal dans un enceinte étanche. En décompression, la soustraction d'air s'effectue à l'aide d'une pompe, généralement par palier de 10 mmHg en 10 mmHg, jusqu'à atteindre des valeurs de -40 à -50 mmHg pour un sujet normal. Le contrôle de cette dépression s'effectue par un manomètre au mmHg près. Cette décompression se transmet aux tissus sur une profondeur proportionnelle, en moyenne 2,5 cm. La différence de pression s'établissant entre l'enceinte et les tissus entraîne une dilatation proportionnelle des structure vasculaires, principalement celles qui offrent le moins de résistances (veine et lymphatiques). Cette dilatation conduit à un afflux de sang veineux et de lymphe dans ces territoires, avec séquestration. L'équilibration du transfert liquidien s'effectue en 2 temps: une première phase rapide (1 mn) avec afflux instantané dans les jambes, suivi d'une diffusion tissulaire à travers les parois vasculaires par augmentation du gradient transmural, et une deuxième phase lente (30mn) avec échange de liquide entre les secteurs tissulaires et vasculaires. A l'équilibre, le réseau veineux est dilaté avec inefficacité valvulaire. L'appareil entraîne donc chez le sujet normal au repos une redistribution liquidienne importante (veineuse et lymphatique) proportionnelle à l'intensité de décompression. On peut ainsi atteindre un transfert de 2 litres de sang veineux du thorax vers les jambes à -50 mmHg en quelques secondes. L'intérêt de cette méthode est de pouvoir contrôler très précisément ce transfert en volume et en durée, et de ce fait de contrôler très précisément les effets induits. A -50 mmHg et à l'équilibre chez le sujet sain (figure 1): - Au niveau du coeur droit: on observe une chute du volume sanguin central (25% au niveau du thorax, 5 % au niveau de l'abdomen en moyenne), une chute des pressions droites en particulier la PVC qui devient négative, de la pression de l'artère pulmonaire (-60%) et des pressions capillaires bloquées (-50%). - Au niveau du coeur gauche: on observe un déplacement vers le bas avec rotation de la masse cardiaque, une diminution des volumes de fin de systole et de diastole, une diminution des diamètres et donc une diminution du débit cardiaque et du volume d'éjection de 25 % en moyenne. L'index cardiaque diminue donc de 25%, mais la fraction d'éjection reste toujours stable. La contractilité semble ne pas varier. La perfusion coronaire et cérébrale reste stable. Par mécanismes réflexes, ces effets centraux se traduisent par une tachycardie (modérée), une augmentation des résistances périphériques (20%) et une chute des résistances vasculaires pulmonaires (50%). - Sur le plan électrique, à part la tachycardie réflexe et les rotations d'axes, aucune modification n'a pour l'instant été enregistrée même pour des paliers importants et prolongés. Sur le plan périphérique, les mollets augmentent de diamètre et de volume (+2ml/100ml), les résistances splanchniques et rénales augmentent de 20 à 35%. Sur le plan hormonal, les modifications ne sont significatives qu'au delà de -30mmHg: augmentation des taux d'épinéphrine et norépinéphrine, de vasopressine et d'activité rénine plasmatique, et diminution d' ANF en relation étroite avec celle du volume sanguin central. - La tolérance orthostatique : certains auteurs ont proposé d’utiliser un index de tolérance au LBNP le Cumulative Stress Index (CSI). Il permet par rapprochement de quantifier la tolérance à l’orthostatisme de sujets placés en simulation d’apesanteur (Head Down Tilt ou table basculante où le sujet est placé à –6° par rapport à l’horizontale). Le CSI est défini par :
Le CSI dépend donc des paliers atteints et de leur durée sans faire intervenir de critères cliniques ou hémodynamiques. Les valeurs varient de 100 pour de petites séances à 1300 et plus pour des séances importantes. Plus les valeurs sont élevées, plus la tolérance est bonne. En résumé, on peut dire que ce système permet un contrôle très précis de la pré-charge et des pressions pulmonaires, sans variation importantes des pressions de perfusion coronaires et cérébrales. La PVC peut ainsi être maintenue au mmHg près pendant plusieurs heures. Le seul risque clinique est évidemment la syncope par hypovolémie centrale qui se manifeste en général au delà de -60 mmHg chez le sujet sain. Les critères d'arrêt des tests sont soit cliniques (malaise, lipothymie, pâleurs, nausées, vertiges, palpitations, sueurs abondantes, douleurs thoraciques) soit hémodynamiques (chute de la pression artérielle systolique de plus de 20%, augmentation ou diminution de la FC de plus de 20 battements par minutes), soit électriques. La mise en place et la surveillance d'un test est donc simple, puisqu'il suffit de disposer d'un tensiomètre et d'un stéthoscope.
Sur le plan expérimental, la réponse cardio-vasculaire des cosmonautes aux LBNP montre clairement que la diminution de la tolérance orthostatique débute après 4 à 6 jours de vol. A ce titre, les veines des membres inférieurs qui au repos en microgravité ne contiennent que très peu de sang , ont une capacité de stockage lors du LBNP très importante. Le LBNP à –30 mmHg est toléré comme à – 50 mmHg au sol. L’intolérance est maximale après 3 semaines puis se stabilise après le premier mois. L’utilisation régulière du LBNP en vol, associé à d’autres contre mesures permet d’augmenter la tolérance à l’orthostatisme et autorise ainsi une récupération cardio vasculaire rapide lors du retour Le LBNP joue donc un rôle préventif en vol (prévention secondaire). Les Russes utilisaient un protocole strict lors de leur mission de longue durée :
Exemple du protocole de V.Titov et M. Manarov lors de leur séjour dans la station Mir de 365 jours : pendant les 10 premiers mois, ils s’astreignent à une séance quotidienne de 20 mn (4 paliers de 5 mn chacun –25, -35, -40 et –45). A l’approche de la date de retour, le programme leur impose 1h50 de LBNP par jour en deux séances quotidiennes de 55 mn. Ce programme est associé à un entraînement musculaire intensif (deux séances par jour de 30 mn sur vélo, tapis roulant et extenseurs à 90-100% de la fréquence cardiaque maximale) et au port de leur combinaison anti-g (Karkass) la veille du retour. Leur récupération orthostatique s’effectue en 48 h au sol, sans malaise orthostatique important. Le LBNP joue également un rôle de prévention primaire lors des sélections de cosmonautes, et peut jouer un rôle de prévention tertiaire après le retour.
Laurent Labrèze |
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Le
“Lower Body Negative Pressure"(LBNP): contre mesure du
déconditionnement cardio vasculaire des cosmonautes (1ère
partie) 
