La gravité zéro provoque l’aplatissement du globe oculaire – Un nouveau sac de couchage high-tech pourrait résoudre les problèmes de vision dans l’espace

Sac de couchage high-tech

James Leidner a passé trois nuits dans un sac de couchage high-tech qui décharge la pression dans le cerveau en aspirant des fluides dans le bas du corps. La NASA espère que le sac pourra être utilisé par les astronautes dans l’espace pour atténuer les problèmes de vision qu’ils endurent couramment lors de missions plus longues. Crédit: UT Southwestern Medical Center

Le projet de pression cérébrale de l’UTSW est essentiel à la mission sur Mars, selon la NASA.

Un sourire subtil apparut sur le visage du Dr James Leidner alors qu’il envisageait de raconter aux gens la contribution inhabituelle qu’il a apportée à la mission de l’humanité de Mars.

Pendant 72 heures d’affilée, le volontaire de l’étude était allongé dans un lit à l’UT Southwestern, la monotonie n’a été rompue que la nuit lorsque les chercheurs ont placé le bas de son corps dans un sac de couchage scellé et équipé d’un vide pour éliminer les fluides corporels qui s’écoulaient naturellement dans sa tête en position couchée. .

Nouvelle recherche publiée dans JAMA Ophtalmologie montre qu’en aspirant ces fluides et en déchargeant la pression cérébrale, le sac de couchage spécialement conçu peut prévenir les problèmes de vision que les astronautes endurent dans l’espace, où les fluides flottent dans la tête et poussent et remodelent continuellement l’arrière du globe oculaire.

Le phénomène a contrarié les scientifiques pendant plus d’une décennie et reste l’un des plus grands dilemmes de santé de l’exploration spatiale humaine. Mais les conclusions de l’UT Southwestern – qui Nasa enrôlé pour chercher des réponses aux problèmes de vision des astronautes – suggèrent que les sacs de haute technologie peuvent fournir une solution.

Aplatissement du globe oculaire Gravité zéro

Les fluides corporels en apesanteur appliquent une pression constante derrière les yeux, provoquant un aplatissement progressif du globe oculaire, un gonflement du nerf optique et une déficience visuelle. Crédit: UT Southwestern Medical Center

Notamment, les chercheurs ont découvert que même si seulement trois jours de repos à plat induisaient une pression suffisante pour modifier légèrement la forme du globe oculaire, aucun changement de ce type ne se produisait lorsque la technologie d’aspiration était utilisée.

“Nous ne savons pas à quel point les effets pourraient être graves sur un vol plus long, comme une opération sur Mars de deux ans”, a déclaré Benjamin Levine, MD, un cardiologue de l’UT Southwestern qui aide la NASA à lutter contre les risques pour la santé de la pression cérébrale et du sang anormal. couler dans l’espace. “Ce serait un désastre si les astronautes avaient des déficiences si graves qu’ils ne pouvaient pas voir ce qu’ils font et cela compromettait la mission.”

Remodeler les globes oculaires

La NASA espère que le sac de couchage pourra traiter un trouble appelé espacesyndrome neuro-oculaire associé au vol, ou SANS. La condition est caractérisée par un aplatissement progressif du globe oculaire, un gonflement du nerf optique et une déficience visuelle.

Des études antérieures de l’UT Southwestern et de l’Institute for Exercise and Environmental Medicine du Texas Health Presbyterian Hospital Dallas ont montré que le SANS est probablement causé par la pression constante que les fluides corporels appliquent sur le cerveau.

Le SANS n’est pas un problème sur Terre, où la gravité attire les fluides dans le corps chaque fois qu’une personne sort du lit. Dans l’espace, l’absence de gravité empêche ce processus de déchargement quotidien, permettant à plus d’un demi-gallon de fluides corporels de s’accumuler dans la tête et d’exercer une pression sur le globe oculaire.

Benjamin Levine

Le Dr Benjamin Levine de l’UT Southwestern a étudié les effets des voyages dans l’espace depuis le début des années 1990, lorsqu’il a implanté le premier cathéter pour surveiller la pression cardiaque d’un astronaute dans l’espace. Crédit: UT Southwestern Medical Center

La NASA a documenté des problèmes de vision chez plus de la moitié des astronautes qui ont servi pendant au moins six mois sur la Station spatiale internationale. Certains sont devenus hypermétropes, avaient des difficultés à lire et avaient parfois besoin de coéquipiers pour les aider dans les expériences.

« Vous ne pouvez pas vous lever dans l’espace pour décharger la pression. C’est le problème », a déclaré Michael Stenger, Ph.D., un scientifique de l’élément de contre-mesures pour la santé humaine de la NASA.

Autres risques

Le meilleur remède à ce jour a peut-être été l’utilisation de lunettes spatiales spéciales avec des lentilles réglables qui corrigent la vision changeante des astronautes à bord de la station spatiale. Mais cette stratégie ne fait pas grand-chose pour atténuer les inquiétudes concernant les effets à long terme sur le globe oculaire, ni les complications cardiovasculaires potentielles que l’équipe du Dr Levine découvre.

UNE étude 2018, par exemple, a montré que passer six mois en apesanteur peut augmenter les risques de développer une arythmie cardiaque courante appelée fibrillation auriculaire. Cette condition peut entraîner des caillots sanguins, des crises cardiaques ou des accidents vasculaires cérébraux.

“Et il est certainement possible qu’il y ait d’autres effets de la pression cérébrale que nous n’avons pas encore documentés”, a déclaré le Dr Levine. « Les astronautes rapportent quelque chose qu’ils appellent les « stupides de l’espace ». Ils font plus d’erreurs qu’ils ne le pensent. Nous ne savons pas si cela a quelque chose à voir avec l’incapacité de faire baisser la pression.

Bien que certains effets du SANS semblent temporaires – la vision revient à la normale peu de temps après le retour des astronautes sur Terre – le Dr Stenger a déclaré que les recherches de l’UT Southwestern sont vitales pour le vol habité sur Mars que la NASA espère lancer dans les années 2030. La technologie des sacs de couchage, en particulier, pourrait résoudre à la fois les problèmes cérébraux et cardiaques.

« Quelles sont les conséquences à long terme sur la santé (du SANS) ? » dit le Dr Stenger. « Il y a une grande équipe sur le terrain qui travaille pour contrer un grand nombre de ces risques. »

Mesurer la pression cérébrale

Le prototype de sac de couchage est l’aboutissement de plusieurs phases de recherche menées par UT Southwestern pour aider la NASA à mieux comprendre le trouble, y compris un étude 2017 cela a fourni des preuves convaincantes qu’une pression constante peut effectivement contribuer au SANS.

Pour tester sa théorie sur la pression cérébrale, le Dr Levine a recruté des survivants du cancer de tout le pays qui avaient encore des ports sur la tête là où ils avaient reçu une chimiothérapie. Ces ports offraient aux chercheurs un accès rare pour mesurer la pression directement dans le cerveau.

Les volontaires ont chacun effectué un vol en aérogravité dans la haute atmosphère où leurs fluides corporels ont flotté vers le haut. Un neurochirurgien du Peter O’Donnell Jr. Brain Institute de l’UT Southwestern a mesuré la pression cérébrale en insérant un équipement spécial dans le port.

“C’était difficile”, se souvient Wendy Hancock, une survivante de la leucémie de Philadelphie qui a accepté d’effectuer plus de trois douzaines de manœuvres de haut en bas en apesanteur. “Mais la NASA est géniale, alors, bon sang, j’allais sauter sur l’occasion d’aider. … Je l’ai fait pour les astronautes.

L’étude qui en a résulté a montré que la pression cérébrale chez une personne allongée sur Terre est en fait plus élevée que dans l’espace. Cependant, sur Terre, la pression est déchargée lorsque la personne se tient debout et que la gravité tire les fluides vers le bas. L’espace n’offre pas un tel soulagement aux astronautes.

Un nouveau remède

Forte de cette idée cruciale, l’équipe du Dr Levine a commencé à travailler avec le détaillant d’équipements de plein air REI pour développer un sac de couchage de haute technologie qui pourrait être utilisé par les astronautes chaque nuit pour décharger la pression dans le cerveau. Bien qu’une technologie similaire de pression négative pour le bas du corps soit utilisée depuis des décennies pour maintenir la masse musculaire et osseuse dans l’espace, les prototypes précédents n’ont pas été conçus pour de nombreuses heures d’utilisation ou testés comme antidote pour le SANS.

Le sac a un cadre solide – bien formé comme une capsule spatiale – et est conçu pour s’adapter sur une personne à partir de la taille.

Une douzaine de personnes se sont portées volontaires pour tester la technologie, dont le Dr Leidner, un hospitaliste en médecine interne à San Antonio qui souhaite poursuivre une carrière en médecine aérospatiale.

Il a effectué deux visites – trois jours chacune – dans une salle de recherche du sud-ouest de l’UT où il s’est couché. Ce n’est qu’au cours de la deuxième visite qu’il a été placé dans le sac de couchage pendant huit heures chaque nuit. Les chercheurs ont comparé les changements dans le cerveau après chaque relais.

“Être productif est passé par la fenêtre”, a-t-il plaisanté, soulignant la gêne de taper sur son ordinateur portable tout en étant allongé à plat. “Mais c’est une expérience que je pourrais raconter un jour à mon enfant si cela aidait les humains à atterrir sur Mars.”

Plusieurs questions doivent être résolues avant que la NASA n’apporte la technologie sur la station spatiale, y compris le temps optimal que les astronautes devraient passer dans le sac de couchage chaque jour.

Mais le Dr Levine a déclaré que ses dernières découvertes indiquent que le SANS, espérons-le, ne constituera pas un risque pour la santé au moment où l’agence spatiale sera prête à se lancer sur la planète rouge.

“C’est peut-être l’un des problèmes médicaux les plus critiques qui ait été découvert au cours de la dernière décennie pour le programme spatial”, a déclaré le Dr Levine. « Je suis reconnaissant envers les bénévoles qui nous aident à comprendre et, espérons-le, à résoudre le problème. »

Recherche à long terme

Le Dr Levine étudie les effets des voyages dans l’espace depuis le début des années 1990, lorsqu’il a implanté le premier cathéter pour surveiller la pression cardiaque d’un astronaute dans l’espace. Depuis lors, il a travaillé avec la NASA sur divers projets et conseille ses chirurgiens de l’air sur les problèmes de médecine cardiovasculaire. La NASA lui a récemment accordé 3,8 millions de dollars de financement direct et indirect sur 13 ans pour étudier les effets des voyages spatiaux sur le cœur.

Référence : « Effet de la pression négative nocturne du bas du corps sur l’engorgement choroïde dans un essai croisé randomisé du syndrome neuro-oculaire associé au vol spatial » par Christopher M. Hearon Jr, PhD ; Katrin A. Dias, PhD; Gautam Babu, MD; John ET Marshall, MD ; James Leidner, MD ; Kirsten Peters, BS ; Erika Silva, MS ; James P. MacNamara, MD; Joseph Campain, BS et Benjamin D. Levine, MD, 9 décembre 2021, JAMA Ophtalmologie.
DOI : 10.1001 / jamaophtalmol.2021.5200

Les autres membres clés de l’équipe du Dr Levine comprenaient Christopher Hearon, Ph.D., premier auteur de l’étude JAMA et instructeur adjoint au département de recherche clinique appliquée de l’UT Southwestern ; et Tony Whitworth, MD, un neurochirurgien du O’Donnell Brain Institute qui a mesuré la pression cérébrale des patients en apesanteur.

Le Dr Levine est professeur de médecine interne et directeur de l’Institute for Exercise and Environmental Medicine au Texas Health Presbyterian Hospital Dallas, un partenariat entre UT Southwestern et Texas Health Resources. Il est titulaire de la chaire de professeur distingué en sciences de l’exercice à l’UT Southwestern.

À propos du centre médical du sud-ouest de l’UT

UT Southwestern, l’un des principaux centres médicaux universitaires du pays, intègre une recherche biomédicale pionnière avec des soins cliniques et une éducation exceptionnels. Le corps professoral de l’institution a reçu six prix Nobel et comprend 25 membres de la National Academy of Sciences, 16 membres de la National Academy of Medicine et 14 chercheurs du Howard Hughes Medical Institute. Le corps professoral à temps plein de plus de 2 800 personnes est responsable des avancées médicales révolutionnaires et s’engage à traduire rapidement la recherche axée sur la science en de nouveaux traitements cliniques. Les médecins de l’UT Southwestern dispensent des soins dans environ 80 spécialités à plus de 117 000 patients hospitalisés, à plus de 360 ​​000 cas en salle d’urgence et supervisent près de 3 millions de consultations externes par an.

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