thumb|Pete Conrad pendant un examen dentaire lors d'un séjour sur Skylab. L'adaptation humaine à l'espace est l'ensemble des études et des techniques qui doivent permettre à l'humain de combattre les conséquences négatives de l'absence de pesanteur sur sa physiologie durant ses séjours dans l'espace. Il s'agit d'un axe de recherche important pour les projets de conquête et de colonisation de l'espace, qui imposeront des séjours et des voyages de longue durée dans le milieu spatial. Les recherches actuelles portent sur l'analyse des effets de l'impesanteur sur les cosmonautes ayant séjourné dans l'espace.
Risques liés à l'exploration spatiale La NASA, dans son document intitulé « Bioastronautics Roadmap: A Risk Reduction Strategy for Human Exploration of Space ».. définit 45 risques - répartis en 15 disciplines - associés à la santé, la sécurité et les performances d'un équipage durant une mission spatiale : perte osseuse. (4) : risque accéléré de perte et de fracture osseuse ; réparation osseuse altérée ; dégâts aux structures articulaires et intervertébrales ; formation de lithiase rénale ; altérations cardio-vasculaires. (2) : troubles du rythme cardiaque ; diminution des fonctions cardio-vasculaires ; santé environnementale. (1) : définition de limites acceptables pour la contamination de l'air et de l'eau ; immunologie et infection. (3) : dysfonction immunitaire ; allergie et auto-immunité ; interaction entre les facteurs des vols spatiaux, les allergies et l'auto-immunité ; altération des interactions entre les microbes et l'hôte. altération des muscles squelettiques. (2) : réduction de la masse, de la force et de l'endurance musculaire ; susceptibilité accrue aux lésions musculaires ; adaptation sensorielle et motrice. (3) : diminution des capacités sensorielles et motrices pour la réalisation de tâches opérationnelles durant le vol, l'entrée et l'atterrissage ; diminution des capacités sensorielles et motrices pour la réalisation de tâches opérationnelles après l'atterrissage et réadaptation ; mal des transports ; nutrition. (1) : nutrition inadaptée ; aptitudes cliniques. (7) : monitorage et prévention ; maladie et traumatisme majeurs ; distribution de la pharmacologie ; soins ambulatoires ; réhabilitation sur Mars ; informatique, technologies et systèmes de support médicaux ; entraînement et maintien des compétences médicales ; santé comportementale et performance, facteur humain dans l'espace. (4) : échec des performances humaines dû à une mauvaise adaptation psychologique ; échec des performances humaines dû à des problèmes neuro-comportementaux ; inadéquation entre les capacités cognitives de l'équipage et les tâches demandées ; échec des performances humaines dû au manque de sommeil et aux problèmes liés aux rythme circadien ; radiation. (4) : carcinogenèse ; risques aigus et à long terme sur le système nerveux central ; risques tissulaires chroniques et dégénératifs ; risques aigus des radiations ; monitorage et contrôle environnemental avancés. (5) : monitorage de la qualité de l'air ; monitorage de l'environnement extérieur ; monitorage de la qualité de l'eau ; monitorage des surfaces, de la nourriture et du sol ; fourniture de systèmes intégrés autonomes de contrôle de support vital ; activité extravéhiculaire avancée. (1) : fourniture de systèmes de supports vitaux dans des combinaisons et portatifs ; technologie alimentaire avancée. (1) : maintien quantitatif et qualitatif de la nourriture ; support de vie avancé. (5) : maintien d'une atmosphère acceptable ; maintien d'un équilibre thermique dans les parties habitables ; gestion des déchets ; obtention et maintien de systèmes biorégénératifs de support vital ; obtention et maintien d'eau potable ; ingénierie du facteur humain dans l'espace. (2) : inadéquation entre les capacités physiques de l'équipage et les tâches demandées ; mauvaises interactions entre le sol, l'équipage et les fonctions automatisées.
L'environnement spatial
Bilan des séjours de l'Homme dans l'espace L'homme est allé dans l'espace pour la première fois en 1961Le 12 avril 1961, le premier homme dans l'espace avec le vol orbital de Youri Gagarine. et à ce jour , seulement environ se sont rendus dans l'espace. Les données sont donc assez limitées en qualité et en quantité et il est donc assez difficile pour les scientifiques d'étudier les effets de la vie dans l'espace. La plupart des données proviennent de séjours de courte durée et certains effets physiologiques apparaissant à long terme ne sont donc que très peu connus.
À titre d'exemple un aller-retour pour Mars, avec la technologique actuelle, est estimé à au moins 12 à 18 mois juste pour le transport. Or le record actuel du plus long vol spatial de l'histoire de l'humanité, détenu par le Soviétique Valeri Vladimirovich Polyakov est d'un peu plus de 14 mois d'affilée à bord de la station spatiale Mir.
Les conséquences physiques Les conséquences physiques dues aux voyages spatiaux sont principalement causées par l'impesanteur, ou par une pesanteur différente de celle de la Terre.
Ainsi, dès les premiers vols spatiaux, les cosmonautes et astronautes se sont trouvés confrontés au mal de l'espace. 40 % des astronautes sont touchés par ce mal qui touche leur sens de l'orientation. Ces problèmes d'adaptation peuvent temporairement les empêcher d'accomplir leur mission.
Un séjour en impesanteur fait grandir : tandis que, sur Terre, nos muscles luttent contre la gravité, un séjour en impesanteur conduit le corps à ne plus être soumis à son propre poids, et la colonne vertébrale à s'expandre : des astronautes peuvent ainsi gagner plusieurs centimètres., et reprennent leur taille normale à leur retour sur Terre. De même, les muscles étant moins ou différemment sollicités, et n'ayant plus à « tenir » le squelette, leur structure change, et ils subissent un vieillissement accéléré. C'est également le cas des os : sur Terre, leur renouvellement est assuré par le poids que nous exerçons sur eux, poids qui disparaît en impesanteur. Un astronaute récupère généralement ces pertes osseuses une fois revenu sur Terre. Cependant, certains ont vu leur ossature se fragiliser à la suite de longs séjours dans l'espace.
L'impesanteur entraîne aussi une décalcification des os : une partie du calcium qui sert à les reconstituer passe dans le sang et est évacué par les urines. On peut perdre ainsi environ de calcium par jour, avec une réserve d'environ .
Vie en faible gravité thumb|left|Centrifugeuse de 20 G à l'Ames Research Center de la NASA.
La gravité a modelé la structure des êtres vivants sur la Terre depuis des centaines de millions d'années. Trois groupes d'appareils ont été particulièrement façonnés par les forces gravitationnelles au cours de l'évolution : l'appareil locomoteur ostéomusculaire, permettant le mouvement ; l'appareil vestibulaire, permettant l'équilibre ; et l'appareil cardiovasculaire, permettant la circulation du sang. Dans l'espace, ce sont ces trois appareils qui subissent le plus fortement l'absence de pesanteur et pour lesquels on retrouve les modifications physiologiques les plus importantes..
Les effets néfastes pour un organisme humain vivant en impesanteur sur une longue période de temps ont été mis en évidence grâce aux séjours de longue durée dans les stations orbitales Saliout, Mir et ISS de cosmonautes comme Valeri Polyakov (14 mois d'affilée à bord de Mir, et 678 jours cumulés dans l'espace), Sergueï Avdeïev (748 jours) ou Sergueï Krikaliov (803 jours).
Mal de l'espace
Le « mal de l'espace » ou syndrome d'adaptation à l'espace est un syndrome très fréquent affectant près des deux tiers des astronautes lors des deux premiers jours de vol. Ce syndrome associe sudation, vertige, nausées et vomissements et limite considérablement les performances, notamment dans la réalisation de certaines activités délicates telles qu'un vol extravéhiculaire, un arrimage ou un atterrissage..
Différentes méthodes de prévention telles l'exposition à des conflits sensoriels Clément G, Deguine O, Parant M, Effects of cosmonaut vestibular training on vestibular function prior to spaceflight. Eur J Appl Physiol 2001; 85: 539-545., le réarrangement des stimuli sensoriels Parker DE, Reschke MF, Arrott AP, et al. Otolith tilt-translation reinterpretation following prolonged weightlessness: implications for pre-flight training. Aviat Space Environ Med 1985; 56: 601-606. ou l'application combinée de biofeedback et d'apprentissage de techniques d'auto-régulation Cowings PS, Toscano WB. The relationship of motion sickness susceptibility to learned autonomic control for symptom suppression. Aviat Space Environ Med 1982; 53: 570-575. ont été utilisées dans le passé, avec un succès limité. De plus vu le fait qu'il n'y ait pas de corrélation établie entre la susceptibilité à un mal des transports lors des tests au sol et la susceptibilité à un mal de l'espace véritable Clément G, Reschke MF. Neurosensory and sensory-motor functions. In: European Space Agency. Biological and medical research in space: An overview of life sciences research in microgravity. Ed. by Moore D, Heidelberg: Springer-Verlag, 1996: 178-258., il semble que ces méthodes préventives ne soient pas systématiquement nécessaires.
Le traitement reposant sur des injections intramusculaires d'antihistaminique comme la promethazine est assez efficace pour réduire les symptômes du mal de l'espace chez la plupart des membres d'équipage mais peut entraîner des effets secondaires délétères, avec diminution des performances et atteinte de l'humeur et du sommeil Paule MG, Chelonis JJ, Blake DJ, Effects of drug countermeasures for space motion sickness on working memory in humans. Neurotoxicol Teratol 2004; 26: 825-837..
Redistribution des liquides biologiques Sur Terre, la gravité tend à déplacer les différents liquides biologiques contenus dans notre corps, et notamment le sang contenu dans notre système circulatoire vers le bas. En impesanteur, l'absence de pression hydrostatique entraîne une redistribution de notre masse sanguine de la partie inférieure de notre corps vers sa partie supérieure, particulièrement les régions cardio-thoraciques et céphaliques. Les capteurs de ces régions vont interpréter cette redistribution et cet afflux sanguin comme une hypervolémie relative, et vont enclencher différents mécanismes de régulation, allant dans le sens d'une hypovolémie, afin de parvenir à un nouvel équilibre.
Conséquences musculosquelettiques Si le mal de l'espace provoque des effets à court terme comme une désorientation et des troubles digestifs bénins, l'adaptation humaine à l'espace et à l'absence de gravité lors de séjours prolongés pose plus de problèmes. On constate notamment une perte de la masse musculaire, l'apparition d'ostéopénie et une baisse de l'efficacité du système immunitaire, entre autres.
vignette|À gauche l'os trabéculaire du tibia d'une souris après un vol spatial, à droite celle d'une souris témoin restée au sol, bien plus dense.