Maladie de Parkinson : qu’est-ce que c’est?

La maladie de Parkinson est une maladie dégénérative qui résulte de la mort lente et progressive de neurones du cerveau. Comme la zone du cerveau atteinte par la maladie joue un rôle important dans le contrôle de nos mouvements, les personnes atteintes font peu à peu des gestes rigides, saccadés et incontrôlables. Par exemple, porter une tasse à ses lèvres avec précision et souplesse devient difficile. De nos jours, les traitements disponibles permettent de diminuer les symptômes et de ralentir la progression de la maladie assez efficacement. On peut vivre avec le Parkinson pendant plusieurs années.

Les troubles liés au Parkinson apparaissent le plus souvent vers 50 ans à 70 ans. L'âge moyen d'apparition de la maladie au Canada est de 57 ans. Au début, les symptômes peuvent être confondus avec le vieillissement normal de la personne, mais au fur et à mesure qu'ils s'aggravent, le diagnostic devient plus évident. Au moment où les premiers symptômes se manifestent, on croit que de 60 % à 80 % des cellules nerveuses de la substance noire (voir encadré) seraient déjà détruites.

À l'échelle mondiale, la maladie est diagnostiquée chez plus de 300 000 personnes chaque année. Il semble que l'incidence soit plus élevée chez les Blancs que chez les Noirs, les Hispaniques ou les Asiatiques, avec le plus faible taux pour les Asiatiques. Au Canada, environ 100 000 personnes seraient atteintes de la maladie, dont 25 000 au Québec. Le nombre de cas augmente avec l’âge. On estime qu’à 65 ans, une personne sur 100 serait atteinte, et 2 personnes sur 100 seraient atteintes à 70 ans et plus.

Au coeur de la maladie : un déséquilibre de dopamine Les cellules nerveuses atteintes par la maladie de Parkinson se situent dans une zone appelée « substance noire », au centre du cerveau. Les cellules de cette zone produisent de la dopamine, un messager chimique qui permet le contrôle du mouvement, mais qui agit aussi dans la sensation de plaisir et de désir. La mort des cellules de la substance noire crée un manque de dopamine. Normalement, le contrôle du mouvement résulte d'un équilibre délicat entre les quantités de dopamine et d'acétylcholine (un autre messager chimique). Si l'équilibre est rompu, des tremblements, de la rigidité et une perte de coordination s'ensuivent. À l'inverse, un excès de dopamine pourrait être à l'origine de symptômes associés à la schizophrénie.

Causes

Ce qui cause la perte progressive de neurones dans la maladie de Parkinson reste inconnu dans la plupart des cas. Les scientifiques s'entendent pour dire qu'un ensemble de facteurs génétiques et environnementaux interviennent, sans toujours pouvoir les définir clairement. Selon le consensus actuel, l'environnement jouerait un rôle plus important que l'hérédité, mais les facteurs génétiques seraient prédominants lorsque la maladie apparaît avant l'âge de 50 ans. Voici quelques facteurs environnementaux mis en cause.

• Une exposition précoce ou prolongée à des polluants chimiques ou à des pesticides, dont les herbicides et les insecticides (par exemple, la roténone)¹⁴.

• La MPTP, une drogue contaminant parfois l'héroïne, peut causer de manière soudaine une forme grave et irréversible de Parkinson. Cette drogue exerce son effet de manière similaire au pesticide roténone.

• L'intoxication au monoxyde de carbone ou au manganèse.

Symptômes de la maladie de Parkinson

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Les symptômes liés à la motricité apparaissent souvent de manière asymétrique, c'est-à-dire en atteignant un seul côté du corps, puis s’étendent aux deux côtés du corps après quelques années.

Symptômes les plus fréquents

Dans 70 % des cas, le premier symptôme consiste en des tremblements rythmiques non contrôlables d’une main, puis de la tête et des jambes, se manifestant plus particulièrement au repos ou en période de stress. Par contre, 25 % des malades ne présentent aucun tremblement.

N.B. Le tremblement qui survient à l'action, par exemple lorsqu'on soulève un objet, n'est pas un signe de Parkinson.

• Une diminution et une cessation des tremblements lorsque la personne fait des mouvements et lorsqu'elle dort.

• La raideur des membres, des mouvements lents (la bradykinésie), rigides et saccadés, difficiles à initier. À mesure que la maladie progresse, elle peut entraîner des difficultés à effectuer des tâches quotidiennes telles que boutonner des vêtements, attacher des lacets, prendre des pièces de monnaie, marcher, rester debout ou sortir d’une voiture.

• La démarche parkinsonienne est caractéristique : des petits pas en traînant les pieds, le dos voûté, avec peu ou pas de balancement des bras.

• Une perte de l’olfaction, des troubles du sommeil, de la constipation, pouvant apparaître précocement.

• Une perte d'équilibre, survenant plus tardivement dans l’évolution de la maladie.

Autres symptômes, selon le cas

• De la dépression et de l'anxiété.

• Une difficulté à avaler.

• Une salivation excessive avec une difficulté à contenir la salive (la personne bave).

• Une petite écriture très serrée (micrographie), en raison de la perte de dextérité.

• Une voix chevrotante, sans expression, et une difficulté à articuler.

• Une absence d’expression faciale, avec une diminution ou une absence de battements des paupières.

• La présence de pellicules et d’une peau huileuse au visage.

• Une incontinence urinaire.

• De la confusion, des pertes de mémoire et d'autres désordres mentaux assez importants, survenant plutôt tardivement dans l’évolution de la maladie.

• Des changements de position malaisés; il peut être difficile de sortir de son lit ou de son fauteuil, par exemple. Et dans certains cas, il devient impossible de se mouvoir.

Le syndrome parkinsonien ou la maladie de Parkinson? Des symptômes semblables à la maladie de Parkinson peuvent apparaître chez certains, sans toutefois que le diagnostic de Parkinson puisse être posé. En fait, la maladie de Parkinson représente 85 % des cas d’un ensemble de maladies dites de « syndrome parkinsonien ». Ce dernier se manifeste aussi par des troubles du mouvement, mais la physiologie de la maladie diffère. En effet, le syndrome parkinsonien est habituellement causé par un déséquilibre du système cholinergique (l’acétylcholine) plutôt que par un déficit en dopamine. Dans l'ensemble, certaines différences sont visibles et le traitement n’est pas le même. Parmi les conditions qui peuvent déclencher un syndrome parkinsonien, notons les dommages causés au cerveau à la suite d'un traumatisme ou d'une tumeur, de petits accidents vasculaires cérébraux et la consommation de certains médicaments utilisés pour traiter les nausées, l'épilepsie, l'hypertension ou des troubles psychiatriques. Diverses maladies neurologiques peu fréquentes se manifestent aussi par un syndrome parkinsonien.

Personnes à risque

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• La maladie touche plus souvent les personnes âgées de 55 ans et plus.

• Les hommes sont plus souvent touchés que les femmes, pour des raisons qu'on ignore.

• Une personne dont l'un des parents est atteint de la maladie présente un risque plus élevé d'être elle-même atteinte de la maladie. Mais la contribution génétique serait surtout importante chez ceux qui développent la maladie lorsqu'ils sont jeunes.

Facteurs de risque

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Les gens atteints de la maladie de Parkinson vivent souvent des périodes de dépression. Or, des chercheurs étudient maintenant l'hypothèse que la dépression soit un facteur prédisposant à la maladie^17,18. Cela reste toutefois à être démontré. Il se peut que, chez certains, elle ne soit qu'une manifestation précoce de la maladie.

Prévention de la maladie de Parkinson

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Il n'existe pas de moyen reconnu par les médecins pour prévenir la maladie de Parkinson. Voici tout de même ce qu’indiquent des recherches.

Les hommes qui consomment des boissons à la caféine (le café, le thé, le cola) de manière modérée (de 1 à 4 tasses par jour) pourraient bénéficier d'un effet protecteur contre la maladie de Parkinson, selon des études de cohorte de grande envergure^1,2,11,12. Une étude menée auprès d'une population d'origine chinoise a montré le même effet³⁴. Par contre, chez les femmes, l'effet protecteur n'a pas été démontré aussi clairement. Tout de même, une étude de cohorte d'une durée de 18 ans révèle que le risque de maladie de Parkinson diminue chez les consommatrices de café qui ne prennent pas d'hormones de remplacement à la ménopause. À l'inverse, la prise combinée d'hormones de remplacement et de caféine augmenterait les risques.¹³

Par ailleurs, les personnes dépendantes du tabac seraient moins à risque d'avoir la maladie de Parkinson^12,24,34. La nicotine stimulerait la libération de dopamine, compensant ainsi le déficit en dopamine retrouvé chez les malades. Cependant, ce bénéfice ne pèse pas lourd en comparaison de toutes les maladies que peut engendrer le tabagisme, notamment plusieurs types de cancers.

Traitements médicaux de la maladie de Parkinson

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S'il n'existe pas de traitements pouvant guérir la maladie de Parkinson, il est néanmoins possible d'en atténuer les symptômes par l'usage de médicaments, mais aussi en suivant certaines mesures liées au mode de vie. Généralement, les symptômes sont contrôlés avec assez de succès si le traitement est bien ajusté selon l'évolution de la maladie. Malgré l'anxiété et les découragements que peut engendrer la maladie, avoir un rôle actif dans sa prise en charge permet de mieux vivre avec les décisions qui ont été prises.

Mode de vie

Rester actif. Il est très important que le malade reste actif et qu'il fasse de l'exercice. Faire régulièrement de l'activité physique augmente la mobilité, l'équilibre et la coordination du corps en plus d'aider à lutter contre la déprime. Le médecin peut suggérer un programme d'exercices particulier, mais toute forme d'activité physique (la marche, la natation, le jardinage, etc.) est bénéfique.

Par ailleurs, comme les personnes atteintes de la maladie de Parkinson sont plus sujettes à l'ostéoporose, il est conseillé de pratiquer des exercices des articulations portantes pourtifier le squelette (levée de poids, marche, jogging, sauts sur place, etc.). Toujours dans la même optique, il faut aussi prendre sa petite « dose » régulière de soleil pour contrer un éventuel manque de vitamine D, une carence fréquente en cas de maladie de Parkinson. La vitamine D joue un rôle essentiel dans la santé des os.

S'accorder des périodes de relaxation. Pratiquer une technique de relaxation, comme le yoga ou le tai-chi, ou avoir recours à la massothérapie est important pour diminuer le stress (voir Autres approches). Chez les gens atteints de la maladie de Parkinson, le stress a pour effet d'augmenter l'intensité des tremblements.

Prévenir les chutes. Plus la maladie évolue, plus la marche devient difficile. Il importe alors de se procurer de bons souliers - éviter les semelles glissantes - et de s'entraîner à faire de grandes enjambées en soulevant bien haut les jambes. Un entrainement à la marche par un physiothérapeute est souvent recommandé. Afin de minimiser les risques de chutes, il convient d'aménager l'espace du malade de façon appropriée. Par exemple, mieux vaut retirer les carpettes, installer des barres d'appui près des toilettes et de la baignoire ainsi que des rampes dans les escaliers. Une évaluation en ergothérapie est souvent nécessaire.

Alimentation

Afin de majorer l'action bénéfique de la lévodopa (voir ci-dessous), le médecin peut faire certaines recommandations alimentaires. Le fait de consommer la majorité des protéines au repas du soir et de maintenir une proportion glucides/protéines de 7 pour 1 (7 g de glucides pour 1 g de protéines), par exemple, constitue une mesure favorable. D'après la Société Parkinson du Québec (voir Sites d’intérêt), le régime végétarien offre naturellement une telle balance glucides/protéines. Consulter la fiche Végétarisme.

À la clinique Mayo, on recommande d'avoir une diète riche en fruits, légumes et céréales entières, qui fournissent des antioxydants naturels protecteurs contre les dommages oxydatifs. Ces aliments sont aussi une bonne source de fibres alimentaires, ce qui favorise un meilleur transit intestinal. La consommation de gras saturés (les viandes rouges, les produits laitiers, l'huile de palme et de noix de coco, etc.) devrait être réduite¹⁹.

À un stade avancé de la maladie, la mastication devient difficile : il importe alors de prendre de petites bouchées. Pour faciliter la déglutition, on peut passer au mélangeur les aliments plus consistants avant de les consommer.

Afin de prévenir la constipation liée à la maladie de Parkinson, les médecins recommandent de boire au moins 1 litre d'eau par jour et de consommer suffisamment de fibres alimentaires.

Soutien social

Le recours à une personne-ressource (un psychologue, un psychothérapeute, etc.) est souvent utile, voire nécessaire, pour affronter l'épreuve que constitue toute maladie chronique. La maladie de Parkinson peut être particulièrement difficile à assumer puisqu'elle attaque la biochimie du cerveau - ce qui est souvent une source importante d'anxiété. On peut également se joindre à un groupe de soutien.

Médication

Le moment approprié pour commencer une médication dépend de plusieurs facteurs (l'âge, le style de vie, la gravité des symptômes, les loisirs, etc.) et sera déterminé en consultation avec le médecin. Les médicaments prescrits ont pour but de réduire les symptômes de la maladie, mais n'arrêtent pas son évolution. Trouver le traitement idéal peut prendre du temps; il est recommandé de signaler à son médecin tout nouveau symptôme apparaissant durant le traitement pour faire les ajustements nécessaires.

La lévodopa ou L-dopa, est un précurseur de la dopamine. Dans le cerveau, la lévodopa se transforme en dopamine. Elle est souvent prescrite en conjonction avec le carbidopa ou le bensérazide afin d'en majorer les effets ou d'en limiter les effets secondaires (les nausées, les vomissements, les étourdissements au réveil). La lévodopa est particulièrement efficace pour atténuer les difficultés de mouvements, les tremblements et la rigidité des membres. Comme l'efficacité de la lévodopa diminue avec le temps - elle devient souvent beaucoup moins efficace après 5 ans ou 6 ans - les médecins attendent généralement que les symptômes de la maladie soient importants avant de la prescrire.

Les agonistes de la dopamine imitent les effets de la dopamine (la bromocriptine, le pergolide, le pramipexole et le ropinirole en sont des exemples). Ces médicaments peuvent être prescrits dès que le diagnostic est établi et être associés à la lévodopa lorsque la maladie est à un stade avancé.

Les inhibiteurs de la monoamine-oxydase B (IMAO B), comme la sélégiline et la rasagiline, peuvent être prescrits dès le début de la maladie. Ils diminuent la dégradation de la dopamine naturelle et celle formée à partir de la lévodopa. De plus, ils empêcheraient la formation de radicaux libres et de toxines neurologiques, protégeant ainsi les cellules saines. Cet effet protecteur n'est pas entièrement démontré. Cette classe de médicaments entraîne parfois des effets secondaires, comme des tremblements et de la confusion. Elle a de nombreuses interactions avec d'autres médicaments et des produits naturels de santé.

Les anticholinergiques (la benzotropine, la trihexyphénidyle) aident à réduire les tremblements chez certaines personnes en rétablissant l'équilibre entre la dopamine et l'acétylcholine dans le cerveau. Il est généralement prescrit aux patients plus jeunes chez qui les tremblements sont le symptôme dominant. Il s'agit du type de médicament le plus ancien qui est offert aux patients.

Les inhibiteurs de la catéchol O-méthyltransférase (COMT) prolongent l'effet du traitement à la carbidopa-levodopa en bloquant l'enzyme qui dégrade la lévodopa. Le tolcapone est prescrit seulement aux gens qui ne répondent pas aux autres thérapies, car il peut entraîner des dommages au foie. Il n'est pas disponible au Canada. L'entacapone ne cause pas ce problème. Il est combiné avec la carbidopa et la lévodopa dans le Stalevo®. Cependant, il peut empirer les effets secondaires de la lévodopa.

L'amantadine, une drogue antivirale initialement développée pour traiter l'influenza, a montré des effets bénéfiques pour les gens atteints de maladie de Parkinson. Comme ce médicament ne permet de réduire que légèrement les symptômes, il est utilisé chez les patients qui en sont à un stade précoce de la maladie. Son mécanisme d'action dans le cerveau n'est pas encore bien connu. Lorsque combinée avec la lévodopa, l’amantadine peut aider à réduire les problèmes moteurs dans les stades avancés de la maladie.

Note. La lévodopa et les agonistes de la dopamine peuvent provoquer de la somnolence durant la journée¹⁵. La vigilance est de mise puisque certains patients traités par ces médicaments peuvent souffrir de somnolence en pleine activité (par exemple, au volant d'une voiture).

En plus des médicaments servant à diminuer les troubles de motricité, un antidépresseur est parfois prescrit. Plusieurs facteurs peuvent entraîner un état dépressif chez le malade : le fait de devoir vivre avec une maladie chronique dégénérative, les tâches habituelles qui deviennent progressivement plus ardues, les changements physiologiques qui s'opèrent au cerveau durant la maladie et les effets secondaires de certaines médications.

Chirurgie

Pour les patients à un stade avancé de la maladie, dont les symptômes ne répondent plus de manière stable à la lévodopa, une chirurgie au cerveau peut être envisagée.

La stimulation cérébrale profonde consiste en l’implantation d’électrodes dans certaines parties spécifiques du cerveau (le thalamus, le pallidum ou le sous-thalamus). Un stimulateur envoie ensuite des impulsions électriques permettant de réduire les mouvements involontaires et les tremblements. Cependant, cette intervention ne diminue pas la rigidité musculaire, ne corrige pas la perte du mouvement volontaire et comporterait certains risques d’effets secondaires sérieux⁹.

Auparavant, on pratiquait de petites lésions dans la portion cérébrale responsable des symptômes du Parkinson : la pallidotomie (pallidum), la thalamotomie (thalamus) ou la sub-thalamotomie (noyau sous-thalamique). Ces chirurgies très délicates du cerveau sont aujourd’hui très rarement utilisées.

Kinésithérapie et orthophonie

La kinésithérapie qui comprend l'exercice physique quotidien, la gymnastique, l’entrainement à la marche, le travail de l’équilibre postural, etc. est un complément thérapeutique important. L’ergothérapie est indiquée pour la rééducation fonctionnelle et l’adaptation du domicile. L’orthophonie permet la prise en charge de la dysarthrie, un trouble d'expression du langage dû à une articulation difficile.

Traitements expérimentaux

Divers traitements novateurs, comme la greffe de cellules dopaminergiques foetales et la thérapie génique, sont étudiés, mais ce sont des traitements expérimentaux dont aucun n'est couramment pratiqué.

L’opinion du médecin

Apprendre que l’on souffre de la maladie de Parkinson est certainement un événement troublant. Il s’agit en effet d’une maladie chronique et invalidante. Il me semble donc important d’être bien renseigné, de rester actif le plus possible et d’avoir un bon réseau de soutien. Demandez à votre médecin de vous diriger vers un hôpital de jour, si ce service est disponible dans votre région. Sinon, il pourra vous recommander une ressource semblable. L’hôpital de jour est un service de réadaptation externe, qui fournit habituellement le transport pour s’y rendre, et qui offre les services d’une équipe multidisciplinaire composée de médecins, d’infirmières, de physiothérapeutes, d’ergothérapeutes, d’orthophonistes et de travailleurs sociaux. En plus de la réadaptation offerte, le soutien social et psychologique de l’équipe et des autres malades est habituellement très profitable.

L'homme sur Mars

Les contraintes d'un voyage vers Mars Une mission humaine vers Mars pose de nombreux problèmes. On ne peut pas en effet prévoir, dans l'état actuel de nos connaissances, les effets sur un organisme humain d'un vol aussi prolongé que le vol vers Mars. En moyenne, un aller simple vers Mars prend entre 6 à 9 mois. L'homme n'a pas séjourné plus de 14 mois dans l'espace, ce record étant détenu par le cosmonaute Valeri Poliakof à bord de la station spatiale Mir. Cela indique certes que l'homme doit pouvoir supporter sans trop de dommage un voyage vers Mars, mais cela ne nous donne aucune indication sur ce qu'il risque de subir et d'éprouver une fois à la surface de la planète rouge. Que savons nous finalement d'un vol prolongé en absence de pesanteur, des conditions de travail à la surface de Mars et de la capacité des astronautes à supporter un retour à la gravité terrestre après un séjour de plusieurs années dans l'espace ? Gravité zéro ! Le mal de l'espace L'élément le plus important à prendre en compte lors d'un vol spatial n'est autre que l'apesanteur. L'absence de pesanteur a d'abord un effet important sur le sens de l'équilibre. C'est l'oreille interne, grâce aux otolithes, (de petites particules de calcium qui se déplacent librement sous l'effet de la gravité et dont la position est connue par l'interaction avec des cils) et aux canaux semi-circulaires, qui nous permet de positionner la verticale et de ressentir les mouvements de notre corps. En apesanteur, l'oreille interne ne fonctionne plus correctement. Les signaux qui proviennent des yeux et des canaux semi-circulaires indiquent au cerveau que la tête vient de tourner. Mais les otolithes ne donnent pas confirmation, car leur action dépend de la gravité. Les astronautes ressentent alors différents symptômes : cela va du mal de tête au vomissement avec nausées, en passant par une étrange et désagréable sensation de désorientation. C'est le fameux mal de l'espace (SMS ou Space Motion Sickness). Ainsi, pendant les toutes premières heures de la mission, les astronautes peuvent très bien ne pas être à même de réaliser certaines tâches qui demandent de la concentration et une bonne forme physique. Le mal de l'espace est en général temporaire et l'homme s'adapte plus ou moins rapidement à son nouvel environnement (les symptômes commencent par s'intensifier au bout de quelques heures pour disparaître généralement en deux jours). De plus, au bout de plusieurs vols de longue durée, le mal de l'espace a tendance à diminuer d'intensité. Mais on a mentionné des cas ou il réapparaît pendant une mission de longue durée. Enfin, le mal de l'espace ne semble toucher que la moitié environ des astronautes. Il est important de noter ici qu'il existe une grande variabilité dans la tolérance d'un individu aux conditions régnant dans l'espace. Même remarque en ce qui concerne la réadaptation à l'environnement terrestre, une fois la mission terminée... Lors du retour sur Terre, les astronautes ont du mal à maintenir une posture correcte, surtout avec les yeux fermés. Les effets semblent être proportionnels à la durée de la mission. Dans les cas les plus graves, les astronautes ressentent des vertiges lorsqu'ils tournent sur eux mêmes ou pendant des mouvements rapides de la tête. Certains vomissent même dès qu'ils bougent un peu trop la tête. Ces effets sont assez inquiétants. Que va-t-il se passer lorsque les astronautes vont débarquer à la surface de Mars et retrouver une certaine gravité, après un an en apesanteur ? Il se pourrait bien que pendant quelques jours, les premiers martiens ne puissent rien faire d'autre que rester couché, en attendant que cessent les désagréables symptômes d'une réacclimatation à la gravité. Pour eux, il serait bien trop dangereux de conduire un rover ou de manier du matériel fragile et sensible. Combien de temps faudra-t-il attendre avant qu'ils ne puissent travailler efficacement ? Quelles sont les mesures qui permettraient de lutter contre ce problème ? Autant de questions pour lesquelles nous n'avons pas vraiment de réponse et qui devront être prises en compte avant de lancer l'homme vers Mars. Fragilisation des os L'un des effets les plus fâcheux de l'apesanteur concerne les os. Sous gravité zéro, la colonne vertébrale grandit (les astronautes gagnent quelques centimètres). Le calcium et certains sels minéraux (phosphore) quittent les os (ostéoporose) et ceux ci se fragilisent considérablement (surtout les os qui portent le poids du corps). Par exemple, la quantité de calcium présente dans l'urine des astronautes qui ont participé à la mission Skylab avait augmenté de 60 à 100 %, ce qui représentait une perte moyenne de presque 0,5 % par mois. Les niveaux élevés d'acide urique, de calcium, de phosphore et de potassium dans l'urine peuvent aussi conduire à l'apparition de calculs rénaux. Extrêmement douloureux, ils peuvent rapidement devenir incapacitants. Dans les cas les plus graves, ils aboutissent à un blocage de l'urètre, ce qui nécessite alors une intervention chirurgicale. Pendant un vol spatial, un problème de ce genre pourrait compromettre la mission, d'où l'importance d'avoir à bord un astronaute ayant des compétences en chirurgie et possédant le matériel approprié. Une nourriture riche en calcium, des exercices physiques quotidiens intenses et réguliers, ou le port de pantalons spéciaux (pantalons pingouins) faisant travailler tous les muscles permettent de lutter contre cette décalcification des os. Atrophie musculaire Sur Terre, les muscles maintiennent leur fonction, leur masse et leur force en s'opposant en permanence à la gravité terrestre. En apesanteur, certains muscles ne servent plus à rien (n'ayant plus rien à supporter), et commencent à s'atrophier. L'atrophie musculaire réduit l'habilité, la force, la locomotion et le maintien d'une posture correcte. C'est également la source de douleurs musculaires et ligamentaires. Les effets peuvent persister plusieurs semaines ou même quelques mois après le retour sur Terre. Des exercices physiques (tapis de courses, vélo, appareils de musculation) intenses et quotidiens permettent de lutter contre l'atrophie musculaire, sans cependant la stopper complètement. Le principal problème avec l'atrophie musculaire concerne le retour sur Terre. On observe une incapacité des astronautes à rester dans la position debout. Les muscles des jambes, qui normalement contribuent à la circulation du flux sanguin vers la tête, n'ont plus assez de force pour jouer leur rôle. C'est pourquoi les cosmonautes de la station Mir qui rentrent sur Terre sont transportés dans une position assise dès qu'ils sortent de leur Soyouz. Ils ne pourraient pas supporter d'être debout (intolérance orthostatique). Une fois sur Mars, les astronautes retrouveront certes une gravité, mais elle sera bien plus faible que la gravité terrestre. La gravité martienne ne vaut qu'un tiers de la gravité terrestre, et un homme de 60 kg ne pèse plus que 19 kg sur Mars, le poids d'un enfant qui possède néanmoins la force physique d'un adulte. On pourrait penser que cette baisse de la gravité est plutôt un avantage. Mais il ne faut pas oublier qu'à moins que le vaisseau ne soit équipé d'un système de pesanteur artificiel, les astronautes viennent de passer de nombreux mois sous pesanteur zéro. Et le retour à une gravité, même aussi faible que la gravité martienne, sera très dur ! Ce sera malheureusement le moment ou l'activité physique sera particulièrement intense, car il s'agira d'assembler la future base martienne. Le moindre mouvement demandera un effort de volonté et la fragilité des os pourra causer des fractures mal venues. Action sur le système cardio-vasculaire Sur Terre, la gravité force le sang à s'accumuler dans la partie inférieure du corps. Les battements du cœur, la contraction de certains muscles des jambes et les valvules situées au niveau des veines contrarient ce phénomène. En apesanteur, ces mécanismes disparaissent, et on observe alors une redistribution de la masse sanguine. Une importante quantité de sang (1,5 à 2 litres) quitte les membres inférieurs pour s'accumuler au niveau de la partie supérieure du corps (région céphalique, thoracique et cervicale). Les astronautes ont l'impression d'avoir des jambes de poulet alors que l'afflux brusque de sang au niveau de la tête se traduit par une sensation de bien être. L'organisme humain va interpréter cette irrigation importante de la partie supérieure du corps comme une augmentation du volume sanguin. Effectivement, les oreillettes du cœur, qui comportent des capteurs sensibles au changement de volume (des volorécepteurs), vont se dilater. Les volorécepteurs, excités par la dilatation des oreillettes, vont diminuer en retour la sécrétion de l'hormone antidiurétique (ADH) par l'hypophyse. Il y aura alors une élimination urinaire massive (fuite d'eau et de sels minéraux) et une diminution de la sensation de soif. Si l'état d'apesanteur ne modifie pas de manière critique le rythme cardiaque et la tension artérielle, et si la perte liquidienne dont nous venons de parler constitue l'une des adaptations à la microgravité, il n'en reste pas moins que l'appareil cardio-vasculaire fonctionne dans des conditions anormales pendant le vol spatial. Une fois revenu sur Terre, certains effets se font ressentir, même si l'appareil cardio-vasculaire finira par retrouver des conditions normales de fonctionnement. Le cœur bat plus vite, pour compenser la diminution de volume sanguin. Le sang s'accumule de nouveau dans la partie inférieure du corps et quitte le cerveau, ce qui conduit à des faiblesses et même des évanouissements dans la position debout (instabilité orthostatique). De nouveau, il faudra répondre à certaines questions : l'intolérance orthostatique posera-t-elle un problème une fois sur Mars, dans les premiers temps de la mission ? Des combinaisons anti-G (identiques à celles utilisées par les pilotes de chasse pour empêcher le sang de quitter la tête pendant les manœuvres à haut facteur de charge) seront-elles nécessaires ? Le système cardio-vasculaire retrouvera-t-il une activité normale lors du retour sur Terre, après un voyage de 2 à 3 ans ? Diminution du nombre de globules rouges La diminution du volume sanguin en apesanteur est également accompagnée par une diminution du nombre de globules rouges, une sorte d'anémie spatiale (10 à 15 % de globules rouges en moins et même plus suivant la durée de la mission). Après le retour sur Terre, il faut de 6 à 8 semaines pour retrouver une situation normale. Ce type d'anémie ne compromet pas la santé ou les performances d'un équipage. Mais associée à une diminution du volume sanguin, cette situation présente des risques dans le cas de blessures ou d'hémorragie pendant le vol. Nous ne savons également rien des phénomènes qui peuvent affecter l'érythropoïèse (la formation des globules rouges) pendant un voyage de longue durée. Le vaisseau spatial devra comporter des réserves de sang et l'équipage devra être capable de réaliser des transfusions sanguines. L'étude d'un substitut sanguin pour pallier à des pertes importantes pourrait aussi être nécessaire. Affaiblissement du système immunitaire Les globules blancs, responsables de la défense de l'organisme, sont également touchés lors d'un vol spatial. Le système immunitaire voit effectivement une diminution très nette du nombre et des fonctions (réactivité, prolifération dans le cas d'une attaque) des lymphocytes T, une variété de globules blancs impliqués dans l'immunité à médiation cellulaire. Ce phénomène devient préoccupant s'il y a le moindre risque d'infections. En apesanteur, les bactéries, les virus ou les champignons microscopiques flottent bien plus longtemps dans l'air que dans un environnement soumis à une gravité (artificielle ou non). Des filtres devront être utilisés autant que possible pour purifier l'air. Pour l'instant, aucune infection aggravée par une baisse des capacités du système immunitaire ne s'est produite en vol. Mais le risque existe. La sensibilité à des infections pendant le voyage vers Mars et les risques encourus lors du retour sur Terre ne sont pas à prendre à la légère. Notons que là aussi, la situation est réversible une fois revenu sur Terre et le système immunitaire retrouve son état normal. Action sur le système respiratoire L'étude des effets de l'apesanteur sur le système respiratoire constituait l'un des thèmes abordé lors de l'expérience Neurolab emporté par la navette spatiale américaine Columbia en avril 1998. Sur Terre, lors d'une inspiration, le volume qui pénètre dans la partie supérieure du poumon est deux fois plus élevé que celui qui pénètre dans la partie inférieure. En apesanteur, on n'observe rien de tel, et la respiration est homogène. C'est la même chose pour la quantité de sang capillaire qui irrigue les poumons. Le volume pulmonaire (en rapport avec la concentration des gaz présents dans le sang) diminue, le mécanisme respiratoire faisant intervenir de manière plus importante l'abdomen. Gravité artificielle : la solution finale à tous vos problèmes ? La seule manière connue de rétablir un semblant de gravité dans un vaisseau spatial est de le maintenir en rotation autour d'un axe. Cette idée a été émise (comme beaucoup d'autres) par Tsiolkovski, le pionner russe de l'astronautique. Il est clair que l'établissement d'une gravité artificielle combiné à la pratique d'exercice physique permettra de combattre les principaux inconvénients d'un vol de longue durée dans l'espace. Elle ne devra pas forcément être égale à la gravité terrestre. Pendant la dernière partie du voyage, elle pourra être progressivement amenée à 1/3 de la gravité terrestre, pour simuler les conditions à la surface de Mars. L'adaptation à l'environnement martien sera alors facilitée. La gravité jouera aussi un rôle en plaquant les particules qui flottent dans l'air (en particulier les germes microbiens). Cependant, sa mise en œuvre n'éliminera pas certains problèmes psychologiques et physiologiques. Le danger des radiations sera toujours présent. Les forces de Coriolis qui apparaîtront dans le vaisseau en rotation pourront causer des désorientations, par action sur le système vestibulaire dont nous avons déjà parlé. Si un membre d'équipage marche latéralement à la rotation, deux forces s'appliqueront à son corps, ce qui amplifiera le problème. Il faudra apprendre à vivre dans un milieu en perpétuelle rotation et savoir se déplacer avec, contre ou perpendiculairement à la rotation, sans compter le problème du passage entre des régions mobiles et des régions fixes ! Il semble cependant que plus les parties mobiles sont loin de l'axe autour duquel elles tournent, plus les problèmes diminuent d'importance. Mais dans ce domaine, de nombreuses expérimentations restent à faire. Il faudra par exemple déterminer très précisément les caractéristiques de la gravité artificielle (niveau de gravité, période de rotation, durée dans le temps). Danger : radiations ! Dans l'espace, les astronautes pourraient être exposés à des rayonnements particulièrement dangereux. Les risques de cette exposition sont nombreux : mutations, cancers, diminution de la durée de la vie, cataracte. Pour la suite de la discussion, nous exprimerons les doses de radiation en utilisant le REM, une unité couramment utilisée aux Etats-Unis. En Europe, nous utilisons plutôt le Sievert, 1 Sievert étant égal à 100 rems. Dans la navette spatiale ou dans la future station spatiale internationale, l'équipage est soumis à un rayonnement de 30 millirems par jour (l'équivalent de deux radiographies de la poitrine par jour). Par comparaison, une personne vivant dans une région au niveau de la mer reçoit seulement 100 à 150 millirems par an (soit 1% du rayonnement en orbite). La dose approche les 200 à 300 millirems pour une personne vivant en altitude, dans une région montagneuse par exemple. Le rayonnement que l'on reçoit de manière naturelle sur Terre provient de la radioactivité des roches et des particules secondaires issues de l'interaction du rayonnement cosmique avec la matière. Notez ici que ce rayonnement naturel joue un rôle bénéfique en stimulant les mécanismes de réparation dont le corps dispose pour lutter contre les effets destructeurs des radiations. A partir de quelle dose les effets néfastes commencent-ils à apparaître ? Une personne soumise à 75 rems ne présente pas de troubles de santé. Entre 75 et 200 rems, certaines personnes commenceront à présenter des symptômes (vomissements, perte d'appétit, fatigue), alors que d'autres continueront à bien se porter (il existe effectivement une large plage de tolérance entre les individus). Si la dose dépasse les 300 rems, plus aucune personne n'échappe aux symptômes. La mortalité apparaît également à ce niveau. 50 % des personnes meurent à 450 rems, 80 % à 600 rems. Une dose de 1000 rems est toujours létale. Ces effets sont ceux que l'on peut observer lorsqu'un individu est exposé brièvement à une forte dose de radiations. A part les cas extrêmes, il est possible de récupérer après quelques semaines ou quelques mois, le temps pour les systèmes de réparation d'intervenir. Mais il faut prendre en compte un autre risque : celui de développer dans les années qui suivent un cancer. Les particules énergétiques peuvent effectivement toucher l'ADN et réveiller un oncogène, qui conduira à un cancer. Pour une dose de 100 rems, on estime en général que le risque de développer un cancer fatal dans les 30 ans est de 1,8 %. Les organes les plus sensibles aux radiations sont le système lymphatique, les gonades et la moelle osseuse, suivi des poumons, de la peau, des yeux, des reins et du foie. Le système nerveux central, les os et les muscles sont peu sensibles. Le risque de développer un cancer est un peu plus grand pour les femmes, à cause du cancer du sein. En moyenne, un voyage vers Mars de 2 à 3 ans soumettrait l'équipage à un rayonnement de 50 rems, augmentant ainsi la probabilité de mourir d'un cancer d'un petit %. A la surface de Mars, la dose sera de 9 rems par an (6 rems par an pour les habitations enfouies sous le régolite martien), soit une moyenne de 7,5 rems. Rayons cosmiques et éruptions solaires Les rayonnements du milieu interstellaire peuvent être de nature corpusculaire (électrons, protons, noyaux lourds) ou photonique (rayons gamma, X, ultraviolet, infrarouge, visible ou radio). Les trois principales sources de radiations sont les ceintures de Van Allen qui entourent la Terre, les particules émises par le Soleil (vent et éruptions solaires) et les particules des rayons cosmiques. La Terre est entourée de deux champs magnétiques circulaires (les ceintures de Van Allen) qui offrent un avantage et un inconvénient. D'un côté, les deux ceintures stoppent une bonne partie du rayonnement qui baigne le milieu interplanétaire. D'un autre côté, elles sont radioactives et l'homme sera très certainement obligé de les traverser pour partir vers Mars. La ceinture interne est riche en protons (les particules les plus énergétiques se rencontrent entre 3000 à 4000 km d'altitude), alors que la ceinture extérieure héberge plutôt des électrons (les particules les plus énergétiques se rencontrent à 20 000 km d'altitude). Les ceintures de Van Allen ne posent pas de problèmes pour les vols qui se déroulent à une altitude inférieure à 500 km. Par contre, leur traversée dans le cas d'un voyage vers Mars devra se faire rapidement, pour éviter que les astronautes ne soient exposés à des doses massives de rayonnements ionisants. Une solution élégante consisterait à quitter la Terre depuis les pôles, mais le bilan énergétique de la mission serait sans aucun doute trop important pour que cette option soit retenue. Le Soleil émet en permanence dans l'espace un flux de particules (le vent solaire) qui doivent être prises en compte. Mais le principal danger provient des éruptions solaires, des phénomènes très brefs qui ne durent en général que quelques heures et qui se produisent à la surface du Soleil, lors de sursauts d'activités. Les éruptions solaires libèrent une quantité de particules très énergétiques (de 40 à 500 méga-électron volts), en particulier des protons, qui peuvent tuer un équipage très rapidement. Une éruption solaire peut en effet délivrer plusieurs centaines de rems dans un intervalle de quelques heures. Il est donc impératif de détecter très rapidement ce type d'évènement. La distance importante qui va séparer le vaisseau spatial de la Terre et le délai des communications ne permettront peut être pas au contrôle de mission de donner l'alerte à temps (dans le pire des cas, il faut donner l'alerte en 30 minutes !). Le vaisseau devra être équipé d'un télescope X pour observer le Soleil. Une éruption solaire pourrait cependant très bien se déclencher dans une région inobservable par l'équipage du vaisseau. La mise en place de satellites d'observation autour du Soleil, dont les résultats seraient communiqués en temps réel au vaisseau, sera sans doute indispensable. Le rayonnement cosmique comprend surtout des protons énergétiques et des atomes très lourds (des métaux comme le fer ou le nickel, des actinides). Ces particules très lourdes et très énergétiques (plusieurs gigaélectron-volts) sont les plus dangereuses. Contrairement aux éruptions solaires, le rayonnement cosmique est constant. L'équipage est ainsi exposé à des doses très petites, mais de manière continue pendant toute la durée du vol (20 à 50 rems par an, soit 35 rems en moyenne). La dose reçue dépend en fait de l'activité solaire. Lorsque celle-ci est à son minimum, le rayonnement cosmique est plus important (effectivement, l'activité magnétique du Soleil protége le système solaire contre les rayons cosmiques de l'espace interstellaire). Une des manifestations les plus spectaculaires du bombardement par les rayons cosmiques est le phénomène de flash lumineux, observé pour la première fois par Aldrin lors de la mission Apollo 11. Lorsque des particules frappent leur rétine, les astronautes voient des éclairs lumineux, même les yeux fermés. Aldrin a ainsi noté un éclair par minute. Moyens de protection Pour protéger l'équipage contre des doses de radiations excessives, il faudra équiper le vaisseau de blindage, la mince coque métallique extérieure étant bien insuffisante. Cette coque protège quand même l'équipage contre les impacts de micrométéorites. Les particules micrométéoritiques se déplacent à très grande vitesse (de 10 km/s à 270 km/s), mais heureusement, leur masse est en générale très faible (de l'ordre du picogramme), ce qui empêche la perforation de la paroi extérieure du vaisseau lors d'un choc. Le risque de rencontrer un corps possédant une masse et une vitesse suffisante pour percer la coque, même s'il n'est pas nul, peut être considéré comme négligeable. Le blindage représentera un supplément important en poids et sera donc très coûteux. Il aura intérêt à être à la fois efficace et léger. En plus du blindage léger, les réservoirs d'eau ou de carburants offriront une protection supplémentaire. L'équipage pourrait également se relayer pour aller dormir à tour de rôle derrière les boucliers, pour une protection accrue. Un blindage de quelques centimètres d'épaisseur pourra arrêter une bonne partie des particules issues des éruptions solaires. C'est une autre paire de manche pour arrêter les rayons cosmiques, qui sont beaucoup plus énergétiques. Pour stopper les particules cosmiques, il faut employer des boucliers épais de plusieurs mètres. C'est une solution impossible à mettre en œuvre dans notre cas, pour un simple problème de poids et de coût. De plus, même avec l'aide de boucliers, des particules secondaires sont émises au contact de la surface protectrice, ce qui diminue de beaucoup l'efficacité de celle-ci. Une fois sur Mars, la situation s'améliore un peu. La masse de la planète offre déjà une certaine protection, en éliminant la moitié des particules du rayonnement cosmique. L'atmosphère martienne offre aussi une bonne protection contre les éruptions solaires. Enfin, l'enfouissement de la future base martienne sous d'épaisses couches de régolite assurera une protection efficace contre les particules énergétiques du rayonnement cosmique. Pour les sorties extra véhiculaires, les astronautes devront emporter des dosimètres. Les facteurs humains : Freud sur Mars ! Un environnement sans changement, pauvre en stimulus, conduit à court terme à l'ennui et à toutes sortes de manifestations qui comptent parmi les plus destructrices qui soit pour la cohésion et l'intégrité d'un équipage. La monotonie entraîne dans un premier temps des problèmes de mémoire et de concentration. L'isolement dans un milieu clos a ensuite des effets plus graves au delà de 30 jours, comme l'on montré de multiples études dans le domaine du spatial ou dans des environnements bien particuliers (bases en Antarctique, sous marins) : Baisse d'énergie et diminution des capacités intellectuelles. Baisse de la productivité et des compétences. Augmentation de l'hostilité envers les collèges et les supérieurs, irritabilité. Fatigue, anxiété, repli sur soi, état dépressif, diminution de l'efficacité des communications. Comportements impulsifs, réactions psychophysiologique et psychosomatique. Une fois l'enthousiasme du départ passé, la monotonie va s'installer avec son cortège de difficultés et de frictions. La vie à bord d'un vaisseau spatial à destination de Mars ne sera pas vraiment une partie de plaisir : confinement, absence d'intimité, risque permanent de dangers, isolation sociale, obligation de supporter les systèmes de survie (régénération de l'eau à partir des urines par exemple), mauvaise adéquation des plages de travail et de repos, sommeil perturbé ou pénible, état d'apesanteur (ou conditions désorientantes d'un environnement en perpétuelle rotation si le voyage s'effectue en pesanteur artificielle). L'isolation peut même conduire à des états très dangereux comme des comportements déviants, des excès de violence ou pire. Des procédures devront être mises en place pour faire face à ces problèmes typiquement humains. Le voyage vers la planète rouge pose aussi une inconnue de taille. L'homme, pour l'instant, ne s'est pas éloigné de plus de 380 000 km de la Terre lors des missions vers la Lune. Pour atteindre Mars, il faudra aller mille fois plus loin. Qui sait ce qui peut se passer lorsque la Terre ne sera plus qu'un petit point lumineux (personne, car c'est une situation impossible a recréer sur Terre) ? L'effacement progressif du globe bleu de notre planète marquera l'instant fatidique ou l'équipage se sentira véritablement livré à lui-même. Les Russes ont particulièrement bien étudié les problèmes psychologiques d'un vol spatial. Depuis le centre de contrôle des missions à Moscou (FCC ou Flight Control Center), un groupe de support psychologique communique avec les cosmonautes et surveille leurs différents comportements au cours d'un vol en orbite. Ce groupe a bien entendu pour mission de remonter le moral des membres d'équipages par différents moyens (mise en place de liaison vidéo avec la famille ou des amis restés sur Terre) et de prodiguer différents conseils, mais son rôle majeur est de détecter les désordres émotionnels et les conflits qui peuvent prendre naissance à tout moment, en surveillant presque en permanence l'équipage. Le problème, c'est que cette surveillance elle même est source de stress ! Les cosmonautes s'inquiétaient dès les premiers signes de l'apparition d'un conflit. Ils ne pouvaient pas montrer le moindre manque de satisfaction ou le plus petit signe de friction avec une autre personne, sous peine de subir des remontrances et d'être brimé une fois le retour sur Terre ! Une telle surveillance avec ses effets néfastes sera bien entendu à proscrire pour un vol Terre - Mars. Cependant, il sera indispensable de mettre en place un support psychologique. Avec un voyage vers Mars, on change véritablement de dimension. Les modules Apollo n'ont mis que trois jours pour effectuer le voyage vers la Lune, et le retour était possible en permanence. A l'inverse, un voyage vers Mars dure plusieurs années et en cas de problèmes, un retour immédiat est impossible. L'assistance de la Terre sera fortement limitée par le délai de transmission des ondes radios (10 à 20 minutes). Il sera alors bien difficile de mettre en place une assistance psychologique efficace. Les membres de l'équipage seront livrés à eux mêmes, ils ne pourront compter ni sur un retour, ni sur des secours. Un système expert situé à bord du vaisseau pourra procéder à des examens de l'état de santé psychique. Il sera souhaitable qu'un membre de l'équipage possède des connaissances en psychologie et en psychiatrie. Des faux problèmes techniques pourront être créés, de manière à ressouder l'équipage. Il sera aussi possible de détourner l'agressivité de l'équipage en faisant jouer le rôle de bouc émissaire à un membre du contrôle de mission. La sélection des membres d'équipages sera particulièrement rude. Les astronautes seront d'abord triés sur leur état de santé et leur résistance physique, mais la santé psychique sera aussi un critère de sélection particulièrement important. Des candidats instables du point de vue émotionnel, présentant des risques d'un point de vue psychiatrique ou avec une faible compatibilité sociale (un point essentiel pour l'intégration dans un groupe et un bon comportement en son sein) seront écartés. Ainsi, les affinités des uns avec les autres compteront beaucoup dans la constitution des équipages finaux. L'équipage pourra être constitué d'un nombre impair de personnes, histoire de pouvoir toujours prendre une décision à la majorité. D'autres se prononcent pour un équipage pair (4 ou 6 personnes). Il parait inconcevable que la première mission humaine vers une autre planète ne comporte pas de femmes. De plus, les éléments féminins ont un effet modérateur en cas de tensions. Les membres de l'équipage connaîtront une vie affective et sexuelle, mais les avis divergent sur la question de savoir si l'on choisira des couples déjà constitués ou non. Une autonomie presque complète A cause des distances parcourues et du délai de communication entre Mars et la Terre, l'autonomie du vaisseau spatial devra être presque totale. Le vaisseau spatial devra sans doute posséder un système écologique autosuffisant, ou plus simplement des procédés de recyclage de l'eau et des déchets humains pour économiser l'eau, l'oxygène et les rations alimentaires. Tout sera retraité : urine et excréments. L'équipage devra accepter ce recyclage global et y être préparé. Il va de soit que les appareils devront fonctionner avec un haut niveau de sécurité. Seront-ils aussi efficaces que les distilles des Fremens de Dune ? L'équipage devra avoir à sa disposition un matériel médical de dernier cri, et un membre au moins devra posséder des compétences en médecine et dans le domaine dentaire, peut être même en chirurgie. La consultation d'un médecin terrestre sera bien entendu toujours possible (télémédecine), mais pour parer au pire, les compétences devront d'abord être présentes dans le vaisseau. L'équipage devra aussi être préparé à tous les éventualités, y compris la pire : la mort. Bien entendu, la meilleure médecine reste toujours la prévention, et les futurs martiens auront fait l'objet de sélections rigoureuses, ou la condition physique et la santé joueront un grand rôle. Toujours plus vite !!! Nous venons de le voir, un voyage martien ne sera pas vraiment une croisière de tout repos pour l'équipage. Il existe cependant un moyen de rendre le trajet plus agréable et moins dangereux : c'est d'aller plus vite. Le voyage ne prendrait alors que quelques mois, et l'importance de nombreux problèmes biomédicaux diminueraient d'importance. Nos données actuelles, pour une durée de voyage assez courte, pourraient même être suffisantes, sans que l'on soit obligé de s'investir dans des recherches plus poussées. Pour aller plus vite, le vaisseau spatial devra être équipé de systèmes de propulsions bien plus puissants que ceux actuellement employés (réacteur nucléaire, moteur ionique, voile solaire). C'est une toute autre histoire, que j'ai pour l'instant décidé de laisser de côté. Malgré tout, pour les impatients, j'ai brossé un rapide portrait des différents TGV martiens dans la colonne de droite ...