24 juin 1982 – Jean-Loup CHRETIEN expérimente dans l’espace un échographe-doppler conçu à l’université de Tours

Les équipes de Biophysique LBM de l’Université de Tours ont eu un rôle de pionniers dans l’étude du système cardiovasculaire des cosmonautes russes et des spationautes français dès le début des vols habités franco-soviétiques. Cette aventure a débuté en 1975 à l’occasion d’une réunion franco-soviétique, avec une conférence de Léandre POURCELOT sur les possibilités d’étude en microgravité de la circulation cérébrale par effet Doppler ultrasonore.

Lorsque la décision d’envoyer un spationaute français dans la station orbitale soviétique Salyut 7 a été prise, l’équipe de Tours a été retenue par le Centre National d’Études Spatiales CNES en raison de ses compétences reconnues dans les domaines des technologies ultrasonores et de l’exploration du cœur et des vaisseaux sanguins par ultrasons. A cette époque on ne pouvait que faire des hypothèses sur les modifications possibles des performances cardiaques et de la circulation liées à l’absence de gravité. Des mesures en conditions réelles étaient donc nécessaires pour améliorer les modèles, mettre au point les simulations au sol, et proposer des contre-mesures pour éviter la désadaptation liée à la microgravité.

 

Première mondiale

Le vol PVH (premier vol habité) franco-soviétique de 7 jours en 1982, avec Jean-Loup CHRETIEN à bord, a été l’occasion d’utiliser pour la première fois au monde à bord d’un véhicule spatial un échographe-Doppler conçu à Tours. Les appareils d’échographie-Doppler ont plusieurs avantages pour leur utilisation dans l’espace: pas d’irradiation, consommation énergétique limitée, faible encombrement, capteurs multifonctions. Il a fallu alors démontrer qu’un spationaute non spécialiste de cette technique était capable de faire des examens sur lui-même sans difficulté majeure. Ce premier vol fut également l’occasion de mettre en place une coopération entre ingénieurs, scientifiques et médecins français et soviétiques.

Les résultats très positifs obtenus ont incités les soviétiques à conserver l’échographe à bord de la station Salyut 7, ce qui a permis d’étudier les modifications du cœur et de la circulation chez trois cosmonautes soviétiques, dont le cardiologue Oleg ATKOV, pendant un vol record du monde de 237 jours en 1984. Ceci a incité la Nasa à utiliser le même échographe tourangeau à bord de la navette spatiale avec l’astronaute français Patrick BAUDRY à bord en 1985.

 

Premier échographe-Doppler spatial (électronique, écran, magnétoscope et boite de rangement).

 

Jean-Loup CHRETIEN et Alexander YVANTCHENKOV utilisant l’échographe

 

As de Cœur et la médecine spatiale

Il est apparu évident que la dégradation des performances cardiaques et la redistribution de la masse sanguine en microgravité nécessitaient un suivi régulier des spationautes pour vérifier l’efficacité des contremesures. La médecine spatiale prenait ainsi le relais de la physiologie spatiale. Dès la fin de l’année 1985, un projet scientifique ambitieux associé à la réalisation du nouvel échographe appelé As de cœur était retenu par la CNES. As de cœur allait partir sur la station orbitale soviétique MIR pour une dizaine d’années de 1988 à 1999. Il allait être disponible pour de nombreuses missions parmi lesquelles on peut citer celles qui impliquaient des spationautes français : Aragatz (JL CHRETIEN, 26 jours, 1988), Antares (M. TOGNINI, 15 jours, 1992), Altaïr (JP HAIGNERE, 21 jours, 1993), Cassiopée (C ANDRE-DESHAYS, 15 jours, 1996), …

 

Vue de l’échographe spatial As de cœur et son utilisation à bord de la station MIR

 

Certains de ces vols ont permis également de mettre au point la télé-échographie afin de suivre les expériences d’échocardiographie-Doppler en temps réel et de guider éventuellement les spationautes.

Les phases de montée en orbite et de descente sont également des périodes très importantes à étudier car les spationautes y subissent des variations importantes d’accélération. Seuls des appareils autonomes en énergie, et de petite taille, avec des capteurs fixés sur la peau sous la combinaison de vol, peuvent être utilisés. Un appareil à effet Doppler capable d’étudier la circulation à plusieurs endroits simultanément a été mis au point pour les vols Cassiopée (C. HAIGNERE, 1996) et Columbia (M TOGNINI, 1999). Une version simplifiée avait été testée initialement sur le vol Spacelab D2 (1993).

 

Et pour les vols de longue durée ?

Les vols de longue durée s’accompagnent d’une décalcification des os porteurs (ostéoporose) qui peut être dangereuse si elle affecte leur solidité. L’équipe de Biophysique a développé au début des années 1990 un système ultrasonore d’étude de l’os du talon (calcaneum), appelé Bone Densitometer (BDM), et permettant de mesurer des paramètres ultrasonores (célérité et atténuation) en relation avec la concentration en calcium et la « porosité » de l’os. Le premier vol de BDM a eu lieu en 1995 lors du vol Euromir 95.

Visite à Tours des cosmonautes du vol franco-sovietique. Vladimir Djanibekov commandant de bord et Léandre Pourcelot

Un astronaute dans l’équipe de Tours – Judith RESNIK-AWARD

En 1985 a eu lieu une sélection par le CNES de six astronautes. Léandre POURCELOT faisait partie du comité de sélection final. Parmi les six candidats retenus figurait Frédéric PATAT, ingénieur et médecin de l’équipe de Biophysique de Tours. Le vol de la navette auquel il devait participer comme ingénieur de bord a malheureusement été annulé à la suite de l’accident de la navette Challenger. Une astronaute, la « mission specialist » Judith RESNIK, faisait partie des victimes de cet accident survenu le 28 janvier 1985. En son honneur l’Institute of Electrical and Electronics Engineers  IEEE (www.ieee.org) a créé en 1989 le Judith Resnik Award remis annuellement. En 1995, il a été attribué à Léandre POURCELOT et à l’équipe de Biophysique de l’Université de Tours « For application of ultrasound imaging to the measurement of cardiovascular systems during space flight. »

 

Des retombées économiques importantes

La mise au point des appareils et capteurs à ultrasons a permis de développer des compétences technologiques importantes au LBM qui se sont traduites par plusieurs créations d’entreprises à l’Université de Tours (Vermon SA 1984, Imasonic 1987, Ultrasons Technologies 1997, …) et de nombreux transferts de technologies comme l’appareil Bone Densito Meter BDM (environ 500 appareils vendus).

La télé-échographie est également une retombée majeure qui est en cours de diffusion. Grâce à la mise au point en collaboration avec l’équipe PRISME (Bourges) et le CRISP (Paris V) d’un robot manipulateur télécommandé, elle permet de réaliser à distance une échographie sur un sujet isolé (station spatiale, zone polaire, désert, centre médical secondaire en Europe…), de répondre à des urgences et de limiter les transferts de patients. Cet outil a été validé sur 400 patients en Région Centre. L’Agence Régionale de Santé (ARS) de la Région Centre a d’ores et déjà financé l’installation du robot dans des centres médicaux secondaires. Trois programmes de télé échographie en collaboration avec l’ESA Agence Spatiale Européenne sont en cours. Le robot échographique actuellement fabriqué par 3 entreprises françaises (Biarritz, Toulouse, Vendôme) a été retenu par l’ESA pour être installé sur la Station Spatiale Internationale ISS dans un avenir proche.

Article de La Nouvelle République

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