Des études menées lors du Space Shuttle Program (NASA) avaient pour objectif de mesurer les forces (excentriques et concentriques) des muscles ainsi que leur endurance lors d'un voyage dans l'espace. La contraction concentrique correspond à un gonflement lié au rapprochement des unités contractiles du muscle. A l'inverse, la contraction excentrique correspond à un étirement du muscle.
Les individus de cette étude s’exercèrent, lors du vol, sur un tapis de course pendant des durées variables et avec différentes intensités. Des dynamomètres furent utilisés pour mesurer la force des muscles des passagers, avant le départ puis au retour (3 séances de tests avant le départ et 3 au retour).
La force des muscles:
Sur le jour de retour (R+0), une chute conséquente des forces musculaires excentriques et concentriques fut observée au niveau du dos et de l’abdomen, par rapport aux données obtenues avant le voyage dans l’espace (illustré dans le tableau). Toutefois, quelques jours après leur retour, les forces initiales furent rétablies indiquant une rapide réhabilitation.
Par ailleurs, il peut être intéressant de noter que par rapport au tableau récapitulatif des résultats, nous pouvons constater que certains muscles, comme ceux des chevilles ou des biceps, gagnèrent en force excentrique et concentrique, venant surement du fait que les astronautes subirent un entrainement physique important durant leur voyage. Ce fait est également illustré dans le tableau ci-dessous ainsi que sur le graphique.
Relatif aux fibres musculaires:
Puis, afin d’aller encore plus loin, les chercheurs se sont intéressés à la section transversale des fibres de types I et II (voir généralités sur les muscles). La section transversale d'un muscle détermine la quantité de force qu'il peut générer en définissant le nombre de sarcomères qui peuvent fonctionner en parallèle (voir généralités sur les muscles). Pour se faire, des biopsies furent effectuées 21 jours avant le départ puis le jour de retour.
Dans le cas des fibres de type I, la section transversale diminua de 17% pour des astronautes qui effectuèrent un voyage de 11 jours et de 11% pour ceux qui effectuèrent un voyage de 5 jours. Parallèlement, une diminution de 21% et 24% fut observée pour les fibres de type II. Ces résultats montrent donc bien que l’atrophie musculaire agit également à une échelle
cellulaire.
Ses résultats permirent également aux scientifiques de conclure que les muscles ont une moins grande capacité de maintenir de l’endurance et de résister a la fatigue après un vol dans l’espace.
Le métabolisme des fibres musculaires:
Durant ce même programme, les chercheurs étudièrent également les activités enzymatiques liées aux muscles. Ils constatèrent que la capacité oxydative des fibres musculaire diminua tandis que la capacité glycolytique augmenta.
La fatigabilité des muscles est proportionnelle à leurs capacités oxydatives. Les fibres de type I ont une faible activité liée a l’ATP et ont une capacité oxydative élevée et une capacité glycolytique basse. Ces fibres sont relativement résistantes à la fatigue. Les fibres de type IIa ont une activité myosine ATPase élevée et ont une capacité oxydative et glycolytique élevée et sont donc également relativement résistantes a la fatigue. Finalement, les fibres de type IIb ont une activité myosine ATPase élevée mais ont une capacité oxydative cette fois ci basse et glycolytique élevée, elles sont ainsi peu résistantes a la fatigue. (voir généralités sur le muscle).
Un point sur le volume musculaire:
C’est également lors de ce programme que le volume des membres des astronautes fut mesuré de façon plus poussée. L’expérience fut menée sur 4 individus qui effectuèrent un voyage de 8 jours dans l’espace. Ils subirent tous des tests avant de partir puis à leur retour. Grâce à l’utilisation d’IRM, les chercheurs ont pu mesurer le volume des muscles du mollet (-3.9%), des muscles gastrocnémien et soléaires (-6.3%), des tendons (-8%), du dos (-10,3%). Après deux semaines de repos, certains signes d’atrophie musculaire persistèrent. Ces mesures établirent donc le fait que l’atrophie musculaire démarre rapidement dans un environnement de micropesanteur et expliqueraient, en partie, la perte de force musculaire. De plus, des études qui suivirent suggèrent que l'atrophie musculaire s'aggrave plus les périodes d'exposition à la micropesanteur sont importantes.
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