ENERGY

Objectif

Les vols spatiaux (d’une durée de 15 jours) ont montré systématiquement une perte de la masse corporelle des astronautes, celle-ci pouvant s’expliquer par un déséquilibre de la balance énergétique. Cependant, il n’existe pas aujourd’hui d’explication claire pour ce déséquilibre. Deux hypothèses peuvent être envisagées : soit une baisse des entrées énergétiques (mauvaise alimentation), soit une augmentation de la dépense énergétique. Quelques observations suggèrent une relation entre le déficit énergétique et le niveau d’exercice prescrit comme contre-mesures.
La connaissance des besoins énergétiques au cours des vols spatiaux est très importante pour assurer la santé, les performances et la réussite globale d'une mission, mais aussi pour assurer une allocation de fret adéquate et non excessive pour la nourriture.
Cette expérience permettra de déterminer pour la première fois les adaptations des différentes composantes de la dépense énergétique totale au cours d’un vol de longue durée, de caractériser le coût de l’exercice physique et dériver des équations de prédiction pour les besoins énergétiques des astronautes.

L’expérience ENERGY implique une équipe scientifique dont les membres appartiennent aux entités suivantes :

Dr. Stéphane Blanc (Investigateur Principal)
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
Département d’Ecologie, Physiologie and Ethologie
UMR CNRS ULP 7178 - Strasbourg

Alexandre Zahariev
UMR CNRS ULP 7178 - Strasbourg

Isabelle Chery
UMR CNRS ULP 7178 - Strasbourg

Site internet: http://www.iphc.cnrs.fr/index.php

Dr. Dale A Schoeller
Université de Wisconsin à Madison
Département des Sciences Nutritionnelles

Site internet: http://www.nutrisci.wisc.edu/

Interfaces

A bord de la station spatiale internationale (ISS), les activités de l’expérience ENERGY se déroulent dans le module scientifique européen Columbus. La FCT (Flight Control Team) basée à Munich supervise les activités européennes en liaison directe avec le CADMOS et le Danish Aerospace Company qui sont les deux centres d’opérations responsables de l’expérience pour le compte de l’Agence Spatiale Européenne (ESA).
Le Danish Aerospace Company (anciennement DAMEC) est responsable de l’expérience en soi et des activités réalisées avec l’équipement PFS utilisé pour la mesure de calorimétrie indirecte. Le CADMOS est responsable des prélèvements urinaires et des échantillons d’eau de la station, de la prise d’eau doublement marquée et de l’appareil de mesure d’activité physique (Armband).

Concept Opérationnel

Pendant une session ENERGY, différents paramètres sont mesurés en utilisant différents méthodes: la dépense énergétique totale sera mesurée par la méthode de l’eau doublement marquée (DLW), le métabolisme au repos (RMR) et la thermogenèse induite par la diète (DIT) seront mesurés par calorimétrie indirecte (PFS), et la composition corporelle sera déterminée à partir des données DLW. En parallèle, les astronautes porteront pendant les 10 jours consécutifs de l’expérience le dispositif Armband qui permet de caractériser leur activité physique.

L’expérience ENERGY comporte deux sessions identiques de 10 jours consécutifs : une avant le vol, réalisée pendant la phase d’entraînement des astronautes, l’autre pendant le vol après un minimum de 90 jours dans l’ISS.
Les quatre derniers repas précédant le début de l’expérience ENERGY sont standardisés. Ces repas sont fournis par le CNES dans le cadre de l’activité SEM (Special Event Meals)..

Pendant la première journée du protocole, l’astronaute effectue les mesures de calorimétrie indirecte (PFS) dont les données sont transmises au Danish Aerospace Company. A la fin de la session de 10 jours, les données du moniteur d’activité sont transmises au CADMOS. Les échantillons d’urine et d’eau seront redescendus au sol au bout de 6 mois et transmis aux scientifiques qui procèderont dans leurs laboratoires aux analyses complètes.

Matériel utilisé

ENERGY utilise différents systèmes et racks de la station :

• le Armband qui effectue des mesures de température (face verte) et d'impédance (capteurs métalliques sur face interne)
• l’EPM (European Physiology Modules Facility) pour la descente des données de l’appareil de mesure d’activité (Armband),
• le PFS (Pulmonary Function System) pour la calorimétrie indirecte,
• le système de génération d’eau (Potable Water Dispenser) du module US-LAB de l’ISS.

L’essentiel du matériel utilisé lors de l’expérimentation ENERGY est en fait constitué d’éléments « consommables » qui seront détruits après utilisation ou à la fin de la session.

Statut de l’expérience et des données

L’expérience a débuté avec les premières mesures au sol en septembre 2011 ; la première session en vol est prévue en mai 2012. Au total, l’expérience comportera neuf sujets qui devraient se répartir sur les trois prochaines années. Les données de l’expérience seront archivées au Danish Aerospace Company (anciennement DAMEC) et au CADMOS.