Quarante-cinq minutes. C’est la durée d’une journée ensoleillée à bord de la Station Spatiale Internationale. Là-haut, les astronautes ne reçoivent pas 12 heures de lumière suivies de 12 heures d’obscurité : ils vivent 45 minutes de soleil, puis 45 minutes de nuit, soit 16 levers et couchers de soleil en l’espace de 24 heures. Le corps humain, forgé par des millions d’années d’évolution autour d’un cycle unique aube-crépuscule, ne sait tout simplement pas quoi faire de cette cadence. La solution ? Mentir à l’organisme, avec une sophistication qui frise l’ingénieux.

Sommaire

1. Un tour de Terre toutes les 90 minutes, et le chaos biologique qui va avec
2. Tricher avec la lumière : le système LED qui simule une fausse journée
3. La lampe circadienne : quand un studio danois embarque à bord
4. Ce que l’ISS révèle sur nos propres nuits

Un tour de Terre toutes les 90 minutes, et le chaos biologique qui va avec

La Station Spatiale Internationale fait le tour de la Terre toutes les 90 minutes, exposant les astronautes à 16 levers et couchers de soleil par jour. Pour saisir ce que ça représente concrètement, imaginez traverser des fuseaux horaires à la vitesse d’un décalage horaire permanent, mais multiplié par seize. L’horloge biologique humaine, qui s’est calée sur un seul lever et un seul coucher du soleil par jour depuis environ 2,5 millions d’années, se retrouve totalement déréglée dans cet environnement.

L’obscurité favorise la production de mélatonine, l’hormone du sommeil, tandis que la lumière l’inhibe en retardant l’endormissement. Quand le soleil se lève et se couche toutes les 45 minutes, le cerveau reçoit des signaux contradictoires en boucle. Ces variations peuvent entraîner une désynchronisation circadienne et par conséquent impacter les cycles de sommeil : ce n’est pas du tout le rythme normal pour l’organisme. Résultat concret : les astronautes dorment mal, beaucoup moins que prévu.

Dans le cadre d’une étude commandée par la NASA, les données de 64 astronautes en navette et 21 à bord de l’ISS ont été analysées sur quelque 4 000 nuits passées sur Terre et 4 200 nuits dans l’espace, pendant dix ans. Le bilan est sans appel. Les astronautes dorment en moyenne seulement six heures par nuit, bien en deçà des huit heures et demie recommandées. Les trois quarts des membres de l’ISS ont pris au moins une fois un somnifère au cours de leur mission. Ce chiffre, publié dans The Lancet Neurology, alarme les chercheurs : la capacité d’un membre d’équipage à réagir de façon optimale à un signal d’urgence peut être compromise par l’utilisation de médicaments contre l’insomnie.

Tricher avec la lumière : le système LED qui simule une fausse journée

Pour préserver le rythme circadien, la NASA a installé un éclairage spécial qui simule une alternance naturelle entre lumière et obscurité. Ce n’est pas une simple variation d’intensité : c’est une ingénierie de la perception. La NASA a développé un système multi-LED capable de produire des millions de spectres lumineux différents, organisés autour de trois réglages : une lumière générale de travail, une lumière bleue enrichie à haute intensité pour stimuler la vigilance et décaler l’horloge circadienne si nécessaire, et un réglage pré-sommeil appauvri en longueurs d’onde bleues pour calmer le cerveau.

La logique derrière ce dispositif est biologique. Des chercheurs ont démontré que la lumière bleue à un spectre précis peut réduire la production de mélatonine, l’hormone qui maintient l’horloge interne du corps. Plus de mélatonine aide à dormir ; moins perturbe le rythme circadien. En jouant sur ces longueurs d’onde, les ingénieurs reconstituent, à l’intérieur de la station, une journée terrestre artificielle que les fenêtres de l’ISS ne peuvent pas offrir.

À bord de l’ISS, la journée d’un astronaute est rythmée comme une horloge : 15,5 heures d’éclairage maximal, simulant une journée terrestre, et 8,5 heures dans une quasi-obscurité pour dormir. Les lumières ne s’éteignent jamais complètement, en cas d’urgence. Et pour éviter que la lumière naturelle traversant les hublots ne sabote tout ce travail, les astronautes peuvent se bander les yeux lorsqu’ils dorment.

La lampe circadienne : quand un studio danois embarque à bord

En juin 2023, un panneau de lumière circadienne conçu par le cabinet SAGA a été chargé dans la soute d’un vaisseau SpaceX Dragon à destination de l’ISS. Ce dispositif va plus loin que les systèmes LED existants. Équipé de sept types différents de LED pour émettre un spectre lumineux sur mesure, le panneau dispose de trois faces émettant de la lumière à des angles et longueurs d’onde différents, favorisant l’éveil ou induisant le sommeil, et s’ajuste automatiquement au planning de sommeil de l’astronaute.

L’idée n’est pas venue d’un laboratoire aseptisé. SAGA Space Architects a mené une mission analogique de 90 jours dans le nord du Groenland pour développer et tester un prototype du panneau, simulant des levers de soleil naturels, des variations de lumière dans la journée et des couchers apaisants, ce qui a permis de contrôler efficacement les rythmes circadiens et d’améliorer la qualité du sommeil de l’équipe.

Ce protocole de conditionnement commence d’ailleurs sur Terre, quelques jours avant le décollage, pour permettre une adaptation optimale. La lumière, la température, l’air, le son et même le taux de dioxyde de carbone sont des paramètres minutieusement contrôlés pour optimiser la qualité du sommeil. l’astronaute commence à « tricher » avec son horloge interne bien avant de quitter l’atmosphère.

Ce que l’ISS révèle sur nos propres nuits

Cette obsession spatiale pour le sommeil n’est pas anodine. Le manque de sommeil a été associé à une réduction de la performance dans de nombreuses études, et dans un environnement où la moindre erreur peut être fatale, cette réalité prend une dimension différente. Le CNES a lancé l’expérience scientifique « Dreams », qui utilise un bandeau innovant équipé d’électrodes placées au niveau du front et de la nuque pour enregistrer l’activité cérébrale des astronautes pendant leur sommeil. Le dispositif intéresse la neurologue Rachel Debs, spécialiste du sommeil au CHU de Toulouse, qui y voit une avancée pour l’enregistrement du sommeil en environnement naturel, moins invasive que les électroencéphalogrammes traditionnels.

La station spatiale fonctionne ici comme un laboratoire extrême où la question du sommeil devient existentielle. Autre découverte inattendue : le ronflement a été quasiment éliminé dans l’espace, passant de 17 % du temps de sommeil total à moins de 1 %, ce qui constitue la première démonstration directe que la gravité joue un rôle dominant dans la génération des apnées et du ronflement chez des sujets sains. Une information qui, un jour, pourrait transformer la prise en charge de millions de patients sur Terre. La frontière entre médecine spatiale et médecine terrestre est, finalement, bien plus poreuse qu’on ne l’imagine.

Sources : saviezvousque.net | tameteo.com