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Publié le 15 juillet 2021 Mis à jour le 15 juillet 2021

Comment le corps bouge en microgravité [Thèse]

Réorganisations sensorimotrices du geste d’atteinte en situation de micropensanteur

Dans les premières pages de sa thèse sur le geste d’atteinte en micropensanteur, Thomas Macaluso rapporte l’anecdote que le premier cosmonaute à réaliser une sortie extravéhiculaire dans l’espace, Alexei Leonov, n’avait alors pas pu appuyer sur le déclencheur de son appareil photo.

L’humanité dans l'espace

Pour remettre en contexte cette tentative gestuelle, voici quelques dates importantes de l’expérience hors gravité :

  • 1961 : Youri Gagarine, le premier humain faisant l’expérience de l’espace.
  • 1965 : Alexei Leonov réalise la première sortie extravéhiculaire.
  • 1969 : Neil Armstrong et Buzz Aldrin marchent sur la Lune.
  • ...
  • 1998 : Mise en orbite de l’ISS, la station spatiale internationale
  • 2016 : Thomas Pesquet, spationaute, a popularisé la pédagogie spatiale en France, en particulier par la publication de ses prises de vues sur les réseaux sociaux.

Résider plusieurs mois dans l’ISS pour réaliser des expériences scientifiques, entretenir et réparer les éléments internes et externes de la station demande de se mouvoir, d’attraper des objets, de manipuler des outils dans un milieu inimaginable dans sa dimension concrète.

Ces actions répondent à des protocoles séquencés et minutés : la maintenance des longs panneaux solaires est particulièrement contrainte (un haut niveau de précision gestuelle est attendu dans un temps limité), tout comme le sont les multiples expériences à réaliser hors contexte de gravité.

Pour se préparer à ces modalités « extraterrestres » de mouvements, la Nasa a mis en place depuis la fin des années 1960 une méthode d’entraînement des astronautes dans un milieu dit analogue à l’espace : l’environnement subaquatique. En contrôlant les paramètres de flottabilité, la poussée d’Archimède permet de compenser exactement le poids. Il reste cependant des résistances liées au fluide, le chercheur parle dans ce cas de micropesanteur simulée.

Ce dont le corps nous informe

Nos déplacements et nos gestes dépendent de la perception de notre environnement et de l’état de notre corps. Notre système nerveux central mobilise trois systèmes qui permettent une intégration multisensorielle des informations.

  • Le système vestibulaire (oreille interne).
  • Le système somesthésique (sensibilité du corps).
    • Extéroception : récepteurs de la peau. Par exemple, la plante des pieds pour la posture debout en contexte de gravité.
    • Proprioception : sensibilité profonde musculo-articulaire. Qui permet, par exemple, de savoir exactement comment sont positionnés nos membres par rapport à notre corps, même avec les yeux fermés.
    • Intéroception : sensibilité des organes internes et du flux sanguin. Par exemple, la suspension au diaphragme du foie et de la rate par des liaisons ligamentaires.
  • Le système visuel.

Toutes les informations reçues s’articulent ensemble dans une modalité redondante qui s’intègre dans un modèle interne profondément marqué par la gravité. Celui-ci permet d’intégrer les redondances et de contrer les effets des bruits sensoriels et des bruits moteurs (fluctuations qui ne font pas partie du signal).

Hors gravité, ces informations peuvent être contradictoires et venir perturber les modalités d’action et de contrôle de l’action (proactif et rétroactif). Cela nécessite un ajustement du mouvement, qui a des conséquences sur la rapidité de son exécution et sa précision.

L’expérience d’une danseuse-chercheuse

Elle-même autrice d’une thèse antérieure sur le sujet, la chorégraphe Kitsou Dubois a travaillé à l’entraînement des astronautes à partir des techniques de danse. Elle relève :

« J’ai appris que les astronautes à un moment du vol, tous, avaient un moment où ils ne savaient plus trop où était leur tête et où étaient leurs pieds. Un vrai moment de déstabilisation […] : dans les trois premiers jours du vol, [il y a la survenue] de pertes d’orientation. »

Pour mieux comprendre, elle rapporte sa propre expérience hors gravité :

« Quand vous êtes en apesanteur, vous êtes un peu submergé par des émotions ; instantanément, vous avez le sentiment de n’être plus que des yeux. Vous n’avez plus de corps. C’est essentiellement le visuel qui agit. »

« Sur Terre quand mes mains sont derrière mon dos, je sais que ce sont mes mains parce qu’elles pèsent. Quand d’un seul coup vous n’avez plus le rapport au poids, si mes mains ne sont plus dans mon champ visuel, je ne sais pas trop où elles sont. »

La micropesanteur

Les stations spatiales, dont l’ISS, orbitent à environ 400 km de la Terre et sont positionnées dans son champ gravitationnel. La situation de micropesanteur est en fait la conséquence de la chute libre permanente à une vitesse de près de 28 000 km/h.

Pour accéder à une expérience plus directe de la microgravité que les milieux analogues, les agences spatiales organisent des vols paraboliques qui « exploitent le phénomène de chute libre et [créent] des situations de micropesanteur comparables ».

Ils consistent en des séries de 30 paraboles très courtes (séquences d’une vingtaine de secondes). À partir d’un palier d’une minute en gravité 1, on passe à une gravité 2 (deux fois son poids) et en microgravité, puis on revient en gravité 2, pour accéder au palier de gravité 1.

Apesanteur, impesanteur, microgravité ?

Le contexte des objets en orbite est celui d’une microgravité ou micropesanteur, c’est-à-dire une gravité infime. Pour une gravité zéro, le terme d’impesanteur est officiellement préconisé car il s’agit d’éviter la confusion possible à l’oral entre l’apesanteur et la pesanteur.

Les expériences et résultats de la thèse

Trois expérimentations ont été menées pour « identifier et […] comprendre les stratégies de contrôle du mouvement humain mises en œuvre en micropesanteur réelle et simulée afin d’assurer une interaction désirée avec l’environnement ».

  1. En milieu subaquatique : réalisation de gestes d’atteintes du corps entier dirigé vers des cibles externes.
  2. En microgravité (vols paraboliques) : réalisation des mêmes gestes d’atteinte du corps entier, recherche de leurs caractères cinématiques et comparaison avec le milieu normogravitaire de la première expérience.
  3. En microgravité (vols paraboliques) : test des capacités de flexibilité motrice et des réorganisations comportementales.

La recherche a montré que la validité scientifique du point de vue du contrôle moteur humain reste à déterminer pour les milieux subaquatiques quand ils sont utilisés comme milieu analogue. Il reste des différences d’adaptation propres à ce milieu.

Par ailleurs, « nos études en micropesanteur réelle suggèrent que l’[humain] est capable d’anticiper les effets de l’absence de la gravité sur ses segments corporels lui permettant de gérer avec succès les contraintes spatiotemporelles de ses mouvements volontaires tout en conservant une flexibilité sensorimotrice adéquate dans cet environnement inhabituel. »

Il s’agit également de préparer les conditions de gravité réduite à 0,16 g (Lune) et à 0,38 g (Mars), pour lesquelles des vols paraboliques sont mis en place depuis les années 2010.

Donner son poids et le prendre

Kitsou Dubois, "Une plongée en apesanteur".

Illustration : Wikilmages de Pixabay.

À lire :

Thomas Macaluso, Réorganisations sensorimotrices fonctionnelles du geste d'atteinte en situation de micropesanteur réelle et simulée. Sciences du Mouvement Humain, Aix-Marseille, 2017.

Thèse consultable sur : https://www.theses.fr/2017AIXM0652

Références :

Kitsou Dubois, chorégraphe de l’apesanteur : https://www.youtube.com/watch?v=97Nvp5LmCKU

Spationaute, cosmonaute, astronaute, quel est le bon mot ? https://www.franceculture.fr/sciences/cosmonaute-spationaute-ou-astronaute-quel-est-le-bon-mot

Un Liégeois, un « Ouftinaute », filme son expérience en vol parabolique : https://www.youtube.com/watch?v=yDcAssFJ26Y

« France Terme », publications au Journal officiel de la République française du vocabulaire de l’innovation scientifique et technique : http://www.culture.fr/franceterme


Mots-clés: Espace Corps Terre Mouvement Gestes Lune Mars Astronaute Gravité Microgravité ISS

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