Le dispositif Cardiomed (2010-2020) visait à suivre la santé des astronautes lors de leur séjour dans l’ISS, notamment ce qui concernait le système-cardiovasculaire. Il a été développé par la France et la Russie. Depuis le début des années 1980 en effet, le CNES s’implique fortement dans l’étude des effets physiologiques de la micropesanteur.

Concept

L’expérimentation Cardiomed consistait en dix protocoles cliniques, utilisant cinq instruments surveillant plusieurs paramètres physiologiques. Il permettait ainsi de surveiller l’activité du cœur, les veines, les artères et l’ensemble de la circulation sanguine, du cerveau jusqu’aux membres inférieurs, des astronautes occupant l’ISS.

Objectifs : mieux comprendre les effets de l'absence de pesanteur sur le système cardio-vasculaire (perte calcique, risque de syncope, déconditionnement cardio-vasculaire…) et ainsi proposer aux astronautes des exercices leur permettant de les limiter.

Cardiomed était aussi utilisé de manière routinière par les médecins russes, pour suivre, au quotidien, la santé des astronautes. Mais aussi plus spécifiquement lors d’exercices physiques adaptés : sur un vélo ergomètre ou avec l’utilisation du Tchibis, un pantalon à dépression qui attire le sang vers les membres inférieurs. Cet exercice était d’ailleurs suivi en temps réel depuis le sol par les médecins du fait des risques de syncope qu’il présentait pour le cosmonaute.

L'équipement a été mis en place dans l’ISS en février 2010 et a été utilisé pendant dix ans.

Dans le détail

Le système Cardiomed était composé de :

• Un ensemble d’appareils médicaux scientifiques
• Un ordinateur équipé d’un logiciel pour que les astronautes puissent dérouler les protocoles médicaux et contrôler les instruments
• Un boîtier central pour l'alimentation des instruments et le transfert des données

Les instruments médicaux du dispositif : 

• Un pléthysmographe à air pour fournir les variations du volume des membres, en fonction des occlusions veineuses
• Un instrument autonome pour mesurer la pression sanguine en continu, ainsi que l’activité du cœur (ECG)
• Un boitier mesurant la pression sanguine artérielle en mode ambulatoire et stationnaire via un capteur de pression
• Un doppler portable pour mesurer les débits sanguins dans les artères principales
• Un boitier pour mesurer en continu pendant 24h l’activité électrique du cœur

Organisation

Cardiomed a été développé dans le cadre d'une convention entre le CNES et l'IMBP (Institute for Biomedical Problems) de Moscou.

Hébergé au sein du module russe de l’ISS, il était suivi en temps réel par le TsUP, le centre de contrôle russe pour la Station spatiale, basé à Moscou. Une autre « version » était aussi présente à la Cité des étoiles, le centre d’entraînement des cosmonautes russes, pour les mesures avant et après les séjours dans l’espace.

Le CNES avait la responsabilité du développement et de la qualification du système (intégration des instruments, interfaçage pour qu’ils puissent fonctionner en parallèle, synchronisation et gestion des données), en lien avec des équipes de chercheurs des CHU d'Angers et de Tours. 

Résultats

Cardiomed a permis de mettre au point des exercices et des contremesures qui permettent aux astronautes de lutter contre les effets de la micropesanteur.

Globalement, les données fournies ont nourri la recherche médicale sur le contrôle du rythme cardiaque, la circulation sanguine, la régulation du volume des fluides. Des connaissances qui ont servi (et servent encore) la médecine spatiale mais également terrestre. Par exemple, cela a permis de mettre au point des protocoles pour la prévention de troubles cardiovasculaires, comme l’hypotension orthostatique (chute brutale de la pression lorsque l’on se relève), que l’on trouve chez 30 % des personnes âgées.

Une longue tradition

Depuis les années 1980, le CNES s’intéresse fortement aux effets physiologiques de la micropesanteur, plus particulièrement depuis le premier vol habité impliquant un Européen, le Français Jean-Loup Chrétien (mission PVH en 1982). Cardiomed s’inscrit dans cette histoire, au même titre que les expériences en physiologie cardio-vasculaires, développées et opérées par le Cadmos :

• Cardiolab (2008 –2023) : dispositif dédié à l’étude du système cardio-vasculaire, développé par le Cadmos et l’agence spatiale allemande (DLR). Il était intégré dans le module EMP (European Pysiology Module) du laboratoire européen Columbus, arrimé à l’ISS en 2008. Cardiolab comprenait des senseurs pour mesurer différents paramètres physiologiques des astronautes. Ainsi que des appareils provoquant des stimuli au sujet.

• Cardiospace (2016-2019) : dispositif comparable à Cardiolab, développé dans le cadre d’une convention franco-chinoise. Il ciblait en particulier l’impact de la micropesanteur sur la micro-circulation et la macro-circulation sanguines. Il a été utilisé dans la petite station spatiale chinoise TianGong2.
• PhysioTool (depuis 2026) : développé par les équipes du Cadmos, en partenariat avec Medes, (Institut en médecine et physiologie spatiales), l’Université et le CHU d’Angers, et l’Université de Lorraine, PhysioTool se compose de plusieurs instruments et capteurs portatifs, que l’astronaute peut accrocher à sa ceinture. Ils mesurent de manière synchronisée divers paramètres (tension artérielle, fréquence cardiaque, saturation en oxygène…) Ce dispositif ambulatoire, plus autonome, sert à valider une nouvelle génération d’outils de suivi médical qui pourront être utilisés lors de séjours d’exploration vers la Lune ou Mars.

Le système comprend également un stimulateur neurosensoriel (sorte de manette de jeu vidéo), qui permet de mesurer les réponses physiologiques de l’astronaute lorsqu’il est soumis à une charge mentale, un stress.

Contacts

Responsable PhysioTool au Cadmos
Arnaud Laurent
laurent.arnaud at cnes.fr