Sur Terre, la plupart d’entre nous n’avons que rarement à nous soucier des signaux qui régulent notre horloge biologique. Le soleil se lève, la durée du jour varie, la nuit tombe et le matin revient.
Notre organisme a évolué au rythme de ce cycle d’environ 24 heures. La lumière est l’un des signaux les plus puissants qu’il utilise pour synchroniser son horloge biologique . Mais que se passe-t-il lorsque le soleil ne fournit plus un rythme fiable ?
Un vaisseau spatial orbite autour de la Terre environ toutes les 90 minutes ; les astronautes vivent donc environ 16 levers et couchers de soleil par jour. Ils ne peuvent pas dormir à chaque fois que le soleil disparaît, mais leur corps a besoin de savoir quand il est temps de dormir, de se réveiller, de manger, de faire de l’exercice et de travailler.
Cela fait des vols spatiaux bien plus qu’un simple défi d’ingénierie. Il s’agit d’une expérience extraordinaire en biologie humaine, susceptible de révéler ce qui se produit lorsque disparaissent les signaux environnementaux qui régulent normalement notre sommeil .
On pense que le sommeil est régulé par deux systèmes biologiques interagissant . Le premier est l’ horloge circadienne , qui détermine les périodes d’éveil et de sommeil attendues par le cerveau. Le second est la pression de sommeil , qui augmente progressivement avec la durée de l’éveil et diminue pendant le sommeil. Habituellement, ces systèmes fonctionnent de concert. Cependant, le décalage horaire, le travail posté et les vols spatiaux peuvent les perturber.
Un astronaute peut être épuisé après de nombreuses heures d’éveil, mais avoir du mal à s’endormir car son système circadien lui signale qu’il fait jour. Se sentir fatigué et être biologiquement prêt à dormir ne sont pas toujours synonymes. Cette distinction est l’un des enseignements les plus importants que les vols spatiaux peuvent nous apporter sur le sommeil.
Les recherches en chronobiologie et en sciences du sommeil ont démontré qu’une gestion rigoureuse des horaires des astronautes, incluant l’exercice physique, les repas, un éclairage adapté et des horaires de travail appropriés, peut contribuer à atténuer certains effets néfastes du manque de sommeil et de la perturbation du rythme circadien. L’éclairage artificiel peut également être contrôlé afin de fournir des repères environnementaux plus appropriés.
Mais il y a un hic : donner du temps de sommeil aux astronautes ne garantit pas qu’ils dormiront. Traditionnellement, les astronautes bénéficient d’environ huit heures et demie de sommeil par jour en mission spatiale. Or, des études menées sur différents types de missions suggèrent qu’ils n’obtiennent souvent que six à six heures et demie de sommeil.
Répété nuit après nuit, ce manque de sommeil se transforme en restriction chronique. Des recherches menées à bord de la Station spatiale internationale ont établi un lien entre des cycles de sommeil quotidiens de six heures ou moins et une diminution mesurable de l’attention vigilante – c’est-à-dire la capacité à percevoir et à réagir efficacement aux informations importantes. Dans un environnement où un signal manqué pourrait avoir de graves conséquences, le sommeil n’est pas qu’une simple question de confort : il est essentiel à la sécurité de la mission.
Dans quelle mesure le sommeil dépend-il du moment de la journée ?
Ce que j’ai préféré lors de la mission lunaire Artemis II de la NASA en avril 2026, c’est quand les membres d’équipage étaient réveillés chaque matin par une musique choisie par les astronautes et leurs familles. Un matin, l’astronaute américaine Christina Hammock Koch a reproché à la NASA d’avoir coupé « Pink Pony Club » de Chappell Roan avant le refrain.
La musique était une tradition destinée à remonter le moral plutôt qu’à réguler le rythme circadien. Cependant, les astronautes portaient également des moniteurs de mouvement et de sommeil fixés au poignet, dans le cadre de l’étude Artemis de la NASA sur la santé et la préparation des équipages, avant, pendant et après la mission. Ces dispositifs ont permis aux chercheurs d’examiner l’évolution du sommeil et de l’activité tout au long de l’entraînement, du vol spatial lointain et de la période de récupération sur Terre, parallèlement à des mesures de la cognition, du comportement et des performances de l’équipe.
Des missions comme Artemis II, ainsi que les simulations martiennes menées par la NASA , offrent aux scientifiques un aperçu inédit du sommeil humain. Plutôt que de le considérer comme un simple phénomène lié à la fatigue, les recherches spatiales mettent en lumière son importance cruciale en fonction du moment où il se produit.
La NASA ne se contente pas d’observer les troubles du sommeil. Elle teste également des moyens de les prévenir, par exemple pour déterminer si la diffusion de bruit rose (un signal audio contenant toutes les fréquences audibles par l’oreille humaine, mais avec les basses fréquences amplifiées et les hautes fréquences atténuées) via un bandeau pendant une sieste diurne de quatre heures peut améliorer la vigilance ultérieure.
L’ étude préliminaire , menée auprès de 14 adultes en bonne santé, n’a révélé aucune différence en termes d’inertie du sommeil ou d’attention vigilante entre les conditions de bruit rose et les conditions témoins au cours des 40 premières minutes suivant le réveil.
Compromis liés au sommeil dans l’espace
Dans les vaisseaux spatiaux, la lumière est considérée comme un élément essentiel au maintien des fonctions vitales. La lumière blanche enrichie en bleu favorise la vigilance et contribue à synchroniser l’horloge biologique pendant les heures d’éveil programmées, tandis qu’une lumière plus tamisée, appauvrie en bleu, aide à préparer le cerveau au sommeil .
La caféine peut protéger certains aspects de la performance lorsque des astronautes privés de sommeil doivent rester vigilants, mais il a également été constaté qu’elle interfère avec le sommeil dont ils ont besoin pour être performants le lendemain.
Dans l’espace comme sur Terre, la caféine peut résoudre temporairement un problème tout en contribuant insidieusement à en créer un autre.
Au-delà des jours terrestres
Le défi suivant est encore plus fondamental : que se passera-t-il lorsque les humains cesseront complètement de vivre au rythme d’une journée terrestre ? Un « sol » martien dure environ 24 heures et 40 minutes . Ces 40 minutes supplémentaires peuvent paraître insignifiantes, mais pour le système circadien humain, elles représentent un problème de régulation permanent.
Quarante minutes peuvent paraître insignifiantes, mais le décalage horaire répété oblige le système circadien à s’adapter constamment. Les futurs explorateurs de Mars pourraient ainsi subir le décalage horaire le plus extrême qui soit, non pas en traversant simplement des fuseaux horaires, mais en voyageant entre des jours planétaires.
Ronan Lordan
Chercheur postdoctoral en biologie circadienne, Centre de recherche FutureNeuro Ireland et École de pharmacie et de sciences biomoléculaires, Université de médecine et des sciences de la santé RCSI
