Vestibular-vegetative interactions and evolution of carotid baroreflex in two models of weightlessness : prolonged head-down bed rest and dry immersion
Interactions vestibulo-végétatives et évolution du baroréflexe carotidien au cours de deux modèles d'impesanteur : l'alitement prolongé tête déclive et l'immersion sèche
Résumé
The removal of the gravity vector during spaceflight normally directed from the head to the feet in the standing position acts on the body fluids by the loss of the hydrostatic pressure gradient, which results in a cardiovascular deconditioning syndrome. This lack of gravity also disturbs the vestibular system, particularly otoliths that lose their ability to detect head tilts. We conducted our studies in humans using the 3-day dry immersion model and the 60-day anti-orthostatic bed rest model. The aim of our first research work is to study the influence of the otolithic system on the regulation of the cardiovascular system through the vestibulo-sympathetic reflex. For this purpose, galvanic stimulation experiments were used to evaluate otolithic sensitivity as well as neck flexion maneuvers associated with conventional cardiovascular and plethysmography measurements. In addition, an accelerometer has been used to quantify the activity and inactivity phases. The aim of our second research project is to study the evolution of the carotid baroreflex during weightlessness simulation models and to establish possible hypotheses of interaction with otolithic afferents. For this purpose, blood pressure and heart rate measurements were used in response to mechanical stimulations of carotid baroreceptors applied directly via the pressure collar technique. Our results confirmed that the neck flexion maneuver is indeed an otolithic stimulation with the appearance of otolitic changes of reactivity only in ventral decubitus and not in lateral decubitus. Nevertheless, the role of vestibulo-sympathetic reflex on cardiovascular regulation is not clearly demonstrated. Moreover, the sensitivity of the carotid baroreflex during these protocols is not modified. Our general hypothesis of a change in cardiovascular control related to the reduction of otolithic stimulation during weightless simulation protocols is not verified. It remains to understand the real meaning of the head-down neck flexion maneuver and its connection with the authentic otolithic stimulation it causes. It is likely that multiple sensory systems are involved in cardiovascular regulation in relation to gravity. The specific role of the vestibular system is likely to be better understood in situations where its plasticity is best brought into play, that is to say in real weightlessness.
La suppression du vecteur gravité lors des vols spatiaux normalement orienté de la tête vers les pieds en position debout agit sur les fluides de l’organisme par la perte du gradient de pression hydrostatique, ce qui aboutit à un syndrome de déconditionnement cardio-vasculaire. Cette absence de gravité perturbe également le système vestibulaire, particulièrement les otolithes qui perdent leur capacité à détecter les inclinaisons de la tête. Nous avons conduit nos études chez l’homme à l’aide du modèle d’immersion sèche durant 3 jours ainsi que du modèle d’alitement anti-orthostatique durant 60 jours.Le but de notre premier travail de recherche est d’étudier l’influence du système otolithique sur la régulation du système cardio-vasculaire au travers du réflexe vestibulo-sympathique. Il a pour cela été utilisé des expérimentations de stimulation galvanique pour évaluer la sensibilité otolithique ainsi que des manœuvres de flexion de cou associées à des mesures cardio-vasculaires conventionnelles et de pléthysmographie. Un accéléromètre a, de plus, été utilisé pour quantifier les phases d’activité et d’inactivité.Le but de notre second travail de recherche est d’étudier l’évolution du baroréflexe carotidien au cours des modèles de stimulation d’impesanteur et d’établir d’éventuelles hypothèses d’interaction avec les afférences otolithiques. Il a pour cela été utilisé des mesures de pression artérielle et de fréquence cardiaque en réponse à des stimulations mécaniques des barorécepteurs carotidiens appliquées de façon directe via la technique du collier de pression.Nos résultats ont confirmé que la manœuvre de flexion du cou est bien une stimulation otolithique avec l’apparition des modifications de réactivité otolitiques seulement en décubitus ventral et non en décubitus latéral. Néanmoins le rôle du réflexe vestibulo-sympathique sur la régulation cardio-vasculaire n’est pas clairement mis en évidence. Par ailleurs, la sensibilité du baroréflexe carotidien au cours de ces protocoles n’est pas modifiée.Notre hypothèse générale d’une modification du contrôle cardio-vasculaire en lien avec la réduction de la stimulation otolithique au cours de protocoles de simulation d’impesanteur n’est pas vérifiée. Il reste à comprendre la signification réelle de la manœuvre du head-down neck flexion et son lien avec l’authentique stimulation otolithique qu’elle provoque. Il est vraisemblable que de multiples systèmes sensoriels interviennent dans la régulation cardio-vasculaire en lien avec la gravité. Le rôle spécifique du système vestibulaire sera vraisemblablement mieux appréhendé dans des situations où sa plasticité est le mieux mise en jeu c’est-à-dire en impesanteur réelle.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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