Des méthodes scientifiques uniques et éprouvées
Sous l’égide de l’institut de recherche «Human Adaptation Institute », une quarantaine de scientifiques de 15 instituts et organismes (CNES, IRBA, ONERA, Kaust University, …) travaillent sur différents protocoles dans une approche intégrative et pluridisciplinaire de l’étude de l’adaptation aux climats.
Nos études sont basées sur trois niveaux de compréhension : les humains en tant qu’individu (physiologie, cognition, émotions) faisant partie d’un groupe (système organisationnel, leadership, interactions), évoluant dans une écologie environnante (climat, biodiversité, géomorphologie). Il s’agit d’étudier ces trois niveaux afin de comprendre les mécaniques d’adaptation.
Objectifs des recherches :
– Comprendre l’impact d’un nouveau type de climat sur les humains et les aptitudes à l’adaptation aux changements afin de réduire les risques sur la santé humaine.
– Étudier la dynamique de groupe en situation de changement et les compétences collectives de coopération.
– Etudier le rapport à la nature et la capacité à se projeter dans le futur lors de conditions difficiles.
Un suivi longitudinal des "climatonautes"
Les volontaires à l’étude (« climatonautes »), sont suivis scientifiquement dans le temps de manière à pouvoir étudier leur adaptation. Des mesures sont d’abord réalisées pendant plusieurs semaines avant le premier départ afin de déterminer leur état « basal », c’est-à-dire leur état de référence avant tout changement de leur condition de vie.
Avant et au retour de chaque expédition sur le terrain, une série de mesures scientifiques est effectuée à Paris, comportant entres autres des IRM (structurelles et fonctionnelles) ou des mesures physiologiques. Ces mesures permettent de détecter les adaptations des « climatonautes » suite aux 40 jours dans chaque climat. En complément, de nombreux protocoles sont réalisés in situ, c’est-à-dire lors des expéditions, de manière à pouvoir suivre l’évolution des climatonautes au niveau émotionnel, sensoriel, cognitif et physiologique.
Ces données sur le terrain complètent celles qui sont acquises à Paris en amont et en aval des expéditions et nous permettent de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors l’adaptation in situ. Nous observons aussi le « rapport à la nature » et les liens entre les personnes et le territoire, afin d’observer en quoi l’environnement direct aide -ou non- l’adaptation. Enfin, les « climatonautes » seront suivis plusieurs semaines à la suite de la dernière expédition de manière à étudier leur retour à leur état basal.
Les axes spécifiques de recherche :
Cognition
Nous n’avons encore jamais pu évaluer les évolutions psychologiques du cerveau face à des conditions extérieures, réelles et extrêmes. Nous étudierons entre autres l’attention, la mémoire épisodique/contextuelle, la prosocialité, les fonctions exécutives, la motivation et la fatigue cognitive.
Chercheurs associés :
Etienne Koechlin, Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles, ENS
Margaux Romand-Monnier, Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles, Human Adaptation Institute et ENS
Costantino Balestra, Haute Ecole Paul Henri Spaak – système attentionnel
Mathias Pessiglione, Motivation, Cerveau et Comportement, Institut du cerveau (ICM) – processus motivationnel
Bruno Berberian, Office National d’Études et Recherches Aérospatiales (ONERA)
Bouvet Cécile, Office National d’Études et Recherches Aérospatiales (ONERA)
Plasticité cérébrale
Cet axe aborde la question fondamentale des propriétés de la neuroplasticité du cerveau dans l’adaptation de l’homme à son environnement physique. En effet, le cerveau humain adulte est capable de modifier sa structure et d’étendre la fonctionnalité des réseaux cérébraux en réponse aux demandes de l’environnement, à la fois au niveau de la matière grise et blanche. Nous explorerons aussi la connectivité́ fonctionnelle des régions cérébrales entre elles, c’est à dire le niveau de synchronisation de leur activité, et la modification potentielle de cette connectivité en fonction de la modification de la structure cérébrale sous-jacente.
Chercheurs associés :
Etienne Koechlin, Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles, ENS
Margaux Romand-Monnier, Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles, Human Adaptation Institute et ENS
Physiologie
Étude de l’impact des climats extrêmes sur les propriétés physiques, métaboliques, et cardiovasculaires. Les paramètres étudiés comprennent notamment la température centrale, la fonction cardio-vasculaire, le niveau de puissance et d’adaptation à l’effort la dépense énergétique, et les performances physiques.
Nous étudierons également la chronobiologie, qui correspond à l’étude des rythmes biologiques dans l’organisme. La majorité des fonctions de l’organisme,comme l’alternance veille/sommeil, la température corporelle ou la production d’hormones sont soumises au rythme circadien, c’est-à-dire à un cycle de 24 heures. Un trouble de ces rythmes peut donc avoir des conséquences aussi bien sur le sommeil que sur le métabolisme, le fonctionnement du système cardiovasculaire, du système immunitaire.
En environnements contraignants ou extrêmes, les différents rythmes biologiques peuvent être altérés de façon homogène (par ex., jet-lag) ou les uns par rapport aux autres et constituent alors des marqueurs d’adaptation ou désadaptation d’un individu.
Chercheurs associés :
Philippe Arbeille, Spatial medicine and physiologyresearch unit (UMPS-CERCOM), Faculté de Médecine, Tours– système cardio-vasculaire
Benoît Mauvieux, Vertex Lab, Université de Caen Normandie– physiologie et sommeil
Virginie Gabel, Université de Caen Normandie– physiologie et sommeil
Microbiote
Cet axe porte sur l’impact des conditions climatiques extrêmes sur le microbiote intestinal. Cet écosystème microbien complexe du tube digestif dont les activités participent à de nombreux aspects de la physiologie de l’organisme, tels que la digestion, la régulation du métabolisme énergétique et le fonctionnement du système immunitaire, mais aussi à l’axe intestin-cerveau et, à ce titre, exerce des effets importants sur le cerveau et le comportement.
Le microbiote intestinal étant influencé par de nombreux facteurs environnementaux (nature du régime alimentaire, certains médicaments, exercice physique, exposition à des facteurs stressants…), le suivi de l’évolution de la composition du microbiote intestinal et de la perméabilité de la barrière intestinale pourrait apporter des informations intéressantes et nouvelles sur l’impact de conditions climatiques extrêmes sur le microbiote et les relations entre l’évolution du microbiote et celle des fonctions cérébrales.
Chercheurs associés :
Gerard Philippe, Micalis, INRAE
Naudon Laurent, Micalis, INRAE
Rabot Sylvie, Micalis, INRAE
Processus sensoriels
Cet axe porte sur la manière dont les conditions climatiques extrêmes impactent la cognition spatiale (faculté à se représenter l’espace nous permettant de nous déplacer), la perception du temps, la perception visuelle, et la perception olfactive.
Chercheurs associés :
Marion Trousselard, Neurophysiologie du stress, Institut de Recherches Biomédicales des Armées (IRBA)
Denis Agostini, CHU de Caen Université de Caen Normandie
Karim N’Daye, Institut du Cerveau (ICM)
Stéphane Besnard, Vertex ResearchLab, Université de Caen Normandie – cognition spatiale
Martin Hitier, CHU de Caen – cognition spatiale
Processus émotionnels
Cet axe porte sur l’évaluation de l’impact des environnements climatiques extrêmes sur les comportements et compétences émotionnelles.
Les comportements émotionnels instinctifs optimisent la capacité de survie des individus en détectant les menaces à court terme (par les organes sensoriels comme la vision, l’audition, etc.), et en provoquant un comportement adapté (défense). Un contexte à haut risque, comme le sont les environnements climatiques extrêmes de Deep Climate, peut moduler l’intégration sensorielle pour optimiser la détection des menaces, et la sélection d’une réponse comportementale adaptée.
Les compétences émotionnelles, considérées comme un facteur essentiel aux relations interpersonnelles, seront aussi étudiées. Elles se définissent comme un ensemble de compétences incluant la reconnaissance des émotions chez autrui et soi, la compréhension des émotions, la régulation des émotions et leur gestion. Nous étudierons donc ces comportements et compétences émotionnelles en réponse à l’immersion dans différents milieux extrêmes.
Chercheurs associés :
Quentin Montardy, Vertex ResearchLab – Université de Caen Normandie
Ben Becker, Neurotherapy & Social Cognition and Affective Neuroscience Lab (neuSCANLab) à UESTC
Didier Grandjean, Neuroscience of Emotion and Affective Dynamics lab (NEAD), Université de Genève
Épigénétique
L’épigénétique est l’étude de l’épigénome, qui est impliqué dans la régulation de l’expression des gènes. Contrairement au génome, l’épigénome est largement dynamique et peut être modifié en réponse à des changements environnementaux. Par exemple, il a été montré que l’exposition au stress psychologique est associée à divers effets épigénétiques, comme une accélération du vieillissement épigénétique de l’individu. Nous allons donc étudier l’impact de l’exposition à divers environnements climatiques extrêmes sur l’épigénome.
Chercheur associé :
Frédérique Magdinier, Marseille Medical Genetics, Aix-Marseille Université
Système organisationnel
et social
Deux disciplines principales sont étudiées à travers cet axe : les sciences de gestion et l’éthologie.
Les sciences de gestion permettent de caractériser le fonctionnement du groupe et son organisation sociale en termes de communication, de leadership et de coordination et de mieux appréhender le rôle du groupe et de son adaptation dans l’atteinte des objectifs de cette mission scientifique. L’éthologie permet quant à elle de compléter cette approche par l’étude de l’évolution des comportements des individus au sein du groupe au cours de l’adaptation à un nouvel environnement de vie.
Chercheurs associés :
Carole Tafforin, Ethospace
Christian Clot, Human Adaptation Institute
Jérémy Roumian, Université Paris 2 Panthéon-Assas, Human Adaptation Institute et Lagerpa
Expériences de nature
A travers cet axe, nous voulons étudier l’importance de reconnecter les individus avec la nature, mais surtout comment l’expérience individuelle de nature s’intègre dans le processus d’adaptation, de quelle manière ces changements s’intègrent ensuite dans l’identité individuelle et comment les expériences de nature successives à travers les différents climats sont intégrées dans le temps.
Chercheurs associés :
Etienne Maclouf, Centre d’Écologie et des Sciences de la Conservation (CESCO), Muséum national d’Histoire naturelle
Jérémy Roumian, Human Adaptation Institute, Lagerpa et Université Paris 2 Panthéon-Assas
Territoire et climat
Nous souhaitons étudier l’ensemble des paramètres accessibles de la météorologie, de la biodiversité et de la morphologie du terrain, directement in situ (transepts photographiques, permettant d’avoir des données sur les espèces végétales) et à l’aide de satellites (Airbus).
Chercheurs associés :
Machon Nathalie, Centre d’Ecologie et des Sciences de la Conservation (CESCO), Muséum National d’Histoire Naturelle
Processus d'adaptation et de projection
A travers cet axe, nous étudierons les différents processus psychologiques de l’adaptation des individus à travers trois phases : (1) leur préparation et projection en amont du changement, (2) leur vécu subjectif pendant le changement, et (3) leur perception en aval du changement, ainsi que leur rapport à la liberté dans ces nouveaux environnements.
Chercheurs associés :
Christian Clot, Human Adaptation Institute
Mélusine Mallender, Human Adadptation Institute