Astronautes en herbe: Méfiez-vous des risques pour la santé liés aux voyages dans l'espace

Espace: la dernière frontière. Mais avant d'entreprendre des voyages dans des mondes étranges, nous devons d'abord trouver des moyens d'empêcher le cerveau de nos astronautes de se gonfler et de ne pas endommager leur c?ur. Les chercheurs disent que nous sommes sur la bonne voie.
Les astronautes font face à l’environnement spatial hostile lors de leurs déplacements. Comment pouvons-nous les garder en sécurité dans leurs voyages interstellaires?

Comme beaucoup d'autres, j'ai rêvé d'être un astronaute quand j'étais plus jeune. Inspiré par un voyage au Kennedy Space Center en Floride au début de mon adolescence, je me suis vu hardiment aller là où aucun homme n’était allé auparavant.

Le problème est que je n'aime pas particulièrement les hauteurs ou le vol, d'ailleurs. Mes pieds fermement ancrés au sol, ma curiosité m'a amené dans le domaine de la biologie humaine. Mais mon intérêt pour toutes les choses à faire avec les galaxies, loin de là, n'a jamais faibli.

J'espère donc que vous apprécierez mon enthousiasme pour deux nouveaux articles traitant des effets des vols spatiaux sur le corps humain.

Beaucoup de gens seront familiers avec le concept selon lequel, pendant le temps passé dans l'espace, les muscles des astronautes se contractent à cause du manque de gravité. Mais ce ne sont pas seulement les muscles qui sont affectés.

"Le corps entier est stressé dans l’environnement spatial et les différents facteurs de stress (microgravité, rayonnement, psychologique, etc.) sont enchevêtrés", a déclaré le professeur Marco Durante, de l’Institut de physique et d’application fondamentale de Trente en Italie.

Durante et ses collègues ont publié un article sur les effets de l’espace sur le système cardiovasculaire Nature Critiques Cardiologie il y a quelques semaines.

Mais avant de nous pencher sur les effets des expériences extraterrestres sur le c?ur, examinons d’abord les résultats de la recherche sur la façon dont l’espace déforme le cerveau.

Le cerveau se déplace vers le haut sur les missions à long terme

Les astronautes vivent dans des conditions d'apesanteur quasi illimitées au cours de leurs voyages dans l'espace. Le terme scientifique pour cela est la microgravité.

Certains astronautes à bord de la Station spatiale internationale ont connu des problèmes de vision et une pression accrue dans leur cerveau en raison de la microgravité. La National Aeronautics and Space Administration (NASA) appelle ce syndrome de déficience visuelle et de pression intracrânienne (VIIP).

Pour explorer comment la microgravité affecte le cerveau, les neuroradiologues Drs. Donna R. Roberts et Michael U. Antonucci - tous deux professeurs associés à l’Université médicale de Caroline du Sud à Charleston - et leurs collègues ont étudié les IRM d’astronautes avant et après des missions spatiales à court et à long terme.

Les résultats fascinants ont été publiés hier Le New England Journal of Medicine.

L’étude a impliqué 18 astronautes en mission de longue durée à la Station spatiale internationale, durant en moyenne 164 jours, et 16 astronautes qui avaient effectué des vols de courte durée sur des navettes spatiales en moyenne 13 jours.

L’équipe a constaté que 94% des astronautes en mission de longue durée avaient ressenti un rétrécissement du sillon au sommet du cerveau, appelé sulcus central, alors que cela n’était le cas que dans 19% des voyageurs de la navette spatiale.

Des données supplémentaires montrant des analyses cérébrales séquentielles multiples étaient disponibles pour un sous-ensemble des astronautes. L’analyse de ceux-ci a révélé que les cerveaux de tous les explorateurs spatiaux à long terme, mais non ceux qui effectuaient des missions à court terme, avaient évolué en réponse aux conditions de microgravité.

Ce ne sont pas les signes que vous recherchez

Parmi les astronautes en mission à long terme, trois ont développé un VIIP sévère. Mais l’équipe n’a pas pu identifier de changements spécifiques dans leur cerveau qui pourraient expliquer pourquoi ils avaient mis au point VIIP.

Le Dr Antonucci m'a dit: "La NASA a noté qu'environ 60% des astronautes des missions de longue durée subissent une diminution de l'acuité visuelle et qu'environ 40% des astronautes sont classés comme ayant une PIIP."

Dans cette étude, at-il ajouté, seuls les astronautes présentant des symptômes de PIVI sévères ont fait l’objet d’évaluations de suivi. L'absence de données supplémentaires chez les personnes présentant des symptômes moins sévères rendait difficile la formulation de conclusions sur les causes des symptômes du VIIP.

"Idéalement, un complément complet d'informations serait disponible pour chaque astronaute de retour afin de permettre une comparaison plus approfondie des résultats d'imagerie avec des symptômes cliniques et d'autres tests non liés à l'imagerie", a déclaré le Dr Antonucci.

"L'exposition à l'environnement spatial a des effets permanents sur les humains que nous ne comprenons tout simplement pas", commente le Dr Roberts. "Ce que les astronautes doivent expérimenter dans l’espace doit être atténué pour produire des voyages spatiaux plus sûrs pour le public."

Les zones les plus touchées par les missions spatiales à long terme sont celles qui contrôlent les mouvements du corps et les fonctions exécutives supérieures, indispensables à un astronaute dans une mission spatiale.

Ce qui pourrait arriver dans des missions prolongées, comme le voyage de la NASA à Mars prévu au début des années 2030, n'est pas encore clair.

"Nous savons que ces vols de longue durée font beaucoup de tort aux astronautes […]; cependant, nous ne savons pas si les effets négatifs sur le corps continuent de progresser ou s’ils se stabilisent après un certain temps dans l’espace."

Dr. Roberts

Eh bien, nous ne pouvons qu'espérer que nos cerveaux d'intrépides explorateurs s'acclimateront pendant leur longue période dans l'espace. Mais voyons maintenant les choses du c?ur.

Veines gonflées et visages gonflés

Un ticker pleinement fonctionnel est essentiel à la santé d'un astronaute. Les deux principaux facteurs de risque pour le système cardiovasculaire dans l'environnement extraterrestre sont la microgravité et le rayonnement spatial.

La gravité que nous éprouvons sur Terre provoque un gradient de pression dans notre système cardiovasculaire. Enlevez la gravité et la pression est la même dans tout le corps.

Tout de suite après le décollage, cela signifie que le sang se précipite dans la poitrine et la tête, provoquant des veines gonflées et des visages gonflés tout autour.

En microgravité, le c?ur n'a pas à travailler aussi fort pour pomper le sang dans le corps. C'est une mauvaise nouvelle parce que le système devient rapidement adapté à ce qui équivaudrait à un mode de vie extrêmement sédentaire sur Terre.

Les parois des vaisseaux sanguins s'épaississent et deviennent plus rigides, ce qui peut prédisposer les astronautes aux maladies cardiovasculaires.

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Le rayonnement est un facteur de risque connu de maladie cardiovasculaire, qui est à son tour une cause majeure de décès sur Terre. Même de très faibles doses de rayonnement, telles que les 0,5 Gris (Gy ou Gris sont les unités de rayonnement absorbé), sont connues pour augmenter le risque de développer une maladie cardiovasculaire.

À titre de comparaison, les travailleurs d'urgence impliqués dans le nettoyage après la catastrophe nucléaire de Tchernobyl en 1986 ont été exposés à un risque plus élevé de maladies cardiovasculaires à des niveaux aussi faibles que 0,15 Gris.

Rayonnement «danger potentiellement le plus important»

L'espace est plein de radiations, ce qui ne cadre pas bien avec nos ambitions d'explorer des objets stellaires éloignés. Mais nous n'en savons pas vraiment assez sur les rayons cosmiques pour nous assurer qu'ils auront les mêmes effets dommageables que les radiations sur Terre.

"Le rayonnement est potentiellement le danger le plus important. Mais cela dépendra beaucoup de la question de savoir si les effets du rayonnement ont un seuil à faible dose, disons autour de 0,5 G [rayons]", m'a dit le professeur Durante.

Les missions dans l'espace lointain, comme celle sur Mars, devraient prendre en compte les dangers potentiels des rayonnements et développer des contre-mesures spécifiques, a-t-il ajouté.

Plus de recherche est nécessaire. "Les études basées sur les accélérateurs pour identifier les dommages cardiovasculaires à faibles doses sont très urgentes pour répondre à cette question", a déclaré le professeur Durante.

Il m'a également dit qu'étudier ce qui se passe dans le système cardiovasculaire lors des missions spatiales n'est pas une mince affaire. "L'un des principaux problèmes est que le système cardiovasculaire est relié à pratiquement tous les autres organes, il n'est donc pas facile de faire une distinction de cause à effet", a-t-il expliqué.

Alors, comment nos astronautes vont-ils se protéger lors de leurs voyages en territoire inconnu? Le professeur Durante pense que nous sommes sur la bonne voie pour découvrir.

"Je suis personnellement très optimiste et nous progressons très rapidement. Les contre-mesures comprennent l'exercice physique, les antioxydants, les nutraceutiques et, pour l'exposition aux rayonnements, le blindage."

Prof. Durante

Vers l'infini et au-delà

Le Dr Antonucci partage ce sentiment. "[…] Nous croyons fermement que [les résultats de notre étude sont] la première étape pour rendre les missions spatiales de longue durée plus sûres pour nos astronautes et autres personnes qui voyagent finalement dans l'espace", m'a-t-il dit.

"Maintenant que nous avons démontré des [changements cérébraux] sur l'IRM, nous pouvons commencer à concevoir des moyens de minimiser les changements eux-mêmes ou d'atténuer leur manifestation physiologique."

Il a déclaré que certains médicaments peuvent contrecarrer les symptômes du VIIP, mais que «leur fonctionnement dans un environnement de microgravité est incertain».

"Une autre approche pourrait consister à concevoir un véhicule qui reproduit notre environnement terrestre, comme un véhicule de transport à gravité artificielle, afin de minimiser les changements qui surviennent dans un environnement de microgravité", a-t-il suggéré.

"En fin de compte, il y a tellement de personnes talentueuses travaillant sur notre programme spatial que nous sommes convaincus que nos résultats faciliteront les discussions et les études approfondies afin de déterminer les approches pour minimiser les changements et atténuer les effets de ces changements sur la fonction astronaute."

Dr. Antonucci

Avant de zoomer sur les étoiles à la vitesse de la chaîne, il y a clairement quelques problèmes à régler.

Il ne reste qu'un peu plus de dix ans avant qu'un groupe d'intrépides explorateurs ne s'embarquent pour le premier voyage sur la planète rouge. Je croise les doigts pour que nous puissions résoudre ces problèmes et garder leurs cerveaux et leurs têtes bien en place. et retour en toute sécurité.