Les voyages dans l'espace ont des effets à long terme sur le cerveau des astronautes

Une nouvelle étude menée sur des cosmonautes russes révèle que les voyages dans l'espace pourraient avoir des répercussions sur le cerveau des astronautes. Mais l'apesanteur a aussi d'autres effets négatifs sur le corps humain.
Vendredi, 26 octobre

Le cosmonaute russe Alexander Skvortsov, photographié en train de travailler sur la Station spatiale internationale au cours d'une sortie dans l'espace de cinq heures et 11 minutes.
photographie de Steve Swanson, NASA


Notre corps a évolué pour fonctionner sous l'influence de la gravité. Mais lorsque la force gravitationnelle est nulle, les fonctions corporelles ne sont plus réglées comme du papier à musique. Des liquides corporels circulant dans le mauvais sens en passant par l'ADN s'exprimant différemment, les voyages dans l'espace mettent à rude épreuve le corps humain, même celui d'un astronaute en excellente santé.

Une étude menée sur des cosmonautes récemment envoyés dans l'espace suscite des inquiétudes concernant un organe vital en particulier : le cerveau. Il semblerait que les déformations du tissu cérébral provoquées par l'apesanteur puissent persister jusqu'à 7 mois après le retour sur Terre des astronautes.

L'étude, publiée cette semaine dans la revue New England Journal of Medicine, décrit l'impact d'un voyage dans l'espace sur des cosmonautes qui ont chacun passé environ 189 jours à bord de la Station spatiale internationale. L'équipe, menée par des scientifiques de l'Université d'Anvers, a fait passer des IRM à 10 hommes cosmonautes avant et après chacune de leur mission. Sept d'entre eux ont également dû repasser un IRM sept mois après leur retour de l'espace.


Photographie de la fusée Soyouz 13 arrimée et du vaisseau cargo Progress 22, alors qu'en arrière-plan, on aperçoit l'obscurité de l'espace et la Terre. Les astronautes ont photographié la fusée Soyouz depuis une fenêtre de la Station spatiale internationale alors que la navette spatiale Discovery était arrimée à la station.
Photographie de NASA


L'astronaute Robert Curbeam travaille sur l'aile solaire gauche de la poutre P6 de la Station spatiale internationale. Les travaux de construction et de réparation sont continus à bord de la station. Ils pourraient être achevés d'ici 2010. Lorsque tel sera le cas, la Station spatiale Internationale sera plus grande qu'une maison classique de cinq chambres.
Photographie de NASA



En 2006, lors d'une sortie dans l'espace, les spécialistes de mission, Robert Curbeam, à gauche, et Christer Fuglesang, font des travaux de construction sur la Station spatiale internationale. En général, les astronautes vivent et travaillent à bord de la station spatiale pendant six mois environ, avant de revenir sur Terre.
Photographie de NASA

Ce cliché de la Station spatiale internationale a été pris le 17 septembre 2006, peu de temps après que la navette spatiale Atlantis a désamarré de la station. La Terre, blanche et bleue, est visible en arrière-plan. L'équipage de l'Atlantis a passé six jours à bord de la Station spatiale internationale afin d'installer deux ailes solaires de 73 mètres, attachées à un segment de poutre de 17,5 tonnes doté de batteries et d'électroniques et à une articulation tournante géante. Les nouvelles ailes solaires étaient conçues pour doubler l'alimentation électrique à bord de la station.
Photographie de NASA


C'est un membre de l'équipage de la navette spatiale Endeavour qui a pris ce cliché du compartiment d'amarrage Pirs de la Station spatiale internationale. Celui-ci a deux fonctions : il sert de point d'amarrage aux vaisseaux cargo et aux navettes spatiales, ainsi que de sas pour les astronautes sortant dans l'espace.
Photographie de NASA


Les eaux turquoises de Miami, en Floride, scintillent sous la Station spatiale internationale alors qu'elle se situe à 390 km d'altitude au-dessus de la Terre. Depuis novembre 2000, de nombreuses rotations d'équipages internationaux ont eu lieu à bord du laboratoire spatial.
Photographie de NASA

La construction de la Station spatiale internationale a débuté en novembre 1998. Cette année-là, le premier élément de sa structure, le module de contrôle Zarya, a été mis en orbite par le lanceur russe Proton. Aujourd'hui, la Station spatiale internationale est aussi grande qu'une maison dotée de trois chambres et continue de s'agrandir.
Photographie de NASA



Lorsque des réparations ou des travaux de rénovations sont à effectuer sur la Station spatiale internationale, ce sont les astronautes qui s'en chargent. Avant de revêtir la combinaison spatiale, qui est pressurisée, et de sortir dans l'espace, ils doivent d'abord décompresser pendant plus de deux heures pour éviter d'avoir un accident de décompression une fois dans l'espace. Lorsqu'ils ont revêtu leur combinaison, ils doivent encore patienter une heure en respirant de l'oxygène pur avant de pouvoir sortir.
Photographie de NASA

Comme cela avait été démontré par des études ultérieures, les voyages dans l'espace semblent provoquer une augmentation du liquide céphalorachidien dans le cerveau. Le liquide transparent sert à protéger cet organe en absorbant les mouvements et les chocs, et aide à maintenir une bonne pression dans celui-ci.

« Nous avons été créés pour rester debout sous l'influence de la gravité sur Terre. Une fois en apesanteur, tous les liquides corporels se déplacent vers le haut », explique Peter zu Eulenburg de l'Université Louis-et-Maximilien de Munich et auteur de la nouvelle étude. Cette dernière suggère que l'excès de liquide céphalorachidien compresse la matière grise du cerveau, c'est-à-dire le tissu nerveux de couleur foncée composé de fibres nerveuses et de neurones. Si la situation est en grande partie redevenue normale sept mois après être rentré sur Terre, certains effets semblent persister.

Sur les IRM réalisés juste après le retour de mission des cosmonautes, la matière blanche du cerveau, qui est principalement composée de fibres nerveuses, semblait inchangée. Toutefois, dans les mois qui ont suivi le retour des cosmonautes, son volume a, semble-t-il, diminué. Les scientifiques pensent que le responsable est une nouvelle fois le liquide céphalorachidien. Celui-ci, qui se trouve normalement dans le cerveau, aurait exercé une pression accrue sur la matière blanche, et serait parvenu à s'infiltrer dans la structure délicate. Lorsque les cosmonautes sont rentrés sur Terre, la pression a diminué, l'eau s'est échappée de la matière blanche qui est alors apparue plus petite.
Les longs séjours dans l'espace auraient un impact sur le cerveau. Pour l'instant, les scientifiques ignorent si ces changements ont des conséquences cognitives.
photographie de Robert Clark


Des études supplémentaires sont nécessaires afin de déterminer si ces changements physiques ont bien des répercussions sur les fonctions cognitives ou la santé psychologique. En tout cas, cette nouvelle étude fournit de nouvelles preuves, qui s'accumulent, concernant les conséquences durables qu'un voyage dans l'espace peut avoir sur les cosmonautes. Ces derniers expérimentent d'autres changements biologiques lorsqu'ils sont en orbite, et en subiront sans doute de nouveau le jour où ils iront un peu plus loin dans l'espace.


DES GLOBES OCULAIRES APLATIS

Les variations de liquide céphalorachidien pourraient avoir un autre effet inquiétant : une vision trouble. Les astronautes se plaignent fréquemment de ce symptôme lorsqu'ils rentrent sur Terre. Les scientifiques ont d'abord pensé que cela était dû à l'apesanteur, qui provoque une montée des liquides vers la tête. L'astronaute Scott Kelly a passé 340 jours dans l'espace. Au cours de cette période, la NASA a estimé qu'environ deux litres de liquide s'était déplacé de ses jambes vers sa tête. Ceci provoque souvent un gonflement du visage des astronautes, que les scientifiques pensaient être la cause de la vision trouble.


En 2016, les chercheurs finirent par identifier le responsable. Lorsque le liquide céphalorachidien est présent en trop grande quantité, il peut exercer une pression sur l'arrière du globe oculaire, l'aplatissant et faisant gonfler le nerf optique. Une fois de retour sur Terre, la gravité corrige ce problème chez certains astronautes.

Mais comme le révèle la nouvelle étude, la quantité de liquide céphalorachidien ne redevient pas totalement normale une fois sur Terre. C'est apparemment à cause de cela que certains astronautes ne retrouvent pas leur vision d'avant-mission. De plus, il existe peu de traitements permettant de corriger cette vision trouble causée par les voyages dans l'espace.


UNE EXPRESSION DES GÈNES DIFFÉRENTE

Un peu plus tôt cette année, une nouvelle alarmante au sujet de la mutation de l'ADN de Scott Kelly a circulé. Le principal concerné était d'ailleurs surpris de l'apprendre. « Quoi ? Mon ADN a changé de 7 % ! Qui l’eut cru ? Je viens juste d’apprendre ça en lisant cet article. C’est une bonne nouvelle ! Je n’ai plus besoin de dire que [Mark Kelly] est mon frère jumeau », avait tweeté Scott Kelly.


Mais il s'avère que son ADN n'a pas vraiment muté. Son voyage dans l'espace a toutefois eu un impact sur l'expression de certains de ses gènes. Scott Kelly a donc toujours le statut de frère jumeau.

Les chaînes de lettres qui constituent vos gènes sont en grande partie inutiles lorsqu'elles sont considérées seules. Elles servent en quelque sorte de plan pour les nombreuses protéines qui composent notre corps. Pour s'exprimer, ou plus pour simplement construire quelque chose, certains gènes doivent être activés.

Il semblerait donc que les voyages dans l'espace aient un impact sur le niveau de cette expression chez certains gènes, en particulier ceux qui sont impliqués dans la croissance osseuse, dans la réparation de l'ADN et dans le système immunitaire. D'après l'étude de la NASA, les changements observés chez 7 % de ces gènes ont persisté pendant 6 mois après le retour de Scott Kelly sur Terre.

PERTE DE MASSE MUSCULAIRE ET DES OS FRAGILES

Sur Terre, à cause de la gravité, nos muscles fonctionnent beaucoup, même lorsque nous sommes affalés sur le canapé, à regarder des séries. Mais dans l'espace, cette force n'existe plus. La masse musculaire diminue rapidement et les os deviennent plus fragiles.

Les astronautes peuvent perdre en moyenne 1 à 2 % de leur masse osseuse pour chaque mois passé dans l'espace. Les jambes et le bas du dos sont les zones les plus touchées. Cette perte osseuse entraîne une augmentation de la quantité de calcium dans le sang, ce qui favorise l'apparition de calculs rénaux.

Cet été, le satellite DSCOVR a pris la première photo depuis 44 ans montrant l’intégralité du côté ensoleillé de la Terre. Ce cliché a été pris à une distance de 1,6 millions de kilomètres.
Photographie de Photo de la NASA



L’équipage d’Apollo 17 a pris cette photo emblématique de la Terre lors de son voyage vers la Lune en 1972. Ce cliché a été pris à une distance de 45 000 kilomètres.
Photographie de Photo de la NASA


La NASA a rassemblé les données nécessaires à la création de ces images des hémisphères Ouest et Est en 2001. A l’instar de celle-ci, de nombreuses photos dévoilées entre 1972 et 2015 sont en fait des compositions de divers clichés pris à des instants différents.
Photographie de Photo de la NASA Goddard Space Flight Center


En 2002, la NASA a utilisé les données de plusieurs satellites pour créer une nouvelle Bille Bleue, plus détaillée et plus précise en termes de couleurs.
Photographie de Photo de la NASA; Image de Robert Simmon et Reto Stockli



En 2004, la NASA a publié cette image, qui fait partie de « Blue Marble : Next Generation », une série de photos de la Terre assemblées entre elles.
Photographie de Photo de Reto Stockli et Robert Simmon, NASA


Cette photo montrant des lumières qui scintillent a été prise depuis l’espace, à partir de données satellite récoltées en 2012.
Photographie de Photo de la NASA

En intégrant des données satellite de 2012, la NASA a produit cette « Bille Bleue » plus récente.
Photographie de Photo de la NASA

Ces graves conséquences sont connues des scientifiques depuis longtemps. Pour contrer la perte de masse musculaire et osseuse liées à l'apesanteur, les résidents de la Station spatiale internationale font beaucoup d'exercice. Un régime alimentaire riche en calcium et en vitamine D aide aussi à réduire les risques.

Mais faire beaucoup d'exercice dans l'espace ne suffit pas. Une fois de retour sur Terre, il y a toujours une période de réadaptation. « Le simple fait de sentir le poids de sa tête est une expérience nouvelle étrange », confiait à CBC News l'astronaute Chris Hadfield après son séjour à bord de la Station spatiale internationale en 2013. « Cela fait cinq mois que je n'ai pas supporté le poids de ma tête sur mon cou. »


LA FERTILITÉ À L'ÉPREUVE DE L'ESPACE

Les voyages dans l'espace ont de nombreux effets négatifs. Toutefois, il y a bien une chose dont les cosmonautes n'ont pas à s'inquiéter : leur capacité à faire des bébés. En 2017, une étude a révélé que des spermatozoïdes de souris lyophilisés ayant passé neuf mois en orbite pouvaient toujours produire des portées de souriceaux en bonne santé.

Bien sûr, avoir des relations sexuelles dans l'espace peut encore être problématique. Jusqu'à maintenant, aucun astronaute n'a reconnu avoir essayé, mais il convient de souligner que l'apesanteur ne joue pas en notre faveur. En tout cas, les résultats de l'étude sur les souris laissent supposer que la procréation médicalement assistée pourrait permettre aux générations futures de peupler d'autres planètes.



Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.