«L’étude Twins nous a donné une première esquisse des réponses moléculaires du corps humain aux vols spatiaux, mais ces grandes lignes devaient être complétées», explique Christopher Mason, professeur agrégé de physiologie et de biophysique à Weill Cornell Medicine. «Les changements que nous avons constatés nécessitaient davantage de contexte et de réplication. Nous avions besoin d’études supplémentaires pour cartographier la fréquence des changements que nous avons observés chez d’autres astronautes, et d’autres organismes, qui vont dans l’espace, et aussi pour voir si le degré de changement était similaire pour des missions plus courtes.

Cela nous amène à un nouveau paquet de recherches qui s’appuie sur l’étude Twins, réanalysant certaines des données originales avec de nouvelles techniques et fournissant des comparaisons avec d’autres astronautes. Dans un ensemble de 19 études publiées aujourd’hui dans un grand nombre de revues différentes (ainsi que 10 pré-impressions toujours en cours d’examen par les pairs), des chercheurs comme Mason (un auteur principal de plusieurs articles) ont étudié les changements physiologiques, biochimiques et génétiques qui se sont produits dans 56 astronautes (dont Kelly) qui ont passé du temps dans l’espace – la plus grande étude du genre jamais réalisée.

Les nouveaux articles, qui intègrent les résultats des techniques de profilage cellulaire et de séquençage de gènes qui ne sont devenus plus faciles à exécuter que récemment, révèlent qu ‘«certaines caractéristiques des vols spatiaux apparaissent systématiquement chez les humains, les souris et d’autres animaux lorsqu’ils se rendent dans l’espace. », Dit Mason. «Il semble y avoir un ensemble d’adaptations et de réponses mammifères essentiels aux rigueurs des vols spatiaux.»

Le bon, le mauvais et l’inexplicable

Les chercheurs mettent en évidence six changements biologiques qui se produisent chez tous les astronautes lors d’un vol spatial: stress oxydatif (une accumulation excessive de radicaux libres dans les cellules du corps), dommages à l’ADN, dysfonctionnement des mitochondries, changements dans la régulation des gènes, altérations de la longueur des télomères (le extrémités des chromosomes, qui raccourcissent avec l’âge), et des modifications du microbiome intestinal.

Parmi ces six changements, le plus important et le plus surprenant pour les scientifiques était le dysfonctionnement mitochondrial. Les mitochondries jouent un rôle essentiel dans la production de l’énergie chimique nécessaire pour maintenir les cellules – et par extension, les tissus et les organes – fonctionnels. Les chercheurs ont trouvé des performances mitochondriales irrégulières chez des dizaines d’astronautes et ont pu caractériser largement ces changements grâce aux nouvelles techniques de génomique et de protéomique. Afshin Beheshti, bioinformaticien à la NASA et auteur principal d’une étude, explique que la suppression mitochondriale aide à expliquer combien de problèmes expérimentés par les astronautes (comme les déficiences du système immunitaire, le rythme circadien perturbé et les complications des organes) sont en réalité liés de manière holistique, car ils tous reposent sur les mêmes voies métaboliques.

«Lorsque vous êtes dans l’espace, ce n’est pas seulement un être ou un organe qui est touché, c’est tout le corps qui est touché», dit Beheshti. « Nous avons commencé à relier les points. »

D’autres recherches se sont concentrées sur les problèmes observés au niveau génétique. L’étude Twins a montré que les télomères de Kelly s’allongeaient dans l’espace avant de revenir à des longueurs normales ou même plus courtes peu après son retour sur Terre. Les télomères sont censés raccourcir avec l’âge, donc l’allongement n’a pas de sens, et l’étude Twins n’a pas fourni suffisamment de données pour tirer des conclusions réelles sur les raisons de cela et quels ont été les effets.

Susan Bailey, spécialiste de la recherche sur les télomères à l’Université de l’État du Colorado et auteur principal de plusieurs des articles, affirme que la nouvelle recherche a révélé que 10 autres astronautes ont connu le même allongement de télomère que Kelly a fait indépendamment de la durée de la mission – ainsi que le même télomère rétrécissant une fois ils sont revenus sur Terre.

Notamment, l’un des documents du nouveau paquet a révélé que des télomères plus longs étaient également associés aux alpinistes du mont Everest. Pour Bailey et ses collègues, cela suggère que l’allongement des télomères est affecté par le stress oxydatif – quelque chose que les grimpeurs et les astronautes subissent tous les deux et qui perturbe le bon entretien des télomères.

Ils essaient toujours de déterminer comment ces voies fonctionnent et quelles pourraient être les conséquences exactes (ce n’est probablement pas un secret pour la longévité), mais «nous avons maintenant une base sur laquelle bâtir – nous savons ce qu’il faut rechercher et dont nous sommes conscients à l’avenir. astronautes de longue durée [and deep space] missions d’exploration », dit-elle.

Bien que certains des changements soient inattendus, beaucoup ne sont pas préoccupants. «Ce qui est étonnant pour moi, c’est à quel point nous nous adaptons à l’espace», déclare Jeffrey Sutton, directeur du Centre de médecine spatiale du Baylor College of Medicine, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche. Les mutations des cellules sanguines ont diminué chez Kelly alors qu’il était dans l’espace (une surprise totale pour Mason). Les astronautes ont également présenté une diminution des niveaux de biomarqueurs associés au vieillissement et une augmentation des niveaux de microARN qui régulent la réponse du système vasculaire aux dommages causés par les radiations et à la microgravité. L’une des découvertes les plus étranges a été que les microbiomes intestinaux des astronautes ont réussi à ramener sur Terre les microbes spatiaux trouvés sur l’ISS.

«Les études individuelles et collectives sont vraiment impressionnantes», dit Sutton. «Nous sommes entrés dans une nouvelle ère de recherche biomédicale spatiale, où les approches et les outils de la précision et de la médecine translationnelle sont appliqués pour faire progresser notre compréhension de l’adaptation humaine à l’espace.

Prélèvement de sang d'Akihiko Hoshide
L’astronaute Akihiko Hoshide prélève du sang de sa veine sur l’ISS.

NASA

Inquiétudes long-courriers

En fin de compte, cependant, les données mettent en évidence à quel point les ravages et le stress auxquels sont confrontés même les corps les plus sains pendant les missions spatiales – ce qui devrait avoir un impact sur la planification de missions plus longues. «Je ne pense pas que nous soyons près d’envoyer des personnes non formées dans l’espace pendant de très longues périodes», déclare Scott Kelly.

Physiologiquement, il pense qu’il est probablement sûr d’envoyer des gens sur Mars et en revenir. Dans un avenir lointain, cependant, «au lieu d’aller sur Mars, nous allons aller sur les lunes de Jupiter ou de Saturne», dit-il. «Vous allez être dans l’espace pendant des années. Et à ce stade, nous devrons examiner de plus près la gravité artificielle en tant qu’atténuation. Je ne voudrais pas arriver à la surface d’un autre corps planétaire et ne pas pouvoir fonctionner. Un an environ est réalisable. Plusieurs années ne le sont probablement pas.

Nous sommes encore loin d’avoir à évaluer ce genre de risques. Mason et ses collègues suggèrent qu’il devrait y avoir des stratégies pharmacologiques pour réduire l’impact de la gravité sur les corps des astronautes de retour.

Sutton pense que la médecine de précision pourrait jouer un rôle important dans l’adaptation de ces médicaments pour protéger les astronautes contre les effets de la microgravité et des radiations. Et les réponses biologiques partagées entre les astronautes et les alpinistes du mont Everest suggèrent que certaines interventions utilisées pour protéger les athlètes de sports extrêmes du stress oxydatif pourraient également être appliquées aux astronautes.

Nous avons besoin de plus de données – et de plus de populations à utiliser à des fins de comparaison. Mason, Bailey et leurs collègues souhaitent collecter les profils cellulaires et génétiques d’un plus grand nombre d’astronautes, en particulier de ceux qui partent en mission pendant un an. Ils veulent également étudier des personnes qui ont connu d’autres conditions similaires d’une certaine manière aux vols spatiaux, telles que les patients en radiothérapie, les pilotes et les agents de bord.

«Plus nous en saurons sur les effets sur la santé des vols spatiaux de longue durée, mieux nous serons en mesure d’aider à maintenir la santé et les performances des astronautes pendant et après les vols spatiaux», déclare Bailey. «De telles connaissances profitent également à ceux d’entre nous sur Terre – nous sommes tous préoccupés par le fait de vieillir et d’être en mauvaise santé.»

Ce message a été mis à jour avec les commentaires d’Afshin Beheshti.

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