Pourra-t-on bientôt hiberner comme les héros de Passengers grâce à l'hibernation artificielle ? Ici, une vue d'artiste d'un vaisseau interplanétaire emportant des colons à destination de Mars. La majorité d'entre eux sont en hypothermie temporaire. © Nathan Kreuzman, Mark Elwood, SpaceWorks Enterprises, Inc

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Hibernation artificielle : pourra-t-on bientôt hiberner comme les héros de Passengers ?

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Par Laurent Sacco, Futura

Impossible de voyager plus vite que la lumière, quant aux trous de vers, ils restent impraticables. Alors, comment des colons pourraient-ils atteindre les étoiles ? Grâce à l'hibernation artificielle ? C'est le scénario proposé dans le film Passengers, actuellement au cinéma. Peu crédible en ce qui concerne le voyage interstellaire, l'idée pourrait cependant être envisagée pour atteindre les planètes de notre Système solaire.

Voyage vers Mars : l'Homme y survivrait-il ?  Un vol habité vers Mars comporte évidemment des enjeux techniques, mais aussi des enjeux sociaux et psychologiques auxquels on ne pense pas forcément au premier abord. Futura-Sciences a interviewé Charles Frankel, planétologue, pour qu’il nous parle des relations entre astronautes durant un vol habité de ce type. 

L'hibernation artificielle est un thème récurrent dans le domaine de la science-fiction. Elle permettrait à des humains de s'affranchir des contraintes du temps et de suspendre leur vieillissement ou, pour le moins, de le ralentir suffisamment. Le but : voyager dans le futur, ou entre les étoiles. En général, des décennies, des siècles, voire des millénaires séparent la date à laquelle les héros entrent en hibernation de celle à laquelle ils en émergent.

Le film Passengers, actuellement sur nos écrans, n'est qu'un nouvel avatar de ce rêve. Rien ne permet de dire actuellement que celui-ci deviendra un jour réalité. Toutefois, si le concept d'hibernation artificielle pour des êtres humains semble lointain en ce qui concerne le voyage interstellaire, il est peut-être pertinent dans le cadre du voyage interplanétaire.

De fait, la Nasa contribue au financement d'une société privée états-unienne, SpaceWorks, qui effectue des recherches dans ce sens. Cela pourrait concerner, dans un avenir proche, de futurs colons martiens, peut-être dans le cadre du projet d'Elon Musk. Les membres de SpaceWorks ont même présenté leurs idées au dernier congrès international d’astronautique en 2016.

La bande-annonce en français du film Passengers. © FilmsActu

Une hibernation cyclique pour économiser nourriture et oxygène

Si l'hibernation artificielle ne stoppe pas vraiment le vieillissement, elle permet au moins de limiter la quantité de nourriture et d'oxygène nécessaire à un équipage pour un vol interplanétaire et, donc, de diminuer la taille de l'habitacle tout autant que la quantité de carburant nécessaire au lancement d'une mission. Selon SpaceWorks, un véhicule à destination de Mars pourrait bien avoir sa masse réduite de 52 à 68 % en adoptant cette stratégie.

L'hibernation envisagée serait une forme plus raffinée des techniques d'hypothermie thérapeutique. Cette dernière est déjà mise en pratique depuis longtemps par les chirurgiens en cas de besoin, par exemple pour une opération longue avec une circulation sanguine interrompue (voir l'article ci-dessous pour en savoir plus). La température d'un patient est alors descendue à 32 °C pendant qu'il est maintenu inconscient par sédation et qu'on lui injecte un neuroprotecteur (une substance destinée à empêcher des lésions du cerveau par manque d'oxygène liées à une ischémie). Une fois l'opération achevée, on peut réchauffer le patient. Il arrive que cette hypothermie soit maintenue quelques jours ; le record est actuellement détenu par des Chinois qui sont allés jusqu'à 14 jours sans que des effets secondaires indésirables ne soient apparus.

Plutôt que de tenter de prolonger cette durée, les membres de SpaceWorks pensent que des cycles d'hypothermie (deux semaines intercalées entre quelques jours de vie normale) seraient suffisants pour un membre d'équipage, dans un premier temps. Un petit nombre d'astronautes resteraient sur le pont pendant que les autres membres seraient réveillés par roulement en effectuant plusieurs cycles. Toutefois, si les études en montraient la possibilité, la durée de chaque phase d'hypothermie devrait être augmentée, ce qui ouvrirait sans doute la porte à des voyages interplanétaires plus longs, par exemple à destination des lunes de Jupiter ou de Saturne, comme dans le film 2001 l'Odyssée de l'espace.

Reste que, dans tous les cas, les voyageurs ont besoin d'être nourris par intraveineuse. On devrait malheureusement rester loin du romantisme de l'hibernation façon Passengers.

Pour en savoir plus

L'hibernation humaine, clé des voyages interstellaires

Article de Laurent Sacco publié le 15/06/2014

Une équipe de chirurgiens états-uniens a reçu l'autorisation de mettre en pratique une technique d'hypothermie thérapeutique digne de la science-fiction. Elle consiste à remplacer le sang de patients en état critique par une solution saline froide. Ils seront alors en état de mort clinique apparente pendant quelques heures, le temps nécessaire aux opérations qui leur sauveront la vie. Il s'agit peut-être du premier pas significatif vers l'hibernation humaine artificielle, une clé des longs voyages interplanétaires.

De 2001, l'odyssée de l'espace à Avatar, les films de hard science fiction (ou science-fiction dure) mettent souvent en scène le concept d'hibernation ou de biostase dans les récits d'expéditions interplanétaires ou de voyages interstellaires. Les basses températures, en effet, ralentissent les réactions chimiques. L'organisme de certains animaux comme les marmottes et les loirs sait tirer avantage de cette loi de la physique pour passer l'hiver alors que les ressources alimentaires se font rares. Leur température corporelle diminue alors de façon spectaculaire jusqu'à 1 °C ou 2 °C, et leur métabolisme chute de 98 %. Ils consomment donc moins d'oxygène et moins d'énergie, ce qui leur permet de continuer à vivre pendant des mois en puisant dans les réserves lipidiques qu'ils ont accumulées, ou en se réveillant périodiquement pour manger ce qui a été stocké dans leur terrier que l'on nomme un hibernaculum.

L'hibernation est vue depuis longtemps comme potentiellement intéressante pour les missions spatiales. Faire hiberner pendant quelques mois ou quelques années une partie de l'équipage, voire sa totalité, permet de réduire les réserves de nourriture et d'oxygène nécessaires pour un voyage. Sur le plan psychologique, un tel sommeil éviterait des crises de dépression ou des conflits entre des personnes devant se supporter dans un espace confiné durant une longue période. Enfin, l'équipage en hibernation pourrait se trouver dans une partie de vaisseau spatial particulièrement bien protégée des rayons cosmiques et des colères du Soleil, par exemple par un blindage épais ou un bouclier magnétique. Cela permettrait de faire chuter les risques de développer un cancer.

Dans le film de Stanley Kubrick et Arthur Clarke 2001, l’odyssée de l’espace, une partie de l'équipage de Discovery One est en hibernation, en route pour un long voyage pour Jupiter et ses lunes. © MOVIECLIPS, YouTube

Hypothermie thérapeutique de quelques heures

Sans aller jusqu'à imaginer mettre des êtres humains en biostase pendant des dizaines d'années, voire des siècles comme dans Aliens, le retour, on peut se demander si la réalité ne va pas rattraper la fiction avec une récente autorisation donnée aux chirurgiens de l'UPMC Presbyterian Hospital, à Pittsburgh, en Pennsylvanie (États-Unis). Ils pourront mettre en pratique, sur dix patients en état critique à la suite de blessures ayant entraîné des pertes massives de sang, une technique d'hypothermie thérapeutique qui a donné de bons résultats sur des porcs.

D'ordinaire, une personne ayant perdu la moitié de son sang à son arrivée au bloc opératoire n'a que 7 % de chances de survivre. Lorsqu'un cas similaire se présentera dans et hôpital, les médecins lui perfuseront immédiatement une solution saline froide pour remplacer tout son sang. La température du patient chutera alors à 10 °C en 15 minutes environ, et il apparaîtra comme cliniquement mort : ni battements de cœur ni respiration et un encéphalogramme plat. Au lieu des cinq minutes disponibles d'ordinaire, les chirurgiens devraient alors disposer de deux heures au maximum pour stopper les hémorragies provoquées par des blessures nombreuses et relancer ensuite les battements cardiaques.

Ce n'est pas la première utilisation chirurgicale d'une technique d'hypothermie thérapeutique puisque des expériences ont commencé dans les années 1950. Cependant, jusqu'à présent, la température des patients, bien qu'abaissée lors de certaines opérations du cœur et du cerveau à l'aide de blocs de glace ou en refroidissant le sang dans un système externe, restait au-dessus de 30 °C.

Nous sommes encore en territoire inconnu et, comme le fait remarquer Samuel Tisherman, l'un des chirurgiens impliqués dans ces tests en cours, « nous essayons de sauver des vies, pas d'envoyer des personnes sur Mars. Pouvons-nous aller au-delà de quelques heures en l'absence de circulation sanguine ? Je ne sais pas. Peut-être que dans quelques années quelqu'un saura comment s'y prendre, mais cela va certainement prendre du temps ».