Les effets des séjours dans l'espace sur le cerveau

Un voyage dans l’espace, ce n'est pas anodin. Les chercheurs l'observent depuis longtemps maintenant. Lors de séjours prolongés, le corps des astronautesastronautes est soumis à rude épreuve. Parce que l'humanité a évolué pendant des millions d'années en fonction de la gravitégravité qui règne sur Terre. Et qu'une fois dans l'espace et cette gravité disparue, notre physiologie est bouleversée.

Le cerveaucerveau des astronautes n'échappe pas à ces effets. C'est ce que confirment aujourd'hui des chercheurs de l’université de l’Oregon (États-Unis) après avoir étudié des IRMIRM réalisées sur 15 astronautes ayant vécu plusieurs mois à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Les astronautes se sont prêtés à l'expérience juste avant d'embarquer pour l'espace. Et juste après. Mais aussi un, trois et six mois après leur retour. Toutes ces images ont ensuite été comparées à celle de cerveaux d'autant de sujets témoins restés sur Terre pendant toute la duréedurée de l'étude.

Ce que les chercheurs voulaient tout particulièrement étudier pour la première fois, ce sont les effets d'un tel séjour sur les espaces périvasculaires du cerveau humain. Ils ont observé que chez les astronautes débutants -- ceux dont c'était le premier vol dans l'espace -- ces espaces augmentent. Chez les astronautes plus expérimentés, en revanche, rien de tel ne se produit. « Comme s'ils avaient atteint une sorte d'homéostasiehoméostasie », commente Juan Piantino, professeur à la faculté de médecine de l'université de l'Oregon, dans un communiqué.

Ici, les espaces périvasculaires identifiés dans le cerveau d’un astronaute avant son départ pour l’espace. En rouge, ces espaces superposés sur la matière blanche de l’individu (à gauche) ainsi que sur plusieurs tranches de son scan structurel (à droite). Dans l’encadré bleu, l’agrandissement d’un espace périvasculaire. © Kathleen E. Hupfeld et al., Scientific Reports

Des répercussions dans l’espace et sur Terre

Rappelons que les espaces périvasculaires correspondent à ces espaces qui entourent les veines et des artères de notre cerveau. Ceux qui permettent la circulation du liquideliquide céphalo-rachidien. Ils font partie intégrante d'une sorte de système de nettoyage. Les chercheurs l'appellent le système glymphatiquesystème glymphatique. Il est chargé d'éliminer les protéines métaboliques pendant notre sommeil. Sans cela, elles s'accumuleraient dans notre cerveau.

Sur Terre, les scientifiques ont observé que ces espaces périvasculaires s'élargissent avec l'âge des sujets. Mais aussi lorsqu'ils développent une forme de démencedémence. Mais, dans l'espace, malgré les réelles différences observées sur les IRM, les chercheurs notent que ces modifications ne semblent pas avoir entraîné de symptômessymptômes comme des troubles de l'équilibre ou des pertes de mémoire.

Ces travaux sont bien sûr destinés à assurer la sécurité des astronautes qui partiront pour des missions sur la LuneLune. Ou même, pour des missions sur Mars. Mais les chercheurs soulignent qu'ils pourraient également aider à mieux comprendre des troubles qui apparaissent sur Terre. L'hydrocéphalie, par exemple, qui implique la circulation du liquide céphalo-rachidien. Avec l'espoir, à l'avenir, de mieux les diagnostiquer et, bien sûr, de mieux les traiter.

L'absence de gravité modifie le cerveau

Quels sont les effets de l'impesanteurimpesanteur sur le cerveau ? Une étude récente s'est penchée sur la question et a révélé plusieurs modifications dans le cerveau de douze astronautes ayant séjourné dans la Station spatiale InternationaleStation spatiale Internationale.

Article de Julie KernJulie Kern paru le 14/03/2022

L'absence de gravité modifie les connexions entre les neurones du cerveau. © whitehoune, Adobe Stock

Le corps humain s'est construit sur Terre, où la gravité nous cloue les pieds au sol. Un séjour prolongé dans l'espace, un environnement étranger pour les Terriens que nous sommes, le force à s'adapter. Les scientifiques étudient avec attention ce phénomène et ses conséquences.

Pour limiter la perte de massemasse osseuse et musculaire, les astronautes de la Station spatiale internationale (ISS) font des exercices physiquesphysiques entre deux expériences scientifiques. L'impesanteur agit aussi sur le cerveau. Pour la première fois, le suivi de douze astronautes ayant voyagé dans l'ISS a montré que leur cerveau s'est en quelque sorte « recâblé ». L'étude est parue dans Frontiers in Neural Circuits.

La Station spatiale internationale en orbite autour de la Terre est constamment habitée par des astronautes. © dimazel, Adobe Stock

Les effets de l'impesanteur sur le cerveau

Pour ce projet collaboratif entre l'Agence spatiale européenne (ESAESA) et Roscosmos, douze astronautes ont passé des IRM avant et après leur séjour dans l'espace. Pour étudier la structure et le fonctionnement du cerveau, l'IRM après retour a été faite avec une technique spéciale appelée la tractographie qui met en évidence les voies neuronales dans le cerveau. « Notre étude est la première à utiliser cette méthode spécifique pour détecter des changements dans la structure du cerveau après un voyage spatial », explique Floris Wuyts, chercheur à l'université d'Anvers (Belgique).

Car des modifications, les chercheurs en ont observé plusieurs. Tout d'abord dans la région motrice du cerveau où les connexions entre les neuronesneurones ont changé. « Les régions motrices sont les centres cérébraux où les commandes de mouvementsmouvements sont initiées. En impesanteur, un astronaute doit adapter ses stratégies de déplacement par rapport à la Terre. Notre étude montre que leur cerveau s'est recâblé pour ainsi dire », explique Andrei Doroshin, le premier auteur de l'étude. Ce recâblage persiste plus de sept mois après le retour des astronautes sur Terre.

Le corps calleux, la jonction entre l'hémisphère droit et gauche, apparaissait aussi différent chez les astronautes, mais les scientifiques ont compris qu'il ne s'agissait pas d'un changement intrinsèque du corps calleux mais de la dilatation des vésicules cérébrales adjacentes qui le compriment un peu plus qu'à l'accoutumée.

Comme pour la masse musculaire et osseuse, comprendre les modifications cérébrales dues à l'impesanteur pourra permettre l'instauration de mesures correctrices, comme pour lutter contre la fontefonte des muscles. L'humanité ambitionne de séjourner toujours plus longtemps dans l'espace et ces voyages spatiaux prolongés risquent de mettre à rude épreuve le corps humain.