Cinq voyageurs de l’espace présentaient des niveaux élevés de protéines dans le sang, souvent observés chez les personnes souffrant de traumatismes crâniens et de maladies neurodégénératives.

Au cours des dernières années, les scientifiques ont publié des recherches suggérant que le cerveau des personnes change après avoir passé plus de quelques mois dans l’espace. Ces études ont été lancées parce que les astronautes rencontraient des problèmes tels que des troubles de la vision et un gonflement des nerfs optiques à leur retour sur Terre après de longues missions.

Les chercheurs se demandent maintenant si ces voyages prolongés dans l’espace endommagent le cerveau. Dans une nouvelle étude portant sur cinq cosmonautes (astronautes russes), les chercheurs ont examiné les niveaux de différentes protéines dans le sang, souvent observées chez les personnes souffrant d’un traumatisme crânien ou d’une maladie du cerveau. Ils ont constaté qu’en moyenne, les cosmonautes présentaient des taux plus élevés de certaines de ces protéines dans les trois semaines suivant la mission qu’avant.

Le Dr Donna Roberts, neuroradiologue à l’Université médicale de Caroline du Sud à Charleston, qui n’a pas contribué au nouvel article, a déclaré que d’autres études doivent être menées pour déterminer si ces changements sont cliniquement significatifs, mais que le nouvel article est « un exemple du type de tests que nous devons commencer à faire davantage » pour mieux comprendre les effets des changements du cerveau pendant les vols spatiaux de longue durée.

Les effets des voyages spatiaux de longue durée sur les humains

Depuis plus de vingt ans, des humains visitent la station spatiale internationale, qui tourne autour de la Terre à plus de 300 km d’altitude. Un voyage typique dure environ six mois. La station spatiale étant en chute libre autour de la Terre, les personnes qui s’y trouvent vivent dans un état de quasi-apesanteur. On pense que cette « microgravité » est la principale cause d’un certain nombre de changements que le corps humain peut subir pendant un vol spatial, notamment la perte de muscles et de densité osseuse.

Ces deux dernières années, l’imagerie cérébrale a également révélé une perte de volume de la matière grise, qui contient les corps cellulaires des neurones, et une augmentation du volume du liquide céphalorachidien. Roberts, qui utilise l’imagerie pour étudier l’effet des vols spatiaux sur le cerveau, a publié des recherches montrant que chez certaines personnes ayant effectué de longues missions à bord de l’ISS, le cerveau est remonté dans la tête vers le sommet du crâne, et que le liquide céphalorachidien occupe plus d’espace en dessous et au centre du cerveau.

Mais les chercheurs ne savent pas ce que ces changements cérébraux peuvent signifier pour la santé et la cognition des personnes. Le Dr Peter zu Eulenburg, coauteur principal de la nouvelle étude, publiée en ligne le 11 octobre dans JAMA Neurology, a déclaré que les études précédentes soulevaient des questions : « Y a-t-il des dommages au cerveau ? Est-ce vraiment dangereux pour les cosmonautes ? »

Recherche de signes de lésions cérébrales dans le sang

Pour rechercher des signes de lésions cérébrales, zu Eulenburg et ses collègues ont mesuré les niveaux de cinq protéines différentes dans le sang de cinq cosmonautes masculins, avant et après des voyages d’environ six mois dans la station spatiale.

Ces protéines sont des biomarqueurs qui « peuvent nous renseigner sur l’état du cerveau sans avoir à l’ouvrir », explique Keisuke Kawata, neuroscientifique à l’université d’Indiana Bloomington. Kawata, qui étudie les chocs répétés à la tête et n’a pas contribué à l’étude, a déclaré que le meilleur liquide pour étudier les biomarqueurs est le liquide céphalo-rachidien dans le cerveau et la moelle épinière, mais son accès nécessite une ponction lombaire invasive. Le prélèvement de sang est beaucoup plus facile, et le sang « est le deuxième meilleur fluide biologique pour tester la santé du cerveau », a-t-il ajouté.

Les biomarqueurs étudiés peuvent être utilisés « pour évaluer indirectement l’étendue des dommages » dus à la neurodégénérescence ou à une lésion traumatique, a déclaré zu Eulenburg, qui est neurologue et professeur de neuro-imagerie au Centre allemand pour les troubles du vertige et de l’équilibre. La chaîne légère des neurofilaments, par exemple, est une protéine structurelle qui maintient les axones des neurones, lesquels transmettent des signaux à d’autres neurones.

Chez une personne en bonne santé, « on ne devrait pas détecter beaucoup de ces protéines structurelles dans le sang », a déclaré Kawata. Mais si une personne est atteinte d’une maladie neurodégénérative, les protéines se détachent des neurones et peuvent passer dans la circulation sanguine.

Interprétation des résultats

Les chercheurs ont mesuré cinq protéines 20 jours avant le lancement et ont calculé le niveau moyen de chaque protéine chez les cinq cosmonautes. Ils ont ensuite comparé ce résultat au niveau moyen un jour, une semaine et 20 à 25 jours après le retour des cosmonautes sur Terre.

Deux des protéines présentaient des niveaux élevés un jour et une semaine après les missions. Ces niveaux ont diminué au cours des deux semaines suivantes, mais sont restés supérieurs au niveau de base des cosmonautes avant les missions. Une troisième protéine n’était pas significativement élevée la première semaine après le retour et était tombée en dessous de la ligne de base après trois semaines, ce qui n’indiquait pas de dommages cérébraux potentiels. Pour les deux dernières protéines, les chercheurs examinent généralement le rapport entre l’une et l’autre. Ce rapport a chuté après le retour des cosmonautes, une tendance que l’on observe parfois chez les personnes atteintes d’une maladie neurodégénérative.

zu Eulenburg a déclaré que le fait que certains niveaux soient restés élevés pendant les trois semaines était « très surprenant » et que les résultats « confirmaient l’existence de lésions cérébrales résultant d’une exposition de longue durée à la microgravité ».

« Il s’agit évidemment d’une étude pilote, mais la qualité des données et les analyses sont si solides que je n’ai aucun doute sur l’effet global », a-t-il déclaré.

La gravité de ces effets reste incertaine. M. Roberts a déclaré que l’article contenait « des données initiales suggérant qu’il existe un certain type de lésion cérébrale », mais il a averti que d’autres travaux devaient être effectués pour démontrer les effets sur la santé des astronautes. Kawata a déclaré que l’article ne prouve pas que si vous allez dans l’espace, vous allez contracter la maladie d’Alzheimer, par exemple.

Roberts et Kawata aimeraient que les études futures mesurent les biomarqueurs pendant plus de trois semaines après le retour des astronautes, ainsi que pendant leur séjour dans la station spatiale, ce qui permettrait de déterminer si les niveaux élevés sont dus au temps passé en microgravité, plutôt qu’au changement de gravité au retour, ou à la force intense subie lors de l’atterrissage.

Roberts a déclaré que la compréhension de la cause de l’élévation des biomarqueurs aiderait les agences spatiales à déterminer les mesures qui permettraient le mieux d’en contrer les effets. zu Eulenburg pense que le temps passé en microgravité est la cause la plus probable, puisque des études d’imagerie ont montré que les changements dans le cerveau ne se produisent pas chez les personnes effectuant des voyages plus courts, de sorte que l’élévation des niveaux pourrait commencer alors que les astronautes sont encore dans l’espace.

Kawata a déclaré que cela ne devrait pas être un gros problème si les biomarqueurs ne sont élevés que pendant quelques semaines au total. Mais zu Eulenburg a déclaré par courriel que trois semaines de taux élevés sont le signe d’un processus de réparation « substantiel ». Et d’autres études ont montré que les changements dans le cerveau et les effets cognitifs durent au moins plusieurs mois après avoir passé des mois dans l’espace, ce qui suggère que les biomarqueurs élevés pourraient durer plus longtemps que quelques semaines.

« Je serais très prudent à l’idée d’effectuer une mission d’un an à bord de la [station spatiale] sans avoir mis en place des contre-mesures suffisantes », a déclaré zu Eulenburg.

Mme Roberts s’est dite confiante dans le fait que la science sera en mesure de trouver des moyens de protéger les astronautes des effets indésirables. « En fin de compte, notre objectif est de devenir une espèce multiplanétaire… mais nous devons faire preuve d’intelligence en cours de route. »