Ce n'est un secret pour personne que la NASA a assumé une tâche écrasante: envoyer des gens sur Mars d'ici les années 2030. Pourquoi accablant? Car il suffit de comprendre qu'un voyage typique y prendra trois à six mois, et que l'équipage devra rester sur la planète jusqu'à deux ans avant que l'alignement des planètes lui permette de rentrer chez lui. Cela signifie que les astronautes devront vivre dans une (micro) gravité réduite pendant au moins trois ans - ce qui est nettement supérieur au record actuel de séjour continu dans l'espace, établi par le cosmonaute russe Valery Polyakov: 438 jours.
Au début des voyages dans l'espace, les scientifiques ont travaillé dur pour trouver comment surmonter la gravité afin qu'une fusée puisse catapulter dans l'espace et atterrir des gens sur la lune. Aujourd'hui, la gravité reste également à l'ordre du jour de la science, mais cette fois, nous nous intéressons davantage à la façon dont la gravité réduite affecte la santé des astronautes, en particulier leur cerveau. Après tout, nous avons évolué pour exister dans la gravité terrestre (1 g), pas dans l'apesanteur de l'espace (0 g) ou la microgravité de Mars (0,3 g).
Cerveau dans une cuve
Alors, comment le cerveau gère-t-il la microgravité? En bref, très mauvais - cependant, les informations à ce sujet sont limitées. Nous savons que les visages des astronautes rougissent et gonflent en apesanteur - un phénomène appelé affectueusement «l'effet Charlie Brown». Cela est dû en grande partie au fait que le liquide, composé principalement de sang (cellules et plasma) et de liquide céphalo-rachidien, est déplacé vers la tête, ce qui fait que les visages deviennent gonflés et ronds et les jambes minces.
Ces déplacements de fluides sont également associés au «mal de l'espace» (similaire au mal de mer), aux maux de tête et aux nausées. Récemment, ils ont également été associés à une vision floue due à une augmentation de la pression avec une augmentation du flux sanguin; le cerveau lui-même flotte jusqu'au sommet du crâne et exerce une pression dessus. Bien que la NASA considère la déficience visuelle et le déplacement du cerveau comme le principal risque pour la santé de toute personne sur Mars, il n'a pas encore été possible de découvrir ce qui en est la cause, ni comment la prévenir.
Le professeur de physiologie et de biochimie Damien Bailey de l'Université du Pays de Galles du Sud estime que certaines parties du cerveau finissent par recevoir trop de sang parce que l'oxyde nitrique s'accumule dans la circulation sanguine - une molécule invisible qui y flotte généralement. Les artères qui alimentent le cerveau en sang se détendent, elles s'ouvrent donc davantage. En raison de cette augmentation du flux sanguin, la barrière hémato-encéphalique - «l'amortisseur» du cerveau - devient surchargée. L'eau s'accumule lentement, le cerveau gonfle et la pression augmente.
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Imaginez une rivière débordant de ses rives. Le plus important dans tout cela est que certaines parties du cerveau ne reçoivent pas suffisamment d'oxygène. C'est un gros problème qui peut expliquer une vision floue, ainsi que d'autres effets qui apparaissent sur la capacité des astronautes à penser, se concentrer, raisonner et bouger.
Un voyage à la "comète vomi"
Pour tester une idée, les scientifiques doivent la mettre en pratique. Mais au lieu de demander à la NASA de se rendre sur la lune, ils ont simplement décidé de se libérer de la gravité terrestre en simulant l'apesanteur sur un avion spécial appelé comète vomi, une comète vomi.
Montant dans les airs puis descendant, cet avion effectue jusqu'à 30 figures paraboliques en un seul vol pour simuler la sensation d'apesanteur. La chute libre ne dure que 30 secondes, mais le visage parvient à gonfler en une demi-minute.
Après avoir sécurisé tout le matériel, les scientifiques ont pris des mesures parmi huit volontaires, chacun effectuant un vol par jour pendant quatre jours. Ils ont mesuré le flux sanguin dans les différentes artères soutenant le cerveau à l'aide de l'échographie Doppler portable, qui fait rebondir les ondes sonores à haute fréquence sur les globules rouges en circulation. Ils ont également mesuré le niveau d'oxyde nitrique dans des échantillons de sang prélevés dans une veine de l'avant-bras, ainsi que d'autres molécules invisibles, y compris des radicaux libres et des protéines spécifiques au cerveau (qui reflètent des dommages structurels au cerveau), qui pourraient dire si la barrière hémato-encéphalique est forcée à s'ouvrir.
Les premiers résultats ont confirmé exactement ce qui était attendu. Les niveaux d'oxyde nitrique ont augmenté après des «épisodes» répétés d'apesanteur, ce qui a coïncidé avec une augmentation du flux sanguin, en particulier dans les artères alimentant l'arrière du cerveau. La barrière hémato-encéphalique s'est ouverte, même s'il n'y avait aucune preuve de dommages structurels au cerveau.
Les chercheurs prévoient maintenant de poursuivre ces études avec des évaluations plus détaillées des changements dans le sang et les liquides dans le cerveau, en utilisant des techniques d'imagerie comme l'imagerie par résonance magnétique pour confirmer les résultats. Ils veulent également envisager d'introduire des contre-mesures comme des pantalons en caoutchouc, qui créent une pression négative dans le bas du corps et aident à «pomper» le sang hors du cerveau de l'astronaute - ainsi que des médicaments qui neutralisent l'augmentation de l'oxyde nitrique. Les résultats de ces études pourraient non seulement améliorer le bien-être des astronautes dans les voyages spatiaux, mais aussi fournir des informations précieuses sur les raisons pour lesquelles la «gravité» est bonne pour le cerveau.
Ilya Khel