Les astronautes du futur doivent surmonter les risques cérébraux potentiels
De nouvelles recherches préviennent que des voyages spatiaux prolongés peuvent exposer les futurs astronautes à un risque de complications du système nerveux central.
Les chercheurs de l'Université de Calfornia, Irvine (UCI) émettent l'hypothèse que les rayons cosmiques galatiques - qui bombardent les astronautes lors de vols spatiaux prolongés - pourraient causer des lésions cérébrales.
Dans une nouvelle étude, Charles Limoli et ses collègues de l’UCI ont découvert que des particules expérimentales hautement chargées, tout comme celles trouvées dans les rayons cosmiques galactiques, causaient des lésions cérébrales importantes à long terme chez les rongeurs de test. Au laboratoire, les rongeurs ont souffert de troubles cognitifs et de démence.
Leur étude apparaît dans Rapports scientifiques de la nature. Il fait suite à une étude de l'année dernière qui a montré des effets cérébraux à plus court terme des rayons cosmiques galactiques. Les résultats actuels, a déclaré Limoli, soulèvent une plus grande inquiétude.
«Ce n’est pas une bonne nouvelle pour les astronautes déployés pour un voyage aller-retour de deux à trois ans sur Mars», a déclaré le professeur de radio-oncologie à l’école de médecine de l’UCI.
«L'environnement spatial présente des dangers uniques pour les astronautes. L'exposition à ces particules peut entraîner une gamme de complications potentielles du système nerveux central qui peuvent survenir pendant et persister longtemps après un voyage spatial réel - telles que diverses diminutions de performances, des déficits de mémoire, de l'anxiété, de la dépression et une prise de décision altérée. Beaucoup de ces conséquences néfastes sur la cognition peuvent continuer et progresser tout au long de la vie.
Pour l’étude, des rongeurs ont été soumis à une irradiation de particules chargées (oxygène et titane entièrement ionisés) au laboratoire de rayonnement spatial de la NASA au Brookhaven National Laboratory de New York, puis envoyés au laboratoire UCI de Limoli.
Six mois après l'exposition, les chercheurs ont encore trouvé des niveaux importants d'inflammation cérébrale et de dommages aux neurones. L'imagerie a révélé que le réseau neuronal du cerveau était altéré par la réduction des dendrites et des épines sur ces neurones, ce qui perturbe la transmission des signaux entre les cellules cérébrales.
Ces déficiences étaient associées à de mauvaises performances sur les tâches comportementales conçues pour tester l'apprentissage et la mémoire.
De plus, l'équipe de Limoli a découvert que les radiations affectaient «l'extinction de la peur», un processus actif dans lequel le cerveau supprime les associations désagréables et stressantes antérieures, comme quand quelqu'un qui a failli se noyer apprend à profiter de l'eau à nouveau.
"Les déficits dans l'extinction de la peur pourraient vous rendre sujet à l'anxiété", a déclaré Limoli, "qui pourrait devenir problématique au cours d'un voyage de trois ans à destination et en provenance de Mars."
Plus particulièrement, a-t-il dit, ces résultats à six mois reflètent les résultats post-irradiation de six semaines d'une étude de 2015 qu'il a menée et qui apparaissait dans un ajout antérieur deProgrès scientifiques.
Des types similaires de dysfonctionnement cognitif plus grave sont fréquents chez les patients atteints d'un cancer du cerveau qui ont reçu des traitements de radiothérapie à haute dose à base de photons. Dans d'autres recherches, Limoli examine l'impact de la chimiothérapie et de l'irradiation crânienne sur la cognition.
Alors que les déficits de type démence chez les astronautes prendraient des mois à se manifester, a-t-il déclaré, le temps requis pour une mission sur Mars est suffisant pour que de telles déficiences se développent. Cependant, les personnes travaillant pendant de longues périodes sur la Station spatiale internationale ne sont pas confrontées au même niveau de bombardement avec des rayons cosmiques galactiques parce qu’elles se trouvent toujours dans la magnétosphère protectrice de la Terre.
Le travail de Limoli fait partie du programme de recherche humaine de la NASA. Il est essentiel d'étudier comment les rayonnements spatiaux affectent les astronautes et d'apprendre les moyens d'atténuer ces effets pour poursuivre l'exploration humaine de l'espace, et la NASA doit tenir compte de ces risques lorsqu'elle planifie des missions sur Mars et au-delà.
Des solutions partielles sont à l'étude, a noté Limoli. Les engins spatiaux pourraient être conçus pour inclure des zones de protection accrue, telles que celles utilisées pour le repos et le sommeil. Cependant, ces particules chargées hautement énergétiques traverseront néanmoins le vaisseau, a-t-il ajouté, «et il n'y a vraiment pas moyen de leur échapper».
Les traitements préventifs offrent un peu d'espoir. Le groupe de Limoli travaille sur des stratégies pharmacologiques impliquant des composés qui récupèrent les radicaux libres et protègent la neurotransmission.
Source: Université de Calfornia, Irvine
