Le corps en apesanteur : ce que l'orbite fait aux os, aux muscles et aux yeux
Sans pesanteur, le squelette se déminéralise, les muscles fondent et les yeux se déforment. Ce que la médecine spatiale a appris en vingt-cinq ans de Station spatiale, et pourquoi cela intéresse aussi les patients sur Terre.
Le corps humain a été façonné par la pesanteur. Nos os se renforcent parce qu'ils portent notre poids, nos muscles parce qu'ils luttent contre lui, notre cœur parce qu'il doit faire monter le sang jusqu'au cerveau. Placé en microgravité, l'organisme s'adapte vite à ce monde sans haut ni bas, et cette adaptation a un prix. Depuis plus de deux décennies, la Station spatiale internationale sert de laboratoire pour le mesurer et le combattre.
Des os qui se déminéralisent
C'est l'effet le plus connu. Sans contre-mesure, les os porteurs, ceux qui supportent le poids du corps, perdent en moyenne de 1 % à 1,5 % de leur densité minérale par mois, selon la NASA. Sur une mission de six mois, la perte peut donc atteindre plusieurs pour cent, et la récupération après le retour prend du temps.
Le mécanisme est connu : l'os est un tissu vivant, sans cesse détruit et reconstruit. Quand il n'est plus sollicité, la destruction l'emporte sur la reconstruction.
Des muscles et un cœur au repos forcé
Les muscles qui nous tiennent debout, ceux du dos, des cuisses et des mollets, n'ont plus rien à porter et perdent de leur masse. Dans le même temps, les liquides du corps, qui s'accumulent d'ordinaire dans les jambes, remontent vers le haut du corps et la tête : c'est le visage un peu bouffi des astronautes sur les images de la Station.
La parade principale est l'exercice. Les équipages s'entraînent en moyenne deux heures par jour. Depuis 2008, l'appareil ARED permet de faire de la musculation en apesanteur : des pistons et un volant d'inertie recréent la résistance des haltères. Un tapis de course, auquel l'astronaute est attaché par un harnais, et un vélo d'appartement complètent la salle de sport. Tout l'enjeu est de trouver la combinaison d'exercices qui limite le mieux les pertes, pour chaque personne.
Les yeux : le syndrome neuro-oculaire
Les longs séjours ont révélé un problème plus inattendu : le syndrome neuro-oculaire associé au vol spatial, ou SANS. Il se manifeste par un gonflement du disque optique, là où le nerf optique rejoint la rétine, par un aplatissement du globe oculaire et par une vision de près qui se dégrade. Selon la NASA, environ 70 % des membres d'équipage en présentent des signes, avec de grandes différences d'une personne à l'autre.
Le phénomène n'apparaît que lors des longs séjours, pas pendant les vols courts de la navette. La remontée des liquides vers la tête en est sans doute une cause, mais pas la seule : on soupçonne aussi le dioxyde de carbone de la cabine, l'inflammation, des facteurs génétiques ou le statut en vitamines B. Des dispositifs qui aspirent les liquides vers le bas du corps sont à l'essai comme contre-mesure.
L'étude des jumeaux
La NASA a profité d'une occasion unique : l'astronaute Scott Kelly a passé près d'un an à bord de la Station, tandis que son frère jumeau Mark, lui aussi astronaute, restait au sol. Dix équipes de recherche ont comparé les deux hommes, et leurs résultats ont été publiés dans la revue Science le 11 avril 2019.
Bilan : de nombreux changements, mais en majorité réversibles. Environ 91,3 % des modifications d'expression des gènes observées sont revenues à la normale après le retour. La dynamique des télomères, les extrémités des chromosomes, a changé pendant le vol et dans les jours suivant l'atterrissage. Les chercheurs ont noté des signes d'inflammation et un épaississement de la paroi de l'artère carotide, une baisse de vitesse et de précision aux tests cognitifs après le retour, mais une réponse normale au vaccin contre la grippe, le premier administré dans l'espace. Une seule paire de jumeaux ne suffit pas à tirer des lois générales, mais l'étude a montré l'intérêt d'un suivi biologique très complet.
Et sur Terre ?
Le vieillissement, la sédentarité et la maladie font perdre de l'os et du muscle, comme l'apesanteur mais plus lentement. Les astronautes sont donc des modèles accélérés de l'ostéoporose et de la fonte musculaire liée à l'âge. Les protocoles d'exercice mis au point pour eux inspirent la rééducation des patients alités. Une expérience menée sur des souris à bord de la Station a montré qu'en bloquant une voie de signalisation qui contrôle la masse musculaire et osseuse, on protégeait les deux tissus ; plusieurs médicaments visant cette voie ont été testés chez l'humain, avec des résultats encore partagés.
Pour un voyage de plusieurs années, l'exercice quotidien ne suffira peut-être pas. D'où l'idée, ancienne mais jamais réalisée à l'échelle humaine, de recréer une pesanteur artificielle par la rotation. Mettre au point cette gravité et les contre-mesures qui protègent l'os, le muscle, le cœur et les yeux sur des décennies est l'objet d'une marche d'Anthropolaris (voir la marche E-LIF-15). Reste à savoir quelle dose de pesanteur suffit : un tiers de celle de la Terre, comme sur Mars, protège-t-il le corps ? Personne ne le sait encore.