Les astronautes dans l'espace: qu'arrive-t-il à votre cerveau à l'apesanteur?

La NASA s'est engagée à envoyer des êtres humains sur Mars d'ici 2030. Il s'agit d'un objectif ambitieux lorsque vous pensez qu'un aller-retour typique durera entre trois et six mois et que les équipages devront rester sur la planète rouge jusqu'à deux ans avant que l'alignement planétaire ne permette le retour. Cela signifie que les astronautes doivent vivre dans une gravité (microscopique) réduite pendant environ trois ans - bien au-delà du record actuel de 438 jours consécutifs dans l'espace détenus par le cosmonaute russe Valery Polyakov.

Au début des voyages dans l’espace, les scientifiques ont travaillé sans relâche pour trouver une façon de surmonter la force de gravité afin qu’une fusée puisse se catapulter à l’abri de la traction de la Terre afin de poser les humains sur la Lune. Aujourd’hui, la gravité reste l’une des priorités de la science, mais nous nous intéressons cette fois 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).

Alors, comment le cerveau humain gère-t-il la microgravité? Mal, en un mot - bien que les informations à ce sujet soient limitées. Ceci est surprenant, car nous connaissons le visage des astronautes qui rougit et gonfle en apesanteur - un phénomène affectueusement appelé «effet Charlie Brown» ou «syndrome des jambes d’un oiseau à la tête bouffie». Cela est dû à un fluide constitué principalement de sang (cellules et plasma) et le liquide céphalo-rachidien se déplaçant vers la tête, ce qui leur donne des visages arrondis et gonflés et des jambes plus minces.

Ces changements de fluide sont également associés au mal des transports, aux maux de tête et aux nausées. Plus récemment, ils ont également été associés à une vision floue due à une accumulation de pression lorsque le flux sanguin augmente et que le cerveau flotte vers le haut à l'intérieur du crâne - une condition appelée déficience visuelle et syndrome de pression intracrânienne. Même si la NASA considère ce syndrome comme le principal risque pour la santé de toute mission sur Mars, il reste encore mystérieux de déterminer la cause de ce syndrome et, encore plus difficile, de savoir comment le prévenir.

Où en est ma recherche? Eh bien, je pense que certaines parties du cerveau finissent par recevoir beaucoup trop de sang car l'oxyde nitrique - une molécule invisible flottant généralement dans le sang - s'accumule dans le sang. Cela détend les artères qui alimentent le cerveau en sang, de sorte qu'elles s'ouvrent trop. À la suite de cette augmentation incessante du flux sanguin, la barrière hémato-encéphalique - «l’amortisseur» du cerveau - peut être dépassée. Cela permet à l'eau de s'accumuler lentement (un œdème), ce qui provoque un gonflement du cerveau et une augmentation de la pression qui peut également être aggravée en raison de la capacité limitée de drainage.

Pensez-y comme une rivière qui déborde de ses rives. Le résultat final est que pas assez d'oxygène arrive aux parties du cerveau assez rapidement. C’est un gros problème qui pourrait expliquer pourquoi la vision est floue, ainsi que des effets sur d’autres compétences, notamment l’agilité cognitive des astronautes (comment ils pensent, se concentrent, raisonnent et bougent).

Un voyage dans la «comète à vomir»

Pour déterminer si mon idée était correcte, nous devions la tester. Mais plutôt que de demander à la NASA de nous rendre sur la Lune, nous avons échappé aux contraintes de la gravité terrestre en simulant l’apesanteur dans un avion spécial surnommé la "comète à vomir".

En montant puis en plongeant dans les airs, cet avion effectue jusqu'à 30 de ces «paraboles» en un seul vol pour simuler la sensation d'apesanteur. Ils ne durent que 30 secondes, et je dois admettre que c’est très addictif et que vous avez vraiment un visage bouffi!

Tous les équipements étant solidement fixés, nous avons pris les mesures de huit volontaires qui ont effectué un seul vol tous les jours pendant quatre jours. Nous avons mesuré le débit sanguin dans différentes artères alimentant le cerveau en utilisant un ultrason portable doppler, qui fonctionne en faisant rebondir les ondes sonores à haute fréquence des globules rouges en circulation. Nous avons également mesuré les niveaux d'oxyde nitrique dans des échantillons de sang prélevés dans la veine de l'avant-bras, ainsi que dans d'autres molécules invisibles comprenant des radicaux libres et des protéines spécifiques du cerveau (reflétant des dommages structurels au cerveau) qui pourraient nous indiquer si la barrière hémato-encéphalique a été forcé ouvert.

Nos premiers résultats ont confirmé ce que nous avions anticipé. 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 qui alimentent l'arrière du cerveau. Cela a forcé l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique, même s'il n'y avait aucune preuve de lésion cérébrale structurelle.

Nous prévoyons maintenant de poursuivre ces études avec des évaluations plus détaillées des déplacements du sang et des liquides dans le cerveau en utilisant des techniques d’imagerie telles que la résonance magnétique pour confirmer nos résultats. Nous allons également explorer les effets des contre-mesures telles que les pantalons en caoutchouc - qui créent une pression négative dans la partie inférieure du corps avec l'idée qu'ils peuvent aider à «aspirer» le sang du cerveau de l'astronaute - ainsi que des médicaments. pour contrer l'augmentation de l'oxyde nitrique. Mais ces découvertes n’amélioreront pas seulement les voyages dans l’espace - elles peuvent également fournir des informations précieuses sur les raisons pour lesquelles la «gravité» de l’exercice est un bon remède pour le cerveau et sur la manière dont il peut protéger contre la démence et les accidents vasculaires cérébraux plus tard dans la vie.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation de Damian Bailey. Lisez l'article original ici.