Que faut-il retenir de l'étude de la Nasa sur l'organisme de deux jumeaux astronautes ?

Pour étudier au mieux les changements occasionnés par un séjour de longue durée dans l'espace, deux frères jumeaux ont participé à une expérience. 

Les astronautes Mark et Scott Kelly sur une photo récemment diffusée par la Nasa. 
Les astronautes Mark et Scott Kelly sur une photo récemment diffusée par la Nasa.  (ROBERT MARKOWITZ / NASA / AFP)

Qu'est-ce qui se passe quand on reste longtemps dans l'espace ? Mark et Scott Kelly ont participé à une passionnante expérience – la plus complète à ce jour – permettant de mettre en lumière les effets des vols spatiaux sur l'organisme. Pour pouvoir établir une comparaison, l'un des deux est resté sur Terre pendant que l'autre passait un an à bord de la Station spatiale internationale, entre 2015 et 2016. L'intérêt de l'exercice ? " Comme ils sont jumeaux, ils ont essentiellement le même code génétique", explique Andy Feinberg, de l'université Johns-Hopkins.

Les résultats, publiés dans la prestigieuse revue Science (en anglais), vendredi 12 avril, montrent que la plupart des modifications provoquées par un voyage spatial disparaissent peu à peu après le retour sur la planète bleue.

Perte de densité osseuse, effets sur les performances cognitives, altérations de l'expression des gènes... Les chercheurs avaient déjà répertorié de nombreuses répercussions des vols spatiaux, mais les données recueillies étaient jusqu'ici limitées ou partielles. Cette fois-ci, 84 chercheurs issus de 12 universités différentes ont participé à l'étude. Elle est donc particulièrement intéressante, car il s'agit de "l'appréciation la plus complète que nous ayons jamais eue sur la réponse du corps humain à un vol dans l'espace", précise la chercheuse Susan Bailey, de l'université de l'Etat du Colorado.

Voici quelques conséquences d\'un vol spatial sur l\'organisme.
Voici quelques conséquences d'un vol spatial sur l'organisme. (FRANCEINFO / SIPA)

Jusqu'à présent, 559 humains ont déjà été envoyés dans l'espace, mais seuls quatre d'entre eux y ont passé plus d'un an. A l'horizon 2020 ou 2030, un nombre accru d'astronautes pourraient participer à de longues missions, notamment dans la perspective de voyages vers Mars, qui pourraient durer trois ans ?. Avant de partir, il convient donc d'étudier en profondeur les conséquences de telles missions sur l'organisme humain. L'astronaute américain Scott Kelly, âgé aujourd'hui de 55 ans, est donc resté durant toute une année (ou presque, 340 jours) dans la Station spatiale internationale, pendant que son frère Mark Kelly restait sur la terre ferme avec le titre de "référent génétique terrestre".

Si nous voulons envoyer des humains sur la Lune pour un long séjour, ou sur Mars, nous devons mieux comprendre quels seront les effets [sur l'organisme] et nous y préparer.Mark Kelly, astronautesur Twitter

Scott et Mark Kelly ont donc subi une impressionnante batterie de tests. Métabolisme, système cardiovasculaire et immunitaire, vision, ADN... Tout a été passé au peigne fin. Du sang, de l'urine et des échantillons de selles ont aussi été rapportés sur Terre à bord de vaisseaux ravitailleurs.

"Des milliers de changements moléculaires"

Les astronautes évoluent dans un environnement délicat, car ils subissent le confinement, l'isolement et sont exposés à de multiples facteurs de "stress", comme la microgravité, les radiations et le bruit. Les chercheurs ont donc observé attentivement les changements provoqués par leurs environnements respectifs sur leur corps. "Des milliers de changements moléculaires et génétiques surviennent lorsque quelqu'un va dans l'espace", résume Michael Snyder, de l'université de Stanford.

Les chercheurs ont réalisé une batterie de tests sur les deux jumeaux afin de mettre en lumière les multiples changements occasionnés par un vol spatial.
Les chercheurs ont réalisé une batterie de tests sur les deux jumeaux afin de mettre en lumière les multiples changements occasionnés par un vol spatial. (NASA / SCIENCE)

Quelques exemples ? La paroi de l'artère carotide de Scott est devenue plus épaisse pendant toute la durée du vol, un indicateur de potentielles maladies cardiovasculaires ou de risques d'accident vasculaire cérébral (AVC). Rien de tel n'a été observé chez Mike. Scott a également perdu 7% de sa masse corporelle pendant qu'il se trouvait dans l'ISS, tandis que celle de Mark a augmenté de 4% pendant la même période.

Ceux-ci ont également montré que les performances cognitives de Scott avaient décliné à son retour, en termes de vitesse et de justesse. "Ceci pourrait avoir des conséquences sur la sécurité des opérations de la mission, soulignent les auteurs de l'étude. Par exemple, après un atterrissage sur Mars." L'une des solutions serait d'automatiser les procédures opérationnelles lors des missions futures.

Plus inquiétant encore, "de nombreuses voies immunitaires sont significativement modifiées pour tous les types de cellules", y compris le système immunitaire adaptatif, la réponse immunitaire innée et l'immunité à médiation cellulaire. Les jumeaux, par ailleurs, ont été vaccinés contre la grippe, afin de pouvoir observer la réaction de leur système immunitaire, qui s'est avérée identique dans les deux cas.

Retour à la normale quelques mois après le retour

Mais l'une des observations les plus intéressantes a été faite par l'équipe de Susan Bailey. Elle s'est penchée sur les télomères, qui se trouvent à l'extrémité des chromosomes et raccourcissent habituellement avec l'âge, ce qui fait d'eux un marqueur de la vieillesse. Les chercheurs ont été surpris de découvrir une "élongation des télomères" pendant le séjour de Scott dans l'ISS, dont ils n'ont pas réussi à identifier la cause (stress ? radiations ?). Cette découverte "ne peut pas vraiment être vue comme la fontaine de jouvence" ou comme la preuve que les humains pourraient "vivre plus longtemps dans l'espace", a toutefois prévenu Susan Bailey.

La longueur des télomères, d'ailleurs, a "très rapidement" décru après de retour sur Terre de Scott Kelly. C'est d'ailleurs l'enseignement principal de cette étude. "Plus de 90%" des changements observés ont disparu une fois de retour sur Terre, précise Chris Mason, généticien au Weill Cornell Medicine, qui a étudié l'influence de l'espace sur les gènes humains. "Pratiquement tout cela revient à la normale dans les six mois, a-t-il expliqué. C'est rassurant de savoir que lorsque vous rentrez, les choses rentrent globalement dans l'ordre."