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Une expédition humaine dans l’espace représente un véritable défi, mais que se passe-t-il lorsque l’on y passe plus d’un an ? Le record du plus long séjour en orbite s’élève à 437 jours. Bien que ce chiffre soit impressionnant, rester longtemps dans l’espace peut transformer le corps des astronautes de façon inattendue, modifiant leurs muscles, leur cerveau, et même la flore intestinale.
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Le 5 juin 2024, les astronautes Sunita Williams et Butch Wilmore se sont envolés pour une mission de huit jours dans l’espace.
Alors qu'ils voyageaient à bord du Boeing Starliner en direction de la Station spatiale internationale (ISS), des problèmes techniques sont survenus, notamment des fuites d'hélium, indispensable pour acheminer le carburant vers le système de propulsion. En plus de cela, plusieurs propulseurs ont rencontré des dysfonctionnements.
Ces incidents ont laissé les deux astronautes bloqués à bord de l'ISS. La NASA a décidé de rapatrier Sunita Williams et Butch Wilmore sur Terre en février 2025, à bord d’une capsule SpaceX Crew Dragon. Mais quels effets un séjour aussi prolongé en orbite peut-il avoir sur leur corps ?
En l'absence de la gravité qui tire en permanence sur nos membres, la masse musculaire et osseuse se dégrade rapidement dans l'espace. Les muscles les plus impactés sont ceux qui maintiennent la posture, notamment dans le dos, le cou, les mollets et les quadriceps. En microgravité, ils n'ont plus besoin de fournir autant d'efforts qu'au sol, ce qui entraîne leur affaiblissement.
Après seulement deux semaines, la masse musculaire peut chuter de 20 %. Sur des missions plus longues, entre trois et six mois, cette diminution peut aller jusqu'à 30 %.
Pour des raisons similaires, les os des astronautes perdent également en densité. En moyenne, ils perdent entre 1 et 2 % de leur masse osseuse chaque mois passé dans l'espace. Cette perte peut aller jusqu'à 10 % en seulement six mois. À titre de comparaison, sur Terre, les hommes et femmes âgés perdent entre 0,5 et 1 % de leur masse osseuse sur une année entière.
Cela accroît le risque de fractures et prolonge le temps de guérison. Il peut s'écouler jusqu'à quatre ans avant que la masse osseuse ne revienne à son état normal après un retour sur Terre.
Afin de prévenir ces effets, les astronautes s'entraînent quotidiennement pendant 2h30 à bord de l'ISS. Leur programme inclut des exercices comme des squats, des soulevés de terre, des tractions et des développés couchés. Ils prennent également des suppléments alimentaires pour préserver au mieux la santé de leurs os.
Cependant, une étude récente a montré que ce programme d'exercices ne suffisait pas à prévenir la perte de masse et de fonction musculaires. Il a été conseillé d'augmenter les charges lors des exercices de résistance et d'introduire des intervalles de séances d'entraînement à haute intensité après ces résultats.
Bien que le poids n'ait que peu d'importance en apesanteur, maintenir un poids sain reste un véritable défi en mission spatiale.
Les astronautes ont accès à une gamme variée d'aliments nutritifs, y compris plus récemment des feuilles de salade cultivées à bord de la station spatiale. Cependant, même avec cette diversité, l'alimentation peut encore affecter leur organisme.
L'astronaute de la NASA Scott Kelly (en photo) a pris part à une étude approfondie sur les effets des vols spatiaux prolongés après avoir passé 340 jours à bord de l'ISS. Par rapport à son frère jumeau resté sur Terre, Kelly a perdu 7 % de sa masse corporelle durant son séjour en orbite.
Sur Terre, la gravité pousse le sang vers le bas. C'est grâce au travail du cœur qu'il remonte vers le haut du corps. Dans l'espace, bien que le corps s'adapte partiellement, ce mécanisme est bouleversé, entraînant une accumulation de sang plus importante dans la tête.
Une partie du sang peut s'accumuler à l'arrière de l'œil et autour du nerf optique, provoquant un œdème. Cela peut entraîner des troubles de la vision, comme une diminution de l'acuité visuelle et des modifications structurelles de l'œil.
Ces altérations peuvent survenir dès les deux premières semaines dans l'espace, et le risque augmente au fil du temps passé en orbite.
Certaines de ces altérations de la vision s'estompent environ un an après le retour des astronautes sur Terre, mais d'autres peuvent être irréversibles.
Après son séjour à bord de l'ISS, les performances cognitives de Scott Kelly se sont révélées relativement similaires à celles de son frère resté sur Terre.
Cependant, les chercheurs ont observé que la rapidité et la précision de Scott Kelly en termes de performances cognitives ont diminué pendant environ six mois après son retour sur Terre, probablement en raison de la réadaptation de son cerveau à la gravité terrestre et à son mode de vie au quotidien.
Une étude menée sur un cosmonaute russe, qui a passé 169 jours à bord de l'ISS en 2014, a également révélé des modifications dans le cerveau. Elle a mis en évidence des changements dans les niveaux de connectivité neuronale dans les zones du cerveau liées à la fonction motrice, ainsi que dans le système vestibulaire.
L'un des éléments essentiels à une bonne santé est la diversité des micro-organismes qui habitent notre corps, à l'intérieur comme à l'extérieur. Le microbiote intestinal joue un rôle clé dans la digestion, influence les niveaux d'inflammation et peut même modifier le fonctionnement de notre cerveau.
Les chercheurs qui ont examiné Scott Kelly après son voyage ont observé des changements significatifs dans son microbiote intestinal. Plusieurs facteurs pourraient en être la cause, notamment l'exposition aux radiations, l'utilisation d'eau recyclée et les variations de son activité physique.
À son retour de l'ISS, Scott Kelly a présenté une sensibilité accrue de la peau et a souffert d'une éruption cutanée pendant environ six jours.
Les chercheurs ont émis l'hypothèse qu'un manque de stimulation cutanée pendant la mission pourrait être à l'origine de ces problèmes de peau.
Les télomères, situés à l'extrémité des chromosomes, protègent nos gènes. Ces télomères se raccourcissent normalement avec l'âge. Pourtant, les études menées sur Scott Kelly ainsi que sur d'autres astronautes ont révélé que les voyages spatiaux semblent influencer la longueur de ces télomères.
L'une des causes possibles de ces modifications pourrait être l'exposition au mélange complexe de radiations présent dans l'espace.
Des modifications de l'expression génique ont également été observées, un mécanisme qui permet de lire l'ADN pour fabriquer les protéines dans les cellules. Certaines de ces altérations sont liées à la réponse du corps aux dommages subis par l'ADN, à la formation osseuse, ainsi qu'à la réaction du système immunitaire face au stress. Toutefois, la plupart de ces changements étaient revenus à la normale dans les six mois suivant le retour de Scott Kelly sur Terre.
Scott Kelly a reçu plusieurs vaccins avant, pendant et après son voyage dans l'espace, et son système immunitaire a réagi de manière tout à fait normale.
Toutefois, les recherches ont révélé que les astronautes connaissent une baisse de leur taux de globules blancs, en grande partie à cause des radiations auxquelles ils sont exposés lors de leur séjour en orbite.
Sources: (BBC) (NASA) (Washington Post)
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