Une recherche de la NASA révèle ce qui arrive au corps humain dans l’espace

Les résultats de l’étude historique Twins de la NASA révèlent des données intéressantes, surprenantes et rassurantes sur la façon dont un corps humain dans l’espace s’est adapté à cet environnement extrême

Les résultats ont été publiés dans Science, que vous pouvez lire ici.

L’étude sur les jumeaux fournit la première vue biomoléculaire intégrée sur la façon dont le corps humain répond à l’environnement des vols spatiaux, et sert de tremplin génomique pour mieux comprendre comment maintenir la santé de l’équipage pendant les expéditions humaines vers la Lune et Mars.

Les astronautes retraités de la NASA Scott Kelly et son frère jumeau identique Mark, ont participé à l’enquête, menée par le programme de recherche humaine de la NASA. Mark a fourni une base de référence pour l’observation sur Terre, et Scott a fourni un cas d’essai comparable pendant les 340 jours qu’il a passés dans l’espace à bord de la Station spatiale internationale pour les expéditions 43, 44, 45 et 46. Scott Kelly est devenu le premier astronaute américain à passer près d’un an dans l’espace.

J.D. Polk, chef de la santé et du service médical au siège de la NASA a déclaré :

« L’étude sur les jumeaux a constitué une étape importante vers la compréhension de l’épigénétique et de l’expression des gènes dans les vols spatiaux humains.

« Grâce aux frères jumeaux et à un cadre de chercheurs qui ont travaillé ensemble sans relâche, les précieuses données recueillies dans le cadre de l’étude Twins ont contribué à éclairer la nécessité d’une médecine personnalisée et son rôle dans le maintien de la santé des astronautes pendant l’exploration de l’espace lointain, alors que la NASA avance vers la Lune et se dirige vers Mars. »

Les résultats clés de l’étude Twins de la NASA comprennent des constatations liées aux changements d’expression génétique, à la réponse du système immunitaire et à la dynamique des télomères. D’autres changements notés dans le document intégré incluent des chromosomes brisés se réarrangeant dans des inversions chromosomiques, et un changement dans la fonction cognitive. De nombreux résultats sont cohérents avec les données recueillies dans des études antérieures, et d’autres recherches en cours.

Les télomères des globules blancs de Scott, qui sont des biomarqueurs du vieillissement à l’extrémité des chromosomes, étaient de manière inattendue plus longs dans l’espace puis plus courts après son retour sur Terre, la longueur moyenne des télomères revenant à la normale six mois plus tard. En revanche, les télomères de son frère sont restés stables pendant toute la période. Parce que les télomères sont importants pour la stabilité génomique cellulaire, des études supplémentaires sur la dynamique des télomères sont prévues pour les futures missions d’un an afin de voir si les résultats sont reproductibles pour les missions de longue durée.

Un deuxième résultat clé est que le système immunitaire de Scott a réagi de manière appropriée dans l’espace. Par exemple, le vaccin contre la grippe administré dans l’espace a fonctionné exactement comme il le fait sur Terre. Un système immunitaire pleinement fonctionnel pendant les missions spatiales de longue durée est essentiel pour protéger la santé des astronautes contre les microbes opportunistes présents dans l’environnement du vaisseau spatial.

Une troisième constatation importante est la variabilité de l’expression génétique, qui reflète la façon dont un corps réagit à son environnement et qui permettra de savoir comment l’expression génétique est liée aux risques pour la santé associés aux vols spatiaux. Pendant son séjour dans l’espace, les chercheurs ont observé des changements dans l’expression des gènes de Scott, la majorité revenant à la normale après six mois sur Terre.

Toutefois, un petit pourcentage de gènes liés au système immunitaire et à la réparation de l’ADN n’est pas revenu à la ligne de base après son retour sur Terre. De plus, les résultats ont permis d’identifier des gènes clés à cibler pour les utiliser dans la surveillance de la santé des futurs astronautes et potentiellement pour développer des contre-mesures personnalisées.

Jennifer Fogarty, scientifique en chef du programme de recherche humaine au Johnson Space Center de la NASA à Houston a déclaré :

« Un certain nombre de changements physiologiques et cellulaires ont lieu pendant les vols spatiaux.

« Nous n’avons fait qu’effleurer la surface des connaissances sur le corps dans l’espace. L’étude sur les jumeaux nous a donné la première vue moléculaire intégrée des changements génétiques, et a démontré comment un corps humain s’adapte et reste robuste et résilient même après avoir passé près d’un an à bord de la Station spatiale internationale. Les données capturées à partir d’enquêtes intégrées comme l’étude des jumeaux de la NASA seront explorées pendant des années. »

Partie intégrante de la mission record d’un an, l’étude des jumeaux de la NASA a incorporé 10 enquêtes pour faire progresser la mission de la NASA et bénéficier à l’ensemble de l’humanité. Scott a participé à un certain nombre d’études biomédicales, notamment des recherches sur la façon dont le corps humain s’adapte aux dangers connus, tels que l’apesanteur et les radiations spatiales.

Pendant ce temps, Mark a participé à des études parallèles sur Terre pour aider les scientifiques à comparer les effets de l’espace sur un corps jusqu’au niveau cellulaire. Les résultats représentent 27 mois de collecte de données.

L’étude Twins a permis d’établir un cadre de recherche collaborative qui sert de modèle pour les futures recherches biomédicales. Les principaux chercheurs de la NASA et des universités de recherche de tout le pays ont initié un partage sans précédent des données et des découvertes.

Avec le soutien de 84 chercheurs répartis sur 12 sites dans huit États, les données de cette étude complexe ont été canalisées en une seule étude inclusive, fournissant la vue moléculaire la plus complète et la plus intégrée à ce jour de la façon dont un humain réagit à l’environnement des vols spatiaux.

Bien que significatif, il est difficile de tirer des conclusions pour tous les humains ou les futurs astronautes à partir d’un seul sujet de test dans l’environnement des vols spatiaux.

Craig Kundrot, directeur de la division de recherche et d’application sur la vie spatiale et les sciences physiques au siège de la NASA a déclaré :

« A notre connaissance, cette équipe a mené une étude sans précédent par sa portée à travers les niveaux de la biologie humaine : des analyses moléculaires des cellules humaines et du microbiome à la physiologie humaine jusqu’à la cognition.

« Cet article est le premier rapport de cette étude hautement intégrée qui a commencé il y a cinq ans lorsque les chercheurs se sont réunis pour la première fois. Nous attendons avec impatience la publication d’analyses supplémentaires et d’études de suivi avec les futurs membres d’équipage, alors que nous continuons à améliorer notre capacité à vivre et à travailler dans l’espace et à nous aventurer vers la Lune et sur Mars. »

Les aspects uniques de l’étude des jumeaux ont créé l’opportunité d’une recherche génomique innovante, propulsant la NASA dans un domaine de recherche sur les voyages spatiaux impliquant un champ d’étude connu sous le nom de « omique », qui intègre de multiples disciplines biologiques. Les effets à long terme de la recherche, comme l’enquête en cours sur les télomères, continueront d’être étudiés.

La NASA dispose d’un processus d’entraînement rigoureux pour préparer les astronautes à leurs missions, y compris un mode de vie et un régime de travail minutieusement planifiés pendant leur séjour dans l’espace, et un excellent programme de réhabilitation et de reconditionnement à leur retour sur Terre.

Grâce à ces mesures et aux astronautes qui les accomplissent avec ténacité, le corps humain reste robuste et résilient même après avoir passé un an dans l’espace.