Résumé :
Un voyage sur Mars ne mettra peut-être pas le cœur humain à rude épreuve autant que les scientifiques le craignaient autrefois. Une étude montre que les astronautes s’adaptent bien aux mois d’apesanteur. La recherche, publiée aujourd'hui dans Circulation, fournit des preuves encourageantes selon lesquelles les humains peuvent résister aux voyages spatiaux vers Mars et fonctionner normalement dans sa gravité plus faible.
Dans cette étude, les scientifiques ont surveillé les problèmes cardiaques de 13 astronautes qui ont passé environ six mois à bord de la Station spatiale internationale. Les résultats ont montré que même si les vols spatiaux affectent initialement la fonction cardiaque, les astronautes s’adaptent progressivement à l’environnement et que l’exercice quotidien de haute intensité joue un rôle important dans le maintien de la santé cardiovasculaire.
Étant donné que l'apesanteur et le retour à un environnement gravitationnel poseront des défis au corps humain, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) s'inquiète de savoir si le cœur et le système circulatoire des astronautes peuvent s'adapter à l'environnement de microgravité de l'espace sur Mars, où la gravité ne représente qu'environ 38 % de la Terre.
Sur Terre, le cœur doit continuer à pomper le sang contre la gravité, et les muscles doivent supporter le poids corporel ; dans l'espace, ces charges sont considérablement réduites et, avec le temps, les muscles et même le cœur s'atrophient. Mais après être revenu dans l’environnement gravitationnel, le sang sera aspiré vers le bas du corps. Après l’atterrissage, les astronautes ressentent souvent des symptômes tels que des étourdissements, des yeux sombres et même une chute soudaine de la tension artérielle. C'est ce qu'on appelle l'hypotension orthostatique. Cependant, les astronautes de l’étude se sont généralement bien adaptés à leur nouvel environnement gravitationnel, peut-être grâce au programme d’exercices intenses qu’ils ont poursuivi tout au long de la mission.
Dans le cadre du programme « Exercise Countermeasures » de la NASA, les astronautes font de l'exercice jusqu'à deux heures par jour. L'entraînement comprend 30 à 45 minutes d'entraînement d'endurance pour renforcer le système cardiovasculaire et 60 à 75 minutes d'entraînement en résistance pour maintenir la masse et la force musculaire. James Thomas, auteur de l'article et de la Feinberg School of Medicine de l'Université Northwestern, a expliqué : "Dans un environnement en apesanteur, vous pouvez glisser et dire bonjour à vos compagnons d'un simple coup de pied. En raison de la quantité réduite d'exercice, la masse des muscles et du cœur diminuera. Pour lutter contre cela, l'exercice spatial est crucial."
Pour comprendre ce qui arrive au cœur lors d'un vol spatial de longue durée, les chercheurs ont collecté des échocardiogrammes avant, pendant et après la mission de chaque astronaute. Les échographies utilisent des ondes sonores pour générer des images dynamiques du cœur, permettant au personnel médical d'examiner la structure du cœur et de mesurer son efficacité de pompage. Toutes les quelques semaines, les astronautes de la Station spatiale internationale s'analysent mutuellement le cœur et transmettent les enregistrements à la Terre. Les chercheurs ont surveillé les changements dans la fonction cardiaque tout au long de l’étude. Thomas a mené l'étude en collaboration avec Benjamin Levine du Southwestern Medical Center de l'Université du Texas et Michael Bungo de la McGovern Medical School du Health Science Center de l'Université du Texas à Houston.
Les résultats de l'analyse ont montré que le cœur de l'astronaute avait initialement des difficultés à s'adapter à l'environnement spatial. Au cours des deux premières semaines dans l’espace, les chercheurs ont observé une diminution du volume de remplissage cardiaque, du volume systolique et de plusieurs autres mesures de la fonction cardiovasculaire. Le volume de remplissage cardiaque fait référence à la quantité de sang entrant dans le cœur entre les battements cardiaques, tandis que le volume systolique décrit la quantité de sang pompée par le cœur à chaque contraction. Les deux mesures ont chuté au début de la mission, indiquant que le cœur des astronautes pompait temporairement moins de sang à chaque battement.
Mais à mesure que les astronautes restent dans l’espace pendant de plus longues périodes, leur système cardiovasculaire s’adaptera progressivement. Le volume de remplissage cardiaque et le volume systolique se sont progressivement améliorés, pour finalement se rapprocher des niveaux de pré-lancement. Ces résultats suggèrent que le cœur pourrait être plus adaptable à l’apesanteur à long terme que ne le suggéraient les mesures antérieures, surtout si les astronautes maintiennent une activité physique régulière.
Les chercheurs voulaient également répondre à une question essentielle pour les futures missions vers Mars : que se passe-t-il lorsqu'un astronaute qui a passé des mois en apesanteur revient soudainement à la gravité ? Bien que la gravité à la surface de Mars soit beaucoup plus faible que celle sur Terre, le fonctionnement du cœur des astronautes va encore changer après des mois de flottement dans l'espace. Pour recréer de tels effets, les chercheurs ont effectué des tests de gravité martienne simulés après le retour des astronautes sur Terre.
Pendant le test, chaque astronaute s'est incliné vers le haut de 22 degrés par rapport à une position allongée pour permettre au sang de circuler vers le bas du corps afin de simuler l'impact de la gravité de Mars sur le système circulatoire. Les résultats des tests ont été encourageants : après avoir passé environ six mois dans l'espace, le cœur des astronautes fonctionnait aussi bien dans la gravité martienne simulée que lorsqu'ils étaient debout sur Terre avant la mission. Cela suggère que les astronautes qui maintiennent leur forme cardiovasculaire pendant les vols spatiaux pourraient être capables de s'adapter à la gravité plus faible de Mars sans rencontrer de problèmes cardiovasculaires majeurs.
Bien que l'étude porte sur un petit échantillon et utilise des simulations plutôt que des scénarios réels d'atterrissage sur Mars, elle fournit néanmoins des preuves précieuses pour la planification de futures missions. "Sur la base de nos découvertes, il est désormais raisonnable de croire que les humains peuvent voler vers Mars, atterrir avec succès sur Mars et effectuer des travaux à la surface de Mars." dit Thomas. (Hou Huijing)
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https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.125.078665
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