Des simulations avec des modèles animaux destinés à refléter l'exposition aux rayonnements cosmiques galactiques des astronautes soulèvent des drapeaux rouges pour les enquêteurs du Georgetown University Medical Center (GUMC) sur la santé des astronautes lors de longs voyages, comme vers Mars.

Leur étude la plus récente, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), suggère que le bombardement de l'espace lointain par le rayonnement cosmique galactique (GCR) pourrait endommager considérablement les tissus gastro-intestinaux (GI) entraînant des altérations fonctionnelles à long terme. L'étude soulève également des inquiétudes quant au risque élevé de développement de tumeurs dans l'estomac et le côlon.

Leurs travaux antérieurs ont mis en évidence une altération potentielle des tissus cérébraux ainsi qu'un vieillissement accéléré lors de longs voyages spatiaux en raison de l'effet d'ions lourds énergétiques, qui n'affectent pas les Terriens en raison de la magnétosphère mondiale protectrice.

"Les ions lourds tels que le fer et le silicium sont dommageables en raison de leur masse plus importante par rapport aux photons sans masse tels que les rayons X et les rayons gamma (γ) répandus sur Terre ainsi que les protons de faible masse dans l'espace, " dit le chercheur principal de l'étude, Kamal Datta, MARYLAND, professeur agrégé au Département de biochimie et chef de projet du NASA Specialized Center of Research (NSCOR) au GUMC.

"Avec la technologie de blindage actuelle, il est difficile de protéger les astronautes des effets néfastes des rayonnements d'ions lourds. Bien qu'il puisse exister un moyen d'utiliser des médicaments pour contrer ces effets, aucun agent de ce type n'a encore été développé, " dit Datta, également membre du Georgetown Lombardi Comprehensive Cancer Center. « Lors de courts trajets, comme les fois où les astronautes se sont rendus sur la Lune, ne peut pas les exposer à ce niveau de dommages, la vraie préoccupation est la blessure durable d'un long voyage comme un Mars ou d'autres missions dans l'espace lointain qui seraient beaucoup plus longues ", dit-il.

Le tractus gastro-intestinal est un tissu auto-renouvelant avec une division/prolifération cellulaire continue, disent les chercheurs. La couche muqueuse (supérieure) de cellules est remplacée tous les trois à cinq jours par une migration coordonnée de nouvelles cellules du fond d'une structure en forme de flacon appelée crypte vers la lumière de l'intestin. "Toute perturbation de ce mécanisme de remplacement entraîne un dysfonctionnement des processus physiologiques tels que l'absorption des nutriments et déclenche des processus pathologiques tels que le cancer, " dit Albert Fornace Jr., co-auteur de Georgetown, MARYLAND, directeur du NSCOR.

Pour étudier l'effet des ions lourds sur le tractus gastro-intestinal, les scientifiques ont utilisé l'intestin grêle de souris comme système modèle. Des souris ont été exposées à une faible dose de rayonnement de fer au NASA Space Radiation Laboratory (NSRL) du Brookhaven National Laboratory à Long Island, New York, et les animaux ont ensuite été examinés à Georgetown.

Les chercheurs ont comparé le groupe de souris ayant reçu des ions lourds à des souris exposées aux rayons gamma, comparables aux rayons X, et à un tiers, groupe témoin non exposé. Les scientifiques ont découvert que les cellules intestinales du groupe des ions lourds n'absorbaient pas suffisamment les nutriments et qu'elles formaient des polypes cancéreux.

En outre, il y avait des preuves que le rayonnement du fer induisait des dommages à l'ADN qui augmentaient le nombre de cellules sénescentes. Les cellules sénescentes sont incapables de se diviser normalement, mais elles ne sont pas « silencieuses, " dit Datta.

"Ils génèrent un stress oxydatif et des molécules inflammatoires qui induisent plus de dommages. Cela a grandement affecté la migration des cellules nécessaires pour remplacer la muqueuse intestinale qui a ralenti le fonctionnement du GI, " il dit.

Même si une dose très faible a été délivrée sur l'équivalent d'une période de plusieurs mois dans l'espace lointain, les effets du rayonnement d'ions lourds semblaient permanents, dit Fornace.

"Nous avons documenté les effets du rayonnement de l'espace lointain sur certains organes vitaux, mais nous pensons que des réactions similaires aux dommages peuvent se produire dans de nombreux organes, " dit Datta. " Il est important de comprendre ces effets à l'avance afin que nous puissions faire tout notre possible pour protéger nos futurs voyageurs spatiaux. "