La NASA s'est engagée à envoyer des humains sur Mars d'ici les années 2030. Il s'agit d'un objectif ambitieux lorsque vous pensez qu'un aller-retour typique durera entre trois et six mois et que les équipages devront rester sur la planète rouge jusqu'à deux ans avant que l'alignement planétaire ne permette le voyage de retour. Cela signifie que les astronautes doivent vivre en (micro)gravité réduite pendant environ trois ans – bien au-delà du record actuel de 438 jours continus dans l'espace détenu par le cosmonaute russe Valery Polyakov.

Aux premiers temps des voyages spatiaux, les scientifiques ont travaillé dur pour comprendre comment surmonter la force de gravité afin qu'une fusée puisse se catapulter sans être attirée par la Terre afin de faire atterrir des humains sur la Lune. Aujourd'hui, la gravité reste au sommet de l'agenda scientifique, mais cette fois, nous nous intéressons davantage à la façon dont la gravité réduite affecte la santé des astronautes, en particulier leur cerveau. Après tout, nous avons évolué pour exister dans la gravité terrestre (1 g), pas dans l'apesanteur de l'espace (0 g) ou la microgravité de Mars (0,3 g).

Alors, comment le cerveau humain gère-t-il exactement la microgravité ? Pauvrement, en un mot - bien que les informations à ce sujet soient limitées. C'est surprenant, puisque nous savons que les visages des astronautes deviennent rouges et gonflés pendant l'apesanteur - un phénomène affectueusement connu sous le nom d'"effet Charlie Brown", ou "syndrome des pattes d'oiseau à tête gonflée". Cela est dû au liquide composé principalement de sang (cellules et plasma) et de liquide céphalo-rachidien se déplaçant vers la tête, les obligeant à avoir rond, visages gonflés et jambes plus fines.

Ces déplacements de fluides sont également associés au mal des transports de l'espace, maux de tête et nausées. Ils ont aussi, plus récemment, a été liée à une vision floue en raison d'une accumulation de pression à mesure que le flux sanguin augmente et que le cerveau flotte vers le haut à l'intérieur du crâne - une condition appelée déficience visuelle et syndrome de pression intracrânienne. Même si la NASA considère ce syndrome comme le principal risque pour la santé de toute mission vers Mars, déterminer ce qui la cause et - une question encore plus difficile - comment l'empêcher, reste encore un mystère.

Alors, où ma recherche s'inscrit-elle dans cela? Bien, Je pense que certaines parties du cerveau finissent par recevoir beaucoup trop de sang parce que l'oxyde nitrique - une molécule invisible qui flotte généralement dans la circulation sanguine - s'accumule dans la circulation sanguine. Cela détend les artères qui alimentent le cerveau en sang, pour qu'ils s'ouvrent trop. En raison de cette augmentation incessante du flux sanguin, la barrière hémato-encéphalique – « l'amortisseur » du cerveau – peut être dépassée. Cela permet à l'eau de s'accumuler lentement (une condition appelée œdème), provoquant un gonflement du cerveau et une augmentation de la pression qui peut également être aggravée en raison des limites de sa capacité de drainage.

Pensez-y comme une rivière débordant de ses rives. Le résultat final est qu'il n'y a pas assez d'oxygène dans les parties du cerveau assez rapidement. C'est un gros problème qui pourrait expliquer pourquoi une vision floue se produit, ainsi que des effets sur d'autres compétences, y compris l'agilité cognitive des astronautes (comment ils pensent, concentrer, raisonner et bouger).

Un voyage dans la 'comète vomie'

Pour déterminer si mon idée était juste, nous devions le tester. Mais plutôt que de demander à la NASA un voyage sur la lune, nous avons échappé aux liens de la gravité terrestre en simulant l'apesanteur dans un avion spécial surnommé la « comète vomi ».

En grimpant puis en plongeant dans les airs, cet avion effectue jusqu'à 30 de ces "paraboles" en un seul vol pour simuler la sensation d'apesanteur. Ils ne durent que 30 secondes et je dois admettre, c'est très addictif et vous obtenez vraiment un visage gonflé !

Avec tous les équipements solidement fixés, nous avons pris des mesures auprès de huit volontaires qui ont effectué un seul vol par jour pendant quatre jours. Nous avons mesuré le flux sanguin dans différentes artères qui alimentent le cerveau à l'aide d'un écho-doppler portable, qui fonctionne en faisant rebondir des ondes sonores à haute fréquence sur les globules rouges circulants. Nous avons également mesuré les niveaux d'oxyde nitrique dans des échantillons de sang prélevés dans la veine de l'avant-bras, ainsi que d'autres molécules invisibles qui comprenaient des radicaux libres et des protéines spécifiques au cerveau (qui reflètent des dommages structurels au cerveau) qui pourraient nous dire si la barrière hémato-encéphalique a été forcée.

Nos premières constatations ont confirmé ce que nous attendions. Les niveaux d'oxyde nitrique ont augmenté à la suite d'épisodes répétés d'apesanteur, et cela a coïncidé avec une augmentation du flux sanguin, en particulier par les artères qui alimentent l'arrière du cerveau. Cela a forcé la barrière hémato-encéphalique ouverte, bien qu'il n'y ait eu aucune preuve de lésions cérébrales structurelles.

Nous prévoyons maintenant de suivre ces études avec des évaluations plus détaillées des changements de sang et de liquide dans le cerveau en utilisant des techniques d'imagerie telles que la résonance magnétique pour confirmer nos résultats. Nous allons également explorer les effets des contre-mesures telles que les pantalons d'aspiration en caoutchouc - qui créent une pression négative dans la moitié inférieure du corps avec l'idée qu'ils peuvent aider à "sucer" le sang du cerveau de l'astronaute - ainsi que les médicaments pour contrer l'augmentation de l'oxyde nitrique. Mais ces découvertes n'amélioreront pas seulement les voyages dans l'espace - elles peuvent également fournir des informations précieuses sur les raisons pour lesquelles la «gravité» de l'exercice est un bon médicament pour le cerveau et comment elle peut protéger contre la démence et les accidents vasculaires cérébraux plus tard dans la vie.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.