Parmi les nombreuses fonctions remplies par les muscles squelettiques, une importante est le maintien de notre posture. S'il n'y avait pas ces muscles, l'attraction gravitationnelle de la Terre pourrait nous empêcher de nous tenir debout et de marcher. Le groupe de muscles - principalement présents dans nos membres, notre dos et notre cou - qui sont responsables du maintien de notre posture et nous permettent de nous déplacer contre la force de gravité sont à juste titre appelés muscles "anti-gravité".

Mais qu'arrive-t-il à ces muscles lorsqu'il n'y a pas de gravité (ou un "déchargement" de force gravitationnelle) contre laquelle ils peuvent travailler ? La question peut sembler ridicule à certains, mais pas à un astronaute à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Dans l'espace extra-atmosphérique, où la gravité est minime, nos muscles (en particulier les anti-gravitationnels) ne sont pas autant sollicités, ce qui peut entraîner leur atrophie et des modifications de leur structure et de leurs propriétés. En fait, les muscles du mollet humain sont connus pour diminuer de volume lors d'un vol dans l'espace.

Alors, comment les astronautes peuvent-ils éviter ces problèmes neuromusculaires ?

Une équipe de chercheurs japonais dirigée par le Dr Yoshinobu Ohira de l'Université Doshisha, au Japon, a entrepris de trouver la réponse. Ils ont étudié les réponses des propriétés neuromusculaires à la décharge gravitationnelle et ont produit des informations basées sur la recherche sur la façon dont les astronautes peuvent éviter les problèmes neuromusculaires lors d'un vol spatial prolongé. Cet avis a été publié dans Neuroscience &Biobehavioral Reviews en mai 2022.

L'équipe a examiné comment les propriétés morphologiques, fonctionnelles et métaboliques du système neuromusculaire répondent à des activités anti-gravitationnelles réduites. Ils ont d'abord examiné des modèles de simulation humains et rongeurs et ont également vu comment l'activité des motoneurones afférents et efférents régulait les propriétés neuromusculaires. Leur examen suggère que l'activité neuronale afférente (qui implique les signaux envoyés par le muscle squelettique au système nerveux central pendant l'activité musculaire) joue un rôle clé dans la régulation des propriétés musculaires et de l'activité cérébrale.

L'inhibition des activités musculaires anti-gravitationnelles entraîne un remodelage des sarcomères (qui sont l'unité structurelle des muscles), entraînant une diminution de leur nombre, entraînant en outre une diminution du développement de la force conduisant finalement à une atrophie musculaire. On observe également une réduction de l'amplitude des électromyogrammes dans les muscles anti-gravitationnels, à savoir le soléaire et le long adducteur. Cela indique que l'exposition à des environnements de faible gravité affecte non seulement les muscles mais aussi les nerfs.

La décharge gravitationnelle entraîne une détérioration du contrôle moteur, considérée comme une coordination altérée des muscles antagonistes et une mécanique altérée. Des difficultés à marcher ont également été observées chez les équipages après un vol spatial, bien qu'ils aient fait de l'exercice régulièrement sur l'ISS. Les astronautes à bord de l'ISS doivent utiliser des tapis roulants, des vélos ergomètres et des équipements d'entraînement en résistance pour contrer l'effet de la gravité réduite sur le système neuromusculaire et protéger leur santé physique. Cependant, ces contre-mesures basées sur l'exercice ne sont pas toujours efficaces pour prévenir certains changements neuromusculaires indésirables.

Des défis supplémentaires surviennent lorsque les astronautes sont exposés à un environnement de microgravité pendant six mois ou plus, par exemple, sur leur chemin vers ou depuis la planète Mars. Cette revue a donc des implications majeures dans le domaine de la recherche spatiale, avec un accent particulier sur le bien-être des astronautes (dont les recommandations sont mentionnées par les auteurs).

Les modifications des propriétés musculaires dues à la décharge gravitationnelle peuvent être liées à une diminution de l'activité neuronale, ainsi qu'au stress mécanique dépendant de la contraction et/ou de l'étirement. La stimulation adéquate du muscle soléaire semble réduire les risques d'atrophie. Ainsi, pendant l'exercice, les astronautes doivent marcher ou courir lentement avec un atterrissage par frappe arrière (l'utilisation d'un cordon élastique aiderait également). Des étirements passifs périodiques du soléaire semblent également efficaces. Ainsi, les informations d'un point de vue unique, comme discuté dans cette revue, peuvent jouer un rôle important dans le développement de contre-mesures appropriées contre les problèmes neuromusculaires pour les futures missions d'exploration spatiale humaine de longue durée. + Explorer plus loin

Les vers de microgravité aident à résoudre les problèmes musculaires des astronautes