La microgravité affaiblit à la fois les os et les muscles. Les effets sont interconnectés, puisque l'affaiblissement du muscle accélère l'affaiblissement de l'os. Cela peut laisser des astronautes avec une perte musculaire et osseuse à long terme. Comprendre - et, espérons, combattre - les effets de la microgravité sur les os et les muscles des astronautes représente un défi crucial pour le voyage spatial.
Force musculaire
La microgravité affaiblit les muscles de plusieurs façons, qui ont été explorées dans une étude réalisée en 2003 par l'Université d'Udine en Italie. Après environ 240 jours dans l'espace, la force totale des astronautes chute à environ 70% de leur force de départ. Les muscles humains ont deux types de fibres musculaires, qui sont affectées légèrement différemment, bien que les deux s'affaiblissent. Les fibres à contraction lente s'affaiblissent à peu près au même rythme que la force totale. Cependant, les fibres musculaires à contraction rapide s'atrophient encore plus rapidement, et après environ six mois ont environ 45 pour cent de leur force de départ. Cela laisse les muscles des astronautes grandement affaiblis. Curieusement, la perte musculaire semble se produire le plus radicalement dans le haut du corps, tandis que la perte osseuse a tendance à causer les effets les plus graves dans le bas du corps.
La microgravité entraîne l'ostéopénie, la perte de la densité osseuse, une condition liée à l'ostéoporose. En fait, selon le Dr Jay Shapiro, chef d'équipe pour les études osseuses à l'Institut national de recherche biomédicale spatiale, «l'ampleur de ce problème a conduit la NASA à considérer la perte osseuse comme un risque inhérent aux vols spatiaux prolongés. Une composante majeure de ce problème provient de l'activité au niveau cellulaire. Dans des conditions normales, un ensemble de cellules appelées ostéoclastes casse les os tandis qu'un autre type de cellule osseuse, les ostéoblastes, crée de nouveaux os en même temps. Cependant, les ostéoblastes réagissent au stress en accumulant de l'os là où le corps le pousse. Dans l'espace, les os ne ressentent que très peu de stress, car la gravité ne tire pas sur les os et les muscles affaiblis exercent moins de pression sur les os. Cela provoque le processus de déchirer le vieil os et de construire de nouveaux os à désynchroniser, ce qui entraîne des os affaiblis. Mais d'autres facteurs semblent également contribuer à la question. Par exemple, le corps a tendance à produire des fibres de collagène malformées en microgravité, ce qui contribue à la détérioration de la santé osseuse.
Symptômes de la microgravité
Au niveau clinique, ces changements dans les os et les muscles problèmes pour les astronautes. La perte osseuse est plus prononcée dans la moitié inférieure du corps, où les astronautes peuvent perdre de 1 à 2% de leur masse osseuse par mois, bien qu'il semble se stabiliser à environ 20% de perte osseuse dans les plus longs vols spatiaux. L'affaiblissement de l'os et du muscle ressemble finalement aux effets de périodes prolongées de repos au lit. Les astronautes ont besoin de temps pour ré-adapter leurs muscles à la gravité terrestre. En plus de cela, le calcium s'accumule dans le sang lorsque les os perdent de la masse. Cela favorise les calculs rénaux chez les astronautes.
Contrer les problèmes de santé
La NASA dispose de plusieurs méthodes pour combattre ces maladies. Tout d'abord, l'exercice dans l'espace aide à réduire la perte osseuse et la faiblesse musculaire. L'ajout d'exercices de type «explosifs» à des mouvements brusques peut encore accroître les bienfaits de l'exercice pour contrer les pires effets de la microgravité. De même, l'exercice dans une centrifugeuse peut réduire davantage les effets à long terme de la microgravité et aider à renforcer les muscles du cœur. De plus, les changements apportés au régime alimentaire des astronautes se sont révélés prometteurs en diminuant les effets de la microgravité sur les os et les muscles. Enfin, la NASA a commencé à expérimenter l'utilisation de médicaments pour lutter contre la perte osseuse. Plus précisément, la NASA a commencé à émettre des astronautes bisphosphonate, un médicament utilisé pour traiter et prévenir l'ostéoporose sur Terre. Les scientifiques espèrent que la compréhension de la perte osseuse en microgravité peut se traduire par un meilleur traitement pour les personnes sur terre souffrant de troubles osseux comme l'ostéoporose.
