Un voyage vers Mars pourrait être moins difficile pour le cœur humain que les scientifiques le craignaient autrefois. Une nouvelle étude suggère que les astronautes peuvent remarquablement bien s’adapter à des mois d’apesanteur, offrant des preuves encourageantes que les humains pourraient supporter le long voyage vers la planète rouge et fonctionner sous sa gravité plus faible.
Des chercheurs de Northwestern Medicine, UT Southwestern et UT Houston ont surveillé le cœur de 13 astronautes qui ont passé environ six mois à bord de la Station spatiale internationale. Leurs résultats ont montré que même si les vols spatiaux affectaient initialement les performances cardiaques, les astronautes se sont progressivement adaptés, l’exercice quotidien intensif jouant un rôle important dans le maintien de leur santé cardiovasculaire.
L’une des principales préoccupations de la NASA concernant l’envoi d’humains sur Mars est de savoir comment le cœur et le système circulatoire des astronautes réagiront lorsqu’ils quitteront les conditions d’apesanteur du vol spatial (connues sous le nom de microgravité) et rencontreront la gravité martienne, qui n’est qu’environ un tiers de celle de la Terre.
Il est encourageant de constater que les astronautes ne présentaient aucun signe significatif de tension cardiovasculaire lorsqu’ils étaient exposés à la gravité martienne simulée après leur retour sur Terre.
“Avec nos découvertes, il y a maintenant des raisons de penser que nous serions capables de voyager jusqu’à Mars, d’y arriver et de travailler réellement à la surface de Mars”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, le Dr James Thomas, professeur de médecine à la division de cardiologie de la Feinberg School of Medicine de l’Université Northwestern.
L’étude, publiée le mois dernier dans la revue Circulationest le premier à étudier comment le cœur réagit à la gravité martienne simulée après une période prolongée dans l’espace.
Comment l’exercice quotidien protège le cœur des astronautes dans l’espace
Vivre sans gravité crée des défis inhabituels pour le corps humain. Sur Terre, le cœur travaille constamment contre la gravité pour faire circuler le sang, tandis que les muscles doivent supporter le poids du corps. Dans l’espace, ces exigences diminuent considérablement, permettant aux muscles et même au cœur lui-même de se contracter avec le temps.
Le retour à un environnement gravitationnel peut également être difficile. Les astronautes des missions précédentes ont souvent ressenti des étourdissements ou des étourdissements lorsqu’ils se tenaient debout après l’atterrissage. Cela se produit parce que la gravité attire le sang vers le bas du corps, provoquant parfois une chute soudaine de la tension artérielle. La condition est appelée hypotension orthostatique. (Si vous avez vu Sandra Bullock ramper après son retour sur Terre dans “Gravity”, vous voyez l’idée.)
Cependant, les astronautes impliqués dans la nouvelle étude ont généralement bien géré cette transition, peut-être parce qu’ils avaient maintenu des programmes d’exercices exigeants tout au long de leurs missions.
Dans le cadre du programme d’exercices contre-mesures de la NASA, les astronautes se sont entraînés jusqu’à deux heures par jour. Leurs routines comprenaient 30 à 45 minutes d’entraînement d’endurance, qui renforcent le système cardiovasculaire, ainsi que 60 à 75 minutes d’entraînement en résistance pour aider à préserver la masse et la force musculaires.
“Vous perdez de la masse musculaire et de la masse cardiaque lorsque vous êtes dans un environnement en apesanteur parce que vous travaillez moins là-haut”, a expliqué Thomas, qui est également cardiologue à Northwestern Medicine. “Vous flottez dans les airs, vous donnez un petit coup de pied et vous pouvez naviguer pour dire bonjour à votre copain.”
“Pour contrer cela, l’exercice est crucial lorsque vous êtes dans l’espace”, a ajouté Thomas.
Les scanners cardiaques révèlent comment le corps s’adapte à l’apesanteur
Pour comprendre ce qui arrive au cœur lors d’un vol spatial prolongé, les chercheurs ont collecté des échocardiogrammes avant, pendant et après la mission de chaque astronaute. Ces échographies utilisent des ondes sonores pour produire des images animées du cœur, permettant aux médecins d’examiner sa structure et de mesurer l’efficacité avec laquelle il pompe le sang.
À bord de la Station spatiale internationale, les astronautes ont été formés pour effectuer ces analyses les uns sur les autres toutes les quelques semaines. Les enregistrements ont été transmis sur Terre, où les chercheurs ont pu surveiller les changements dans la fonction cardiaque tout au long des missions.
Thomas a travaillé aux côtés du Dr Benjamin Levine du UT Southwestern Medical Center et du Dr Michael Bungo de la McGovern Medical School de l’UTHealth Houston.
“Il est généralement environ 3 heures du matin pour moi, car la station spatiale fonctionne à l’heure de Greenwich”, a déclaré Thomas. “Je regardais les enregistrements en direct et coachais les astronautes en temps réel pour améliorer les images.”
Les analyses ont révélé que le cœur des astronautes avait initialement du mal à s’adapter à leur nouvel environnement. Au cours des deux premières semaines dans l’espace, les chercheurs ont observé une diminution du remplissage cardiaque, du volume systolique et de plusieurs autres mesures de la performance cardiovasculaire.
Le remplissage cardiaque fait référence à la quantité de sang qui pénètre dans le cœur entre les battements, tandis que le volume systolique décrit la quantité de sang pompée à chaque contraction. Les deux mesures ont diminué au début des missions, indiquant que le cœur des astronautes transportait temporairement moins de sang à chaque battement.
Mais les changements n’ont pas persisté.
À mesure que les astronautes passaient plus de temps dans l’espace, leur système cardiovasculaire s’adaptait. Le remplissage cardiaque et le volume systolique se sont progressivement améliorés, se rapprochant des niveaux enregistrés avant le lancement.
Ces résultats suggèrent que le cœur peut s’adapter à une apesanteur prolongée plus efficacement que les premières mesures ne pourraient l’indiquer, en particulier lorsque les astronautes maintiennent une activité physique régulière.
Les cœurs des astronautes réussissent un test de gravité simulé sur Mars
Les chercheurs voulaient également répondre à une question particulièrement importante pour les futures missions sur Mars : que se passe-t-il lorsqu’un astronaute qui a passé des mois en apesanteur rencontre à nouveau la gravité ?
Mars possède environ 38 % de la gravité de la surface terrestre. Bien que cela soit considérablement plus faible que ce que vivent les gens sur Terre, cela forcerait quand même le cœur des astronautes à fonctionner différemment après des mois de flottement dans l’espace.
Pour reproduire certains de ces effets, les chercheurs ont réalisé un test de simulation de gravité martienne après le retour des astronautes sur Terre.
Chaque astronaute était incliné vers le haut de 22 degrés par rapport à une position allongée. Cette posture provoquait un déplacement du sang vers le bas du corps, se rapprochant des effets circulatoires de la gravité martienne.
Les résultats étaient encourageants. Après avoir passé environ six mois dans l’espace, le cœur des astronautes fonctionnait aussi bien sous la gravité martienne simulée que lorsqu’ils se tenaient debout sur Terre avant leurs missions.
Cela suggère que les astronautes qui maintiennent leur forme cardiovasculaire pendant les vols spatiaux pourraient être capables de passer à la gravité plus faible de Mars sans éprouver de difficultés cardiovasculaires majeures.
Bien que les résultats proviennent d’un groupe relativement restreint d’astronautes et d’une simulation plutôt que d’un véritable atterrissage sur Mars, ils fournissent des preuves précieuses pour la planification de futures missions.
Combinée aux bienfaits de l’exercice quotidien, la capacité du cœur à s’adapter à l’apesanteur et à bien réagir à la gravité martienne simulée offre une autre raison d’être optimiste quant à l’envoi d’humains sur la planète rouge.
L’étude s’intitule « Impact d’un vol spatial prolongé sur la structure et la fonction cardiaque : une étude observationnelle exploratoire longitudinale ». Le financement a été fourni par le National Space Biomedical Research Institute (subvention NCC9-58), la NASA (subvention NNJ04HH01A), la Fondation IDP, Sandra Helton et la National Heart Foundation of Australia.
