Les vols spatiaux - à la fois des missions de navette spatiale de courte durée et des séjours plus longs sur la Station spatiale internationale (ISS) - modifient le corps humain, y compris des changements généralisés dans le cerveau. En étudiant les scanners cérébraux d'astronautes avant et après un voyage dans l'espace, une équipe de recherche multi-institutionnelle a découvert que les ventricules - des cavités remplies de liquide dans le cerveau - se dilatent considérablement lors de missions de vol spatial plus longues, et que des intervalles inter-missions de moins de trois ans peuvent ne pas être assez longs pour qu'ils se rétablissent complètement.
Le temps passé dans l'espace induit un déplacement du liquide intracrânien et un déplacement vers le haut du cerveau dans le crâne, provoquant un encombrement cortical et un rétrécissement des sulci, les rainures du cortex cérébral, au sommet du cerveau. Avec l'exploration spatiale future comprenant des missions de plus longue durée, il est impératif de comprendre les effets des voyages spatiaux sur le cerveau.
Avec cet objectif, Rachel Seidler et les Heather Mc Gregor des Université de la Floride et les co-chercheurs ont étudié le cerveau de 30 astronautes, évaluant les changements dans le volume de matière grise (GM), la microstructure de la matière blanche (WM), la distribution d'eau libre extracellulaire (FW) et le volume ventriculaire d'avant à après les vols spatiaux. Le groupe comprenait à la fois des astronautes novices et expérimentés, sur des missions allant de deux semaines à 12 mois.
Dans une étude prospective menée entre 2014 et 2020, les chercheurs ont obtenu des données avant et après vol (IRM pondérées en T1 et en diffusion) de 13 astronautes qui ont passé six mois et deux qui ont passé 12 mois dans l'espace. Ils ont également examiné les données IRM rétrospectives du référentiel de surveillance à vie de la santé des astronautes de la NASA. Cela comprenait huit astronautes qui ont effectué une mission de courte durée pouvant aller jusqu'à deux semaines et sept qui ont passé de six à 12 mois sur l'ISS.
L'objectif de l'étude était de comprendre si des missions plus longues ou des périodes de récupération plus courtes entre les missions ont un impact particulièrement significatif sur le cerveau. L'équipe a examiné si et comment les changements cérébraux induits par les vols spatiaux sont associés aux différences individuelles dans l'expérience de vol spatial, en tenant compte de la durée de la mission, du niveau d'expérience de l'astronaute, du nombre de missions précédentes et du temps écoulé depuis une mission précédente.
Les chercheurs ont comparé les données IRM pondérées en diffusion avant et après le vol pour les astronautes, évaluant les changements au niveau du groupe dans le volume GM, le volume ventriculaire, le volume fractionnaire FW et les indices de diffusion WM corrigés FW. Ils ont développé des modèles qui s'ajustaient aux différences individuelles d'âge au moment du lancement, de sexe, de durée de la mission actuelle et du nombre de jours entre l'atterrissage et l'IRM après le vol. Pour chaque astronaute, ils ont calculé des images de différence FW reflétant les changements de volume fractionnaire FW et ont effectué une analyse du volume ventriculaire.
Ces analyses ont démontré que le volume ventriculaire augmentait pendant les vols spatiaux, avec des missions plus longues entraînant un élargissement ventriculaire plus important qui diminuait après six mois dans l'espace. L'étude n'a pas résolu le temps nécessaire aux ventricules pour récupérer complètement après le vol, ni dans quelle mesure ils récupèrent. Mais sur la base des résultats, décrits dans Rapports scientifiques, l'équipe suggère qu'au moins trois ans ou des intervalles plus longs entre les missions de vol spatial sont nécessaires pour que le liquide intracrânien revienne à des niveaux normaux et que les ventricules se rétablissent complètement.
L'étude a également confirmé les découvertes publiées antérieurement selon lesquelles les vols spatiaux induisent des changements de matière grise et une redistribution FW. Les chercheurs ont déterminé que des missions plus longues induisaient de plus grands changements de fluide. Parmi les astronautes expérimentés, le nombre d'années écoulées depuis la mission précédente était significativement associé aux changements de volume après le vol pour les quatre ventricules.
Seidler et ses collègues soulignent que le taux d'expansion ventriculaire pendant les vols spatiaux dépasse celui observé avec le vieillissement normal, ce qui suggère que l'élargissement ventriculaire après le vol n'est pas une conséquence de l'atrophie cérébrale avec le vieillissement, mais plutôt des modifications du liquide céphalo-rachidien. Ils suggèrent que cet élargissement peut être une réponse compensatoire pour s'adapter aux déplacements de fluide vers la tête qui se produisent en microgravité.
Des tests sanguins révèlent des lésions cérébrales après un vol spatial de longue durée
Les chercheurs notent que la variation de l'âge des astronautes ne tient pas compte des différences individuelles observées dans les changements structurels du cerveau, et qu'il n'y avait aucune différence dans les changements structurels du cerveau induits par les vols spatiaux entre les astronautes novices et expérimentés. Au contraire, les changements cérébraux différaient en fonction du nombre de vols précédents que les astronautes expérimentés avaient effectués. "Cela suggère que le cerveau est impacté par les effets cumulatifs sur plusieurs vols et peut-être des épisodes séparés d'adaptation à la microgravité et à l'environnement des vols spatiaux", écrivent-ils.
« Collectivement, nos travaux suggèrent que des missions plus longues, des vols multiples et un temps de récupération inter-missions plus court induisent des changements de liquide intracrânien plus importants. De plus, les résultats suggèrent que les changements de neuroplasticité résultant de l'adaptation à la microgravité peuvent ne pas dépendre de l'expérience antérieure des vols spatiaux », concluent-ils. Seidler raconte Monde de la physique que l'équipe mène maintenant une nouvelle étude avec un suivi post-vol à long terme, jusqu'à cinq ans après une mission.
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- La source: https://physicsworld.com/a/life-in-space-impacts-human-brain-structure/
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