Étudier les effets d’un vol spatial simulé sur le corps féminin
Traduit de l’article original en anglais : https://asgardia.space/fr/news/Studying-the-Effects-of-Simulated-Spaceflight-on-the-Female-Body
Une équipe de scientifiques de l’Institut des problèmes biomédicaux de l’Académie des sciences de Russie résume certaines des conclusions d’une étude conjointe menée par Asgardia et l’IBMP intitulée « Évaluation de l’effet de l’isolement de 8 mois sur le statut microbiologique et immunologique et le métabolisme osseux minéral dans le corps féminin », résultant de l’expérience d’isolement au sol SIRIUS. L’article est paru pour la première fois dans ROOM The Space Journal (#32), une publication internationale éditée par le chef de la Nation spatiale, le Dr Igor Ashurbeyli
Contributeurs au projet SIRIUS
Anna Kussmaul, Chercheuse principale / Directrice adjointe du département à l’IBMP RAS, Docteure en biologie, Membre de l’Académie russe de Cosmonautique Tsiolkovsky, Membre à part entière de l’Académie internationale d’astronautique.
Galina Vassilieva, Responsable du Laboratoire de recherche sur les effets osseux et métaboliques de la microgravité à l’IBMP RAS, Docteure en médecine, Membre à part entière de l’Académie internationale d’astronautique.
Daria Komissarova, Directrice adjointe du Laboratoire de nutrition, gastro-entérologie et contrôle hygiénique à l’IBMP RAS, Docteure en biologie.
Victoria Kirichenko, Résidente d’Asgardia, médecin de l’équipage SIRIUS-21, Jeune chercheuse au Département de gestion opérationnelle du soutien médical des vols spatiaux à l’IBMP RAS, Étudiante en doctorat à l’IBMP RAS.
Sergey Ponomarev, Directeur exécutif du projet international SIRIUS, Responsable du Laboratoire de physiologie du système immunitaire à l’IBMP RAS, Docteur en médecine, Membre correspondant de l’Académie internationale d’astronautique.
L’exploration humaine de l’espace lointain nécessite la résolution d’un certain nombre de problèmes complexes dans divers domaines de la science et de la technologie, notamment le soutien médical. Les vols spatiaux habités sont associés à la restructuration d’un ensemble de processus dans les systèmes physiologiques du corps qui ont été surveillés et analysés pendant de nombreuses années. Cependant, les changements spécifiques dans le corps féminin dans les conditions spatiales n’ont pas été suffisamment étudiés, car beaucoup plus d’hommes que de femmes ont participé aux missions spatiales. Néanmoins, la participation des femmes aux vols spatiaux augmente chaque année et l’exploration de l’espace lointain serait impensable sans la participation des femmes.
L’Institut des problèmes biomédicaux (IBMP) à Moscou accorde une grande attention à la recherche au sol consacrée à l’étude de l’impact des facteurs du vol spatial sur le corps féminin, ainsi qu’au développement de moyens préventifs pour maintenir la santé des femmes en vol. Les projets scientifiques qui offrent la possibilité de collecter et d’étudier du matériel biologique des participants d’expériences qui imitent les vols spatiaux réels donnent aux chercheurs une opportunité unique d’étudier les changements dans le fonctionnement des différents systèmes du corps, de définir la gamme de risques qui peuvent être attendus dans l’espace, et de développer des méthodes préventives en temps opportun pour les effets indésirables possibles sur les systèmes physiologiques du corps. Les résultats de telles études permettent de développer des recommandations pour le soutien biomédical des femmes pendant les vols spatiaux.
Au cours des huit mois du projet SIRIUS, les scientifiques de l’IBMP, soutenus par Asgardia la Nation spatiale, ont étudié les changements de l’état microbiologique, immunologique et osseux, de la composition corporelle, de la dynamique de concentration des électrolytes et des hormones, de l’échange minéral et osseux chez des volontaires féminines séjournant en isolement de longue durée dans une installation pressurisée.
Changements du système immunitaire
Il est extrêmement important d’étudier les changements du système immunitaire féminin pendant les vols spatiaux. Lorsque le système immunitaire est déséquilibré, des phénomènes pathologiques tels que des maladies infectieuses et le cancer en cas d’affaiblissement de la surveillance immunologique, d’une part, et des affections allergiques et auto-immunes avec une réponse immunitaire excessive, inadéquate et non contrôlée, d’autre part, peuvent apparaître. Les cellules et les facteurs humoraux du système immunitaire sont répartis de manière spéciale dans presque tous les organes et tissus du corps, participant au fonctionnement de nombreux systèmes physiologiques et affectant les fonctions vitales du corps.
L’un des paramètres d’évaluation les plus importants est la liaison B du système immunitaire, qui fournit une réponse immunitaire humorale ponctuelle contre un antigène spécifique. Il s’est avéré que pendant la période d’adaptation aux conditions d’isolement, certains paramètres du système immunitaire montrent des changements caractéristiques de l’état de stress et du décalage d’adaptation dans le système immunitaire. Pendant la période de récupération (après une période relativement courte – sept jours), la valeur de tous les paramètres analysés a augmenté et ne différait pratiquement pas des valeurs de référence, indiquant un réapprovisionnement assez rapide et complet des fonctions des cellules B après « l’atterrissage ».
Changements dans le système osseux
L’un des aspects importants pour préserver les performances et la qualité de vie des cosmonautes en vol spatial est le développement d’un système d’interventions préventives globales visant à réduire le risque de développement de troubles de la densité minérale osseuse, de sa structure et de sa résistance. Actuellement, à l’aube des vols spatiaux de longue distance et de longue durée, la problématique de l’étude de l’état du système musculo-squelettique des cosmonautes devient particulièrement pertinente. Lors des expéditions lunaires et extraterrestres, le système musculo-squelettique humain devra fonctionner dans de nouvelles conditions, différentes des vols orbitaux, lorsque la charge gravitationnelle quotidienne est inférieure à celle de la Terre, mais où les efforts physiques pendant les activités sur d’autres objets spatiaux peuvent être plus importants et plus prolongés que pendant les vols orbitaux.
La rareté relative des vols spatiaux féminins signifie que nous ne pouvons pas étudier tous les aspects médicaux de l’effet des facteurs spatiaux sur leur corps, c’est pourquoi les expériences sur le métabolisme minéral et les troubles morphofonctionnels osseux menées sur Terre nous donnent l’opportunité d’obtenir des données médicales et biologiques uniques.
L’une des premières expériences significatives impliquant huit femmes était une hypokinésie anti-orthostatique à long terme de 120 jours (lit incliné à un angle de -6°) menée au début des années 1990 à l’IBMP. Les corrections pharmacologiques pour les changements dans le métabolisme calcique et l’état du tissu osseux qui ont été testées dans l’expérience se sont avérées prometteuses. La méthode d’absorptiométrie gamma à deux photons a directement étudié les réactions du squelette osseux féminin à un déficit de charge mécanique à long terme, ainsi que l’état de l’échange électrolytique et de la régulation hormonale du métabolisme osseux à différentes étapes de l’expérience. Les scientifiques ont découvert des caractéristiques intéressantes de redistribution minérale chez les participantes féminines, qui pourraient indiquer certaines différences dans les processus d’adaptation du tissu osseux à la microgravité simulée chez les femmes et les hommes.
Un autre objectif de recherche pertinent et lié aux os est d’évaluer l’effet des facteurs extrêmes sur la composition en composants (contenu et ratio de masse grasse et maigre) de l’ensemble du corps humain et de ses régions individuelles. Il n’est pas surprenant que l’algorithme FRAX® (outil d’évaluation du risque de fracture), développé par l’OMS pour déterminer le risque de fracture osseuse sur 10 ans, utilise une relation étroite entre la densité minérale osseuse et l’indice de masse corporelle, indiquant l’influence des modifications du métabolisme lipidique sur les processus métaboliques osseux. D’une importance pratique pour la médecine spatiale est également l’évaluation de l’état nutritionnel, qui est nécessaire pour analyser l’adéquation de l’apport énergétique alimentaire et le complexe de nutriments clés pendant une exposition prolongée du corps aux facteurs de l’espace, afin de corriger rapidement la nutrition des cosmonautes. Ces études nous permettent de comprendre les processus d’adaptation métabolique du corps aux nouvelles conditions.
Lorsqu’une personne est isolée dans une installation hermétiquement fermée, plusieurs facteurs de vol spatial sont simulés, tels qu’un environnement artificiel sans lumière naturelle ni changements saisonniers, un stress chronique et un changement de régime alimentaire habituel. Ils ont une influence significative sur la régulation du métabolisme dans le corps et affectent les processus de remodelage osseux.
L’approche globale que nous avons développée pour étudier l’état du système osseux comprend la densitométrie osseuse par rayons X (« la norme de référence » pour le diagnostic de l’ostéoporose, la densitométrie osseuse à double énergie, DXA), une analyse sanguine et urinaire de la régulation neuro-immuno-endocrinienne des processus physiologiques, y compris les hormones thyroïdiennes et sexuelles, les marqueurs osseux et les électrolytes, ainsi que quelques méthodes non invasives d’observation de dépistage de l’état osseux et de la composition corporelle.
Après 240 jours d’isolement, les participants à l’expérience SIRIUS-21 ont présenté une proportion accrue de masse maigre tout en diminuant la composante de graisse. Il n’y a eu aucun changement critique dans le contenu minéral osseux et la densité osseuse dans les zones osseuses expertes (vertèbres lombaires L1-L4 et col fémoral proximal). La densitométrie osseuse du talon, effectuée mensuellement, a fourni des informations sur les caractéristiques biomécaniques de l’os directement dans des conditions d’isolement et a montré des changements multidirectionnels, probablement associés à différents modes d’entraînement physique chez les participants. Les résultats des mesures instrumentales et de l’analyse des biomatériaux seront inclus dans la base de données pour de futures études statistiques une fois qu’un nombre d’observations suffisant aura été atteint.
Changements dans la microflore
La microflore joue un rôle important dans la prévention des maladies inflammatoires de tous les biotopes du corps humain et crée une barrière contre les microorganismes opportunistes qui peuvent causer des conditions dysbiotiques, et dans un état négligé – des processus inflammatoires.
Les facteurs d’une mission spatiale, tels que le travail dans des conditions stressantes, des régimes alimentaires modifiés et des procédures d’hygiène, ainsi qu’un échange microbien constant entre les membres de l’équipage dans un espace confiné (vaisseau spatial ou station lunaire hypothétique), entraînent la formation de changements négatifs dans la microflore de différents biotopes. Dans de nombreuses expériences modèles simulant certains facteurs d’un vol spatial, une augmentation du nombre de micro-organismes opportunistes et une diminution du nombre de micro-organismes protecteurs dans la microflore de l’intestin et des voies respiratoires supérieures ont été observées. Cependant, dans ces expériences modèles antérieures, les sujets de test étaient principalement des hommes, donc l’effet des facteurs simulés du vol spatial sur le microbiome vaginal n’avait pas été étudié auparavant, bien que la microflore de ce biotope joue un rôle important non seulement dans la création d’une barrière contre les micro-organismes opportunistes, mais aussi, en fin de compte, affecte les fonctions de fertilité des femmes et, en particulier, le succès de la fécondation.
Le composant principal de la microflore vaginale normale est Lactobacillus spp. Maintenir un nombre élevé de lactobacilles dans la microflore vaginale est une condition importante pour maintenir la santé des femmes participant à des missions spatiales de longue durée et est directement lié aux chances de tomber enceinte.
Il s’est avéré que le nombre de presque tous les pathogènes opportunistes anaérobies et facultatifs anaérobies dans le biomatériau du canal vaginal et cervical des participants isolés pendant 8 mois après l’expérience a augmenté, tandis que le nombre de lactobacilles protecteurs a diminué et est devenu inférieur à la normale. De tels changements peuvent conduire au développement de conditions inflammatoires et indiquent la nécessité de développer et d’utiliser des moyens préventifs.
Conclusions du projet SIRIUS par Asgardia
Dans les conditions de vol spatial à long terme, le corps humain est confronté à un éventail d’influences néfastes qui affectent un certain nombre de systèmes physiologiques du corps. Les expériences d’isolement sur terre simulant les conditions d’un véritable vol spatial à long terme fournissent un matériel factuel inestimable qui aide à comprendre les processus sous-jacents aux transformations fonctionnelles des systèmes corporels sous l’action des facteurs de vol spatial.
Pendant l’expérience SIRIUS-21, nous avons obtenu des données sur la dynamique des paramètres décrivant les changements de l’état microbiologique, immunologique et osseux, de la composition corporelle, de la concentration d’électrolytes et d’hormones, de l’échange minéral et osseux chez les volontaires féminines restant dans des conditions d’isolement à long terme dans une installation pressurisée.
L’étude a révélé un ensemble de changements dans les systèmes étudiés, apparemment de nature adaptative. En raison de la petite taille de l’échantillon, les données obtenues ne sont pas suffisantes, des études ultérieures sont nécessaires pour une compréhension plus approfondie des processus se produisant dans le corps féminin sous l’effet des facteurs de vol spatial. Les travaux sur l’étude de ces processus se poursuivront.
Source : ASGARDIA.SPACE
Traduit par les Asgardiens de France, Association loi 1901. https://www.asgardiens.org/
