L'un des obstacles aux longues missions spatiales est la perte musculaire dont souffrent les astronautes. C'est ce qu'on appelle l'atrophie, et la NASA dit que les astronautes peuvent perdre jusqu'à 20% de masse musculaire pendant des missions de seulement 5 à 11 jours. Cette perte musculaire affecte ce que l'on appelle les «muscles anti-gravité», notamment les muscles du mollet, les quadriceps et les muscles du dos et du cou.
Cette perte musculaire rend difficile pour les astronautes de terminer leurs tâches, en particulier lorsque des missions vers Mars ont lieu. Cela peut aussi être très dangereux pour les astronautes, car ils sont affaiblis à leur retour sur Terre. S'il y a des problèmes lors de la rentrée et qu'ils doivent effectuer des procédures d'urgence pénibles, ce muscle manquant pourrait faire la différence entre la vie et la mort.
La perte musculaire découle du travail dans un environnement de micro-gravité. Dans cet environnement, les muscles anti-gravité d'un astronaute ne sont pas actifs pendant une activité normale. Les astronautes exercent jusqu'à 2,5 heures par jour sur la Station spatiale internationale pour lutter contre l'atrophie musculaire, en faisant du vélo stationnaire, en marchant ou en faisant du jogging sur un tapis roulant, et en utilisant un RED (Resistance Exercise Device.)
La NASA a récemment financé une étude de 70 jours sur la perte musculaire, afin d'étudier comment la perte musculaire pourrait être minimisée pour les astronautes. L'étude est publiée dans PLOS One, avec un titre trop long pour être reproduit ici. Plutôt que d'utiliser des astronautes réels comme sujets de test, ce qui serait impossible à faire, l'étude a utilisé des sujets qui ont subi 70 jours de HDBR (Head Down Bed Rest.) HDBR est considéré comme un bon indicateur de ce que les astronautes subissent dans des environnements de micro-gravité.
L'étude a été réalisée par la branche médicale de l'Université du Texas (UTMB) par un grand groupe de chercheurs. Tous les sujets testés étaient des hommes volontaires âgés de 35 ans, plus ou moins 8 ans. Il y avait un groupe témoin qui est resté dans le HDBR pendant 70 jours sans exercice ni suppléments, un autre groupe qui a reçu un placebo et de l'exercice et un autre groupe qui a reçu des injections de testostérone et de l'exercice. Au total, 24 sujets d'essai ont participé.
Au cours de l'étude, les chercheurs ont effectué des biopsies d'un muscle appelé Vastus lateralis. C’est la plus grande partie du muscle quadriceps de la cuisse. Ces échantillons de tissus ont été analysés pour les protéines.
Qu'ont-ils trouvé?
Les chercheurs ont découvert plusieurs modifications des protéines musculaires dans le Vastus lateralis qui ont été inversées, ou du moins émoussées, par l'exercice. Ces exercices ont abouti à une organisation des protéines plus saine au sein des fibres musculaires. Le traitement à la testostérone a entraîné de nouveaux changements protéiques qui ont favorisé une croissance musculaire dépassant celle de l'exercice seul.
Cela ne semble probablement pas trop surprenant, car la plupart d'entre nous savent ce que fait la testostérone. Mais il y a plus dans l'étude. L'équipe a identifié des marqueurs biologiques chez leurs sujets testés qui sont potentiellement prédictifs de la perte musculaire. Il existe également des biomarqueurs prédictifs qui indiquent une réponse robuste à l'exercice et au traitement pour contrer la perte musculaire.
"… Le développement de modèles prédictifs précis impliquera probablement des algorithmes qui incluent des panels de plusieurs protéines et facteurs."
De l'étude «Investigation protéomique du muscle squelettique humain avant et après 70 jours de repos tête baissée avec ou sans exercice et contre-mesures de testostérone»
Comme ils le disent dans leur étude, "La découverte de biomarqueurs protéomiques sensibles pourrait à l'avenir permettre des approches de médecine personnalisées en aidant au développement de contre-mesures plus dirigées basées sur des profils de base de protéome." Donc, mieux ils connaissent l'astronaute, mieux ils peuvent prédire et prévenir la perte musculaire.
«Les connaissances uniques que nous avons acquises sur les protéines musculaires pendant un alitement prolongé pourraient un jour être appliquées pour prédire les changements de la masse / force musculaire dans diverses situations, puis développer un programme personnalisé d'exercices et de contre-mesures hormonales», a déclaré l'auteur principal E. Lichar Dillon , Professeur adjoint UTMB au département de médecine interne.
"L'étude nous a donné la capacité d'identifier des biomarqueurs qui prédisent la sensibilité de chaque individu au déclin de la fonction musculaire et l'efficacité avec laquelle différents traitements hormonaux et d'exercice peuvent lutter contre l'atrophie", a déclaré Randall Urban, auteur principal, UTMB, directeur de la recherche et professeur à la département de médecine interne.
Comme le reconnaissent les auteurs de l'étude, il s'agit d'une approche assez simple du problème, mais d'une première étape importante. Bien qu'ils aient identifié certaines protéines qui servent de biomarqueurs pour l'atrophie musculaire et le traitement, il existe probablement un grand nombre de protéines travaillant ensemble.
«Comme prévu, aucune protéine individuelle que nous avons identifiée n'était entièrement prédictive pour chaque sujet ou fonction physiologique mesurée, et le développement de modèles prédictifs précis impliquera probablement des algorithmes qui incluent des panels de plusieurs protéines et facteurs», indique l'étude.
En route vers Mars
Nous allons aller sur Mars, sans aucun doute. Beaucoup de titres autour de cet effort se concentrent sur la technologie pour faire le travail. Des fusées puissantes comme le système de lancement spatial et des vaisseaux spatiaux comme l'Orion sont en cours de développement pour amener les astronautes sur Mars, puis rentrer chez eux.
Mais ce sont les astronautes eux-mêmes qui doivent faire le travail. La NASA consacre de nombreuses ressources pour comprendre comment elles peuvent supporter ces longues missions. Cette étude, et d'autres à suivre, sera un élément clé de la réussite des missions sur Mars.
Plus:
- Communiqué de presse: Les chercheurs de l'UTMB ont appris à mieux lutter contre la perte musculaire lors des vols spatiaux
- Document de recherche: Étude protéomique du muscle squelettique humain avant et après 70 jours de repos tête baissée avec ou sans exercice et contre-mesures de testostérone
- NASA: Fiche d'information sur l'atrophie musculaire
- NASA: Votre corps dans l'espace: utilisez-le ou perdez-le
- Agence spatiale canadienne: qu'arrive-t-il aux muscles dans l'espace?
- Sidney Morning Herald: l'astronaute Scott Kelly sur les effets dévastateurs d'une année dans l'espace
- Space Magazine: Quelle est la force de la gravité sur Mars?
