Voyages vers Mars, longs séjours sur la Lune : un danger pour le cerveau

Les rayons cosmiques présentent un réel danger pour les astronautes. © Red Wallpapers
Quels effets aurait un voyage spatial sur le cerveau ? C’est la question que se pose de plus en plus sérieusement la Nasa, qui a récemment annoncé son nouveau projet « Moon to Mars » d’envoyer des astronautes vers la planète rouge.

À bord d’un vaisseau dernier cri, votre équipage et vous faites route vers Mars. Vous êtes des pionniers, la première génération d’astronautes à effectuer le long voyage vers la planète rouge. Problème, au bout de quelques mois, vous commencez à avoir des troubles de la mémoire. Les tâches routinières de maintenance du vaisseau, ou même soutenir une conversation avec vos collègues deviennent de plus en plus difficiles. Ce mal mystérieux, qui affecte l’ensemble de l’équipage, a une origine impalpable, mais bien réelle : les rayons cosmiques émis par des milliards de corps célestes.

Ces rayonnements qui baignent l’espace traversent en effet toutes les surfaces et endommagent de façon irréversible le corps, tout particulièrement le cerveau des voyageurs interplanétaires. Plus le temps passe, plus la situation empire, et vous n’êtes plus capable d’assurer votre propre sécurité tant votre esprit est confus. Lentement, vous vous laissez dépérir, faisant de votre vaisseau spatial un tombeau.

Ce scénario catastrophe, c’est celui que la Nasa veut à tout prix éviter lors de ses prochaines missions humaines vers la Lune ou vers Mars. Pour cela, elle finance de nombreuses études sur les effets des rayons cosmiques. Le souci : toutes sont formelles, les rayons cosmiques induisent de graves dommages au cerveau.

Des rayons destructeurs

Les rayons cosmiques désignent le flux de particules de haute énergie qui circulent dans le milieu interstellaire. « Ces rayonnements proviennent du Soleil ou d’autres étoiles de la Galaxie », précise Charles Limoli, du département d’oncologie et de radiologie de l’université de Californie à Irvine. Ce sont les propriétés ionisantes de ces rayons qui les rendent dangereux pour la santé, et particulièrement pour le cerveau. Heureusement sur Terre, le champ magnétique de la planète nous en protège. Mais lors d’un séjour dans l’espace, hors de cette protection naturelle, les astronautes sont dangereusement exposés. Et plus ce séjour est long (comme pour un voyage vers Mars), plus son impact est néfaste.

Le champ magnétique de La Terre nous protège des rayons cosmiques. Ce n’est plus le cas sur Mars. © Nasa/GSFC

Pour le moment, toutes les recherches sont menées sur des rats ou des souris de laboratoire. Après avoir reçu une irradiation (le type de rayonnement et la dose sont fournis par la Nasa), les rongeurs subissent une batterie de tests comportementaux, puis sont sacrifiés. Leur cerveau est alors analysé par les chercheurs. Les résultats sont formels : « Aucune zone du cerveau n’est épargnée par les rayons », indique Charles Limoli, qui étudie le sujet depuis plusieurs années.

Des effets observés sur les cellules du cerveau

Les études menées par Charles Limoli et son équipe, ou encore par Francis Cucinotta, du département de santé physique de l’université du Nevada à Las Vegas, ont révélé une nette dégradation des facultés cognitives que sont la mémoire, le raisonnement, la prise de décision, etc. Les rongeurs irradiés présentent des déficits de la mémoire spatiale, épisodique (mémoire des événements) et de reconnaissance. Ces conclusions sont faites à partir de tests comportementaux fréquemment utilisés en neuroscience (science du cerveau).

Ces déficiences observées au niveau comportemental sont corrélées avec une dégradation des neurones (cellules du cerveau) des zones impliquées. Ainsi, les neurones du cortex préfrontal (impliqué dans la prise de décision) et de l’hippocampe (impliqué dans la mémoire) voient disparaître leurs ramifications, appelées dendrites. « Les dendrites sont la partie clé de la mémoire. Leur altération pose problème, car on peut dire que, quand vous perdez une dendrite, vous perdez un souvenir », explique Francis Cucinotta.

Des neurones moins connectés, moins rapides

« Nous avons aussi noté une diminution de la protéine PSD-95, responsable de la création de nouvelles synapses [les connexions entre les neurones, NDLR] », ajoute-t-il. Enfin, les neurones perdent leur myéline. Cette gaine qui entoure l’axone [le prolongement du neurone qui conduit l’influx nerveux, NDLR] permet d’accélérer la vitesse de la transmission de l’information de neurone en neurone. Sa diminution ralentit donc la vitesse d’exécution de la « pensée ».

Moins de dendrites, moins de synapses qui assurent la connexion entre neurones, perte de la myéline
qui accélère le signal nerveux : les rayons cosmiques dégradent fortement les cellules du cerveau.

Lors d’un voyage spatial, pouvant durer jusqu’à 3 ans en direction de Mars, ou de longs séjours en orbite lunaire, les astronautes pourraient ainsi perdre des fragments de mémoire, devenir incapables de prendre des décisions et mal réagir au stress. Aller sur Mars d’accord, mais dans quel état ? La mission pourrait être gravement compromise par des astronautes perdant leurs capacités mentales au fur et à mesure.

Même dans le cas d’un voyage lunaire, moins long, les répercussions pourraient être énormes. En plus, les effets observés semblent irréversibles. Certes, ces études ont été réalisées sur des souris, mais les résultats sont assez concluants pour servir d’exemples. Et puis, comme le précise Chales Limoli : « Vous ne trouverez jamais d’humain volontaire pour se faire irradier, et heureusement ! »

Les rayons accélérateurs d’Alzheimer

Une autre étude publiée par Michael O’Banion, du département de neuroscience de l’université du Rochester à New York, montre que les rayons cosmiques pourraient accélérer le processus de la maladie d’Alzheimer !

La maladie est caractérisée par deux types de lésions : le dépôt de plaques amyloïdes (plaques de peptides qui s’accumulent et compriment les neurones) et la dégénérescence des neurones. Les chercheurs ont donc travaillé sur des souris génétiquement modifiées exprimant des plaques amyloïdes de façon à avoir un modèle partiel de la maladie. Ils se sont aperçus que, quand ces souris étaient irradiées, l’accumulation de ces plaques responsables de la maladie augmentait considérablement !

« Actuellement, nous réalisons une autre étude qui s’intéresse à l’évacuation des plaques au niveau des vaisseaux sanguins. Normalement, les plaques sont en partie éliminées par cette voie, ce qui empêche leur accumulation. Nos résultats ne sont pas encore publiés, mais je suis plutôt confiant pour vous dire que les radiations bloquent ce mécanisme d’évacuation, ce qui favorise donc l’accumulation des plaques », confie Michael O’Banion. Pour les non-initiés, ces résultats pourraient sembler décourageants. Le chercheur new-yorkais, lui, se réjouit, car ils apportent une meilleure compréhension du phénomène et permettent d’envisager des solutions pour préserver la santé des astronautes.

Des solutions encore à trouver

Certains matériaux protecteurs existent, mais il faudrait en recouvrir les vaisseaux spatiaux d’une couche de plusieurs mètres de diamètre. Envoyer une telle charge dans l’espace est inenvisageable et impossible ! En fait, la solution idéale serait de créer un champ magnétique artificiel autour des vaisseaux. « Hélas, cette technologie ne sera pas disponible avant au moins une centaine d’années », soupire Charles Limoli. Cependant, il existerait selon lui une solution plus abordable (en termes d’avancée technologique). Il s’agirait de traiter les astronautes pendant le voyage avec des médicaments adaptés.

Recevez Ciel & Espace pour moins de 6€/mois

Et beaucoup d'autres avantages avec l'offre numérique.

Voir les offres

Nous avons sélectionné pour vous