De longues périodes dans l’espace peuvent faire vieillir les os jusqu’à dix ans prématurément

De longues périodes dans l’espace endommagent irrémédiablement la structure osseuse dans certains cas et peuvent entraîner le vieillissement prématuré de certaines parties du squelette humain jusqu’à 10 ans. C’est ce qu’un scientifique du sport de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) a découvert avec d’autres chercheurs d’Allemagne, du Canada et des États-Unis : des programmes d’entraînement adaptés associés à des médicaments pourraient mieux protéger les astronautes lors de futures missions spatiales. Les chercheurs ont publié leurs résultats, qui seront désormais également utilisés pour traiter les affections rhumatismales en pratique clinique, dans la revue scientifique Nature. Rapports scientifiques.

Les humains s’envoleront-ils un jour vers Mars ? Une telle mission fait débat depuis plusieurs décennies et ne dépend pas simplement d’exigences techniques.

Si les humains sont dans l’espace pendant trois années consécutives, nous devons également être vigilants quant aux risques sanitaires encourus. Cela s’applique déjà aujourd’hui aux missions où les astronautes sont soumis à des conditions d’apesanteur généralement pendant six mois au maximum. »

Dr Anna-Maria Liphardt

Après un voyage dans l’espace : les os vieillissent jusqu’à dix ans

Liphardt est une scientifique du sport qui a obtenu son doctorat du Centre aérospatial allemand (DLR) et de l’Université allemande des sports de Cologne et étudie actuellement les effets des maladies rhumatismales inflammatoires sur le squelette humain à l’Universitätsklinikum Erlangen. Avec d’autres chercheurs d’Allemagne, du Canada et des États-Unis, il a étudié comment la structure osseuse change dans l’espace et se rétablit sur Terre dans une étude à long terme. Quatorze hommes et trois femmes ont été dépistés avant leur vol dans l’espace, ainsi que six et douze mois après leur retour. La densité osseuse et la force du tibia et du radius (tibia et avant-bras) ainsi que la microstructure trabéculaire dans les os ont été mesurées. Le remodelage osseux a également été mesuré à l’aide de biomarqueurs dans le sang et l’urine.

Les résultats sont préoccupants : même douze mois après la fin de leurs missions dans l’espace, neuf des 17 astronautes n’avaient pas complètement récupéré et présentaient une réduction de la résistance osseuse et de la densité minérale osseuse allant jusqu’à 2 %.

« Cela peut sembler peu, mais cela correspond à une perte osseuse liée à l’âge d’au moins une décennie », explique Anna-Maria Liphardt. « Pour les personnes touchées, cela signifie qu’elles devront s’attendre à une apparition beaucoup plus précoce de l’ostéoporose et à une susceptibilité aux fractures. »

Contrairement au vieillissement sur Terre, la structure interne des os des astronautes est plus affectée que le périoste de la surface externe. Certains des astronautes examinés ont même des dommages irréparables aux unités en forme de tige ou aux trabécules. « Nous avons pu montrer que la régénération est d’autant plus difficile que les astronautes sont restés longtemps dans l’espace », explique Liphardt.

La formation et la médication doivent être adaptées

Les astronautes avec un renouvellement osseux plus élevé avant le vol spatial avaient également des problèmes plus importants de régénération osseuse. « Le renouvellement osseux est le processus par lequel les cellules se décomposent et de nouvelles se forment », explique Liphardt. « Les personnes ayant des niveaux d’activité plus élevés ont un renouvellement osseux plus élevé et le défi consiste à maintenir ces niveaux d’activité pendant les missions dans l’espace. » Bien que l’ISS dispose de divers types d’équipements, tels qu’un tapis roulant, un vélo d’exercice et un programme de musculation pour que les astronautes maintiennent leur niveau d’activité, il est crucial d’adapter les programmes d’entraînement pendant les vols spatiaux pour mieux répondre aux besoins individuels des astronautes. . Liphardt : « Développer de nouveaux équipements sportifs qui fonctionnent dans des conditions d’apesanteur et qui ne prennent pas beaucoup de place est particulièrement difficile. »

Les astronautes pourraient également bénéficier du médicament s’il est pris pendant le vol spatial en plus des programmes d’exercice. Ce médicament comprend, par exemple, les bisphosphonates, qui sont déjà utilisés avec succès pour traiter et prévenir l’ostéoporose car ils préviennent la dégradation osseuse. « La NASA utilise déjà des bisphosphonates, mais nous n’en savons toujours pas assez sur leur fonctionnement exact en microgravité », explique Liphardt. « Nous recommandons de nouvelles recherches systématiques sur la combinaison de la thérapie médicale et de l’exercice physique. »

Résultats pour la pratique clinique

L’étude des chercheurs n’a pas seulement fourni des informations pour les futures missions dans l’espace. La perte musculaire et osseuse due à l’inactivité est également un problème clé dans les maladies chroniques ici sur Terre. « Dans le domaine de la rhumatologie, il n’est pas toujours clair quels dommages sont causés par l’inflammation et lesquels par l’inactivité », explique Liphardt. « Notre étude pourrait également jeter les bases de thérapies nouvelles ou adaptées. »

Une nouvelle génération d’appareils de tomodensitométrie quantitative périphérique à haute résolution (HR-pQCT) utilisés au cours de l’étude avec des astronautes pourrait être bénéfique pour ces thérapies. Ces machines sont capables de produire des images haute résolution de la structure interne des os. « Un algorithme était utilisé sur des machines plus anciennes pour générer les paramètres individuels de la microstructure à partir des images qu’elle produisait », explique Liphardt. « Cela a conduit à des résultats inexacts, en particulier pour les modifications trabéculaires de l’os. » Le département de médecine 3 de l’Universitätsklinikum Erlangen dispose désormais d’une machine HR-pQCT à la pointe de la technologie, qui ne profitera pas aux astronautes mais plutôt aux patients souffrant de maladies des systèmes musculaire et squelettique.