On savait peu de choses sur la manière dont les différentes structures du cerveau réagissaient à l'exposition à la microgravité lors des vols spatiaux, et on ignorait si les modifications neuro-anatomiques observées au retour à une gravité normale persistaient sur le long terme.

Dans une étude sur 10 cosmonautes russes ayant passé près de 6 mois en apesanteur, publiée dans le New England Journal of Medicine, le professeur Peter zu Eulenburg, neurologue à la LMU et ses collègues de l’université d’Anvers montrent que les changements observés dans les volumes des trois principaux différents tissus cérébraux restent détectables pendant au moins six mois après leur retour sur terre.

Une étude sur le long terme

L’étude a été réalisée sur dix cosmonautes, chacun ayant passé en moyenne 189 jours à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS). Les chercheurs ont utilisé une IRM pour analyser le cerveau des cosmonautes avant et peu après la fin de leurs missions prolongées dans l’espace. En outre, sept membres de la cohorte ont été réexplorés sept mois après leur retour de l'espace.

"Il s'agit en réalité de la première étude dans laquelle il a été possible de quantifier objectivement les changements des structures cérébrales à la suite d'une mission spatiale avec également une période de suivi prolongée", souligne zu Eulenburg.

Des modifications de la substance grise

Les analyses IRM effectuées quelques jours après le retour sur Terre ont révélé que le volume de la matière grise (la partie du cortex cérébral constituée principalement des noyaux des neurones) est réduit par rapport à la mesure réalisée avant lancement. Dans les analyses effectuées 7 mois plus tard, cet effet est en partie inversé, mais toujours détectable.

En revanche, le volume du liquide céphalo-rachidien, qui remplit les cavités internes et externes du cerveau, augmente au niveau du cortex, au prorata de l’exposition à la microgravité. De plus, ce processus est également observable dans les espaces autour du cerveau après le retour sur Terre, tandis que les espaces à l'intérieur du cerveau retrouvent une taille presque normale.

Le volume de la substance blanche (les parties du cerveau principalement constituées de fibres nerveuses) semble inchangé lors des investigations effectuées immédiatement après l'atterrissage. Cependant, l'examen ultérieur six mois plus tard montre une réduction généralisée du volume par rapport aux deux mesures précédentes. Dans ce cas, les chercheurs postulent qu’au cours d’un long voyage dans l’espace, le volume de la substance blanche peut être remplacé lentement par un afflux de liquide céphalorachidien. Au retour sur Terre, ce processus est ensuite progressivement inversé.

Correspondence: Brain Tissue–Volume Changes in Cosmonauts https://t.co/LEmIfFBeUY pic.twitter.com/A5WOyKr8Po

— NEJM (@NEJM) October 25, 2018

Des modifications anatomiques prolongées

"Pris ensemble, nos résultats suggèrent des changements prolongés dans la circulation du liquide céphalo-rachidien sur une période d'au moins sept mois après le retour sur Terre", déclare zu Eulenburg. "Cependant, le fait de savoir si les modifications observées de la substance grise et de la substance blanche entraînent ou non un impact sur les cognitions reste encore flou", ajoute-t-il. Jusqu'à présent, la seule constatation clinique des effets néfastes des vols spatiaux est une réduction de l'acuité visuelle constatée chez plusieurs cosmonautes après un vol prolongé dans l'espace. Ces changements peuvent être attribués à la pression accrue exercée par le liquide céphalo-rachidien sur la rétine et le nerf optique.

Des modifications de pression hydraulique

La cause principale des changements structurels observés dans le cerveau à la suite de longs vols spatiaux pourrait être en rapport avec de changements minimes de pression dans les diverses colonnes d’eau du corps dans des conditions de microgravité avec un effet cumulatif dans le temps.

Selon les auteurs, afin de minimiser les risques associés aux missions prolongées en microgravité et de caractériser toute conséquence clinique de leurs résultats structurels, de nouvelles études sont jugées essentielles.

Flying in space shrinks some regions of cosmonauts’ brains — an effect that persists long after crews come home #ResearchHighlight https://t.co/82MCyeQMO0

— nature (@nature) October 30, 2018