Les missions spatiales prolongées remodèlent le cerveau des astronautes

L’analyse du cerveau de douze astronautes a conduit à la mise en évidence de différences micro-structurelles significatives dans la substance blanche, responsable de la propagation des informations au sein du système nerveux.

Une approche inédite

Réalisés juste avant et après le séjour des participants dans l’espace, ayant duré en moyenne 172 jours, les scanners cérébraux (par IRM de diffusion) ont montré des changements dans les trajets neuronaux liés aux fonctions sensorielles et motrices, probablement liés à l’adaptation des cosmonautes à la vie en micropesanteur. Si certains d’entre eux s’étaient résorbés lors de nouveaux scanners sept mois plus tard, d’autres étaient encore bien visibles.

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« Compte tenu des différences physiques et kinesthésiques qui s’appliquent à l’environnement extrême de l’espace et de l’hypothèse selon laquelle ces différences ont des effets importants sur la représentation et le contrôle du corps par le cerveau, de telles variations sont soupçonnées de refléter l’altération des fonctions sensorimotrices observée chez les voyageurs spatiaux », écrivent les auteurs de l’étude, parue dans la revue Frontiers in Neural Circuits.

Ces travaux marquent également la première utilisation d’une technique d’imagerie cérébrale connue sous le nom de tractographie des fibres pour étudier les effets des vols spatiaux. Permettant d’obtenir une image en trois dimensions des trajets des neurones, celle-ci révèle le « schéma de câblage » du cerveau, et offre un aperçu unique de leurs connexions et de leur évolution.

Des changements structurels causés par la dilatation des ventricules

Alors que les chercheurs pensaient au départ avoir repéré des changements dans le corps calleux, sorte « d’autoroute centrale » reliant les deux hémisphères du cerveau, une analyse plus approfondie a révélé une expansion des ventricules, réseau de chambres communicantes remplies de liquide situées à côté du corps calleux.

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« Les changements structurels initialement constatés dans le corps calleux sont en fait causés par la dilatation des ventricules, induisant des déplacements anatomiques du tissu nerveux adjacent », explique Floris Wuyts, de l’université d’Anvers en Belgique.

Bien que des changements dans le câblage du cerveau n’aient rien d’inhabituel (une telle plasticité nous permet d’apprendre de nouvelles compétences, de créer de nouveaux souvenirs, et bien plus encore), les chercheurs ignorent précisément l’impact des variations observées chez les astronautes. Des études antérieures ont mis en évidence un risque accru de maladies et de dommages cérébraux potentiels, et suggéré que les effets différaient selon le sexe.

Un puzzle incomplet

L’étude de l’adaptation particulière du cerveau à l’espace à l’aide de cette technique d’imagerie n’en est qu’à ses débuts, mais plus nous en saurons sur le corps humain et l’apesanteur, mieux nous pourrons nous préparer aux longs voyages dans le cosmos.

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« Ces résultats constituent des pièces supplémentaires du puzzle, dont nous ignorons actuellement la forme globale, en raison du caractère pionnier de tels travaux », souligne Wuyts. « Il est crucial d’approfondir les recherches, en observant les changements cérébraux induits par les vols spatiaux sous différents angles et à l’aide de différentes techniques. »