Une nouvelle étude révèle que le cerveau des astronautes est en quelque sorte « remodelé » lorsqu’ils entreprennent une mission spatiale de longue durée. Ce phénomène neurologique les aide à s’adapter aux particularités de l’environnement cosmique.

Notre cerveau change au fur et à mesure que nous vieillissons et grandissons ici sur Terre. Mais que lui arrive-t-il après un séjour prolongé dans l’espace ?

Dans une nouvelle étude, fruit d’une collaboration entre l’Agence spatiale européenne et l’agence spatiale russe Roscosmos, des chercheurs se sont penchés sur l’évolution du cerveau des cosmonautes après un aller-retour dans l’espace. Ils ont montré comment celui-ci s’adapte aux vols spatiaux. Ils ont constaté que le cerveau est presque « recâblé » et que des changements de fluides et de formes se produisent. Selon les chercheurs, ces changements peuvent durer des mois après le retour sur Terre.

Les étranges changements cérébraux observés par l’équipe étaient « très nouveaux et très inattendus », selon le responsable de l’étude, Floris Wuyts, chercheur à l’université d’Anvers en Belgique.

Pour cette étude, l’équipe de recherche internationale a étudié le cerveau de 12 cosmonautes masculins peu avant et après leurs vols vers la Station spatiale internationale. Ils ont également observé le cerveau de ces mêmes cosmonautes 7 mois après leur retour sur Terre. Tous les cosmonautes participant à cette étude ont pris part à de longs séjours qui ont duré, en moyenne, 172 jours, soit un peu plus de 5 mois et demi.

Selon Wuyts, ajoutant que l’équipe s’est également concentrée sur la connectivité au sein du cerveau des sujets cosmonautes :

Nous nous sommes d’abord concentrés sur la neuroplasticité pour voir comment le cerveau s’adapte aux vols spatiaux. Des analyses structurelles du cerveau des astronautes ont déjà été effectuées, mais pas encore de recherche sur la connectivité. Avec cet article sur la connectivité, nous approchons enfin des réponses concernant cette neuroplasticité.

Pour ce faire, l’équipe a utilisé une technique d’imagerie cérébrale appelée tractographie des fibres (High definition fiber tracking), une technique de reconstruction 3D qui utilise les données de l’IRM de diffusion, ou IRMd, pour étudier la structure et la connectivité au sein du cerveau.

La tractographie des fibres donne une sorte de schéma de câblage du cerveau. Notre étude est la première à utiliser cette méthode spécifique pour détecter les changements dans la structure du cerveau après un vol spatial. Les données de l’IRM peuvent ainsi renseigner les chercheurs sur le cerveau d’un sujet.

L’IRM examine la structure au niveau de la matière/ substance grise (comme les microprocesseurs d’un PC) et de la substance blanche (les connexions sur la carte mère d’un PC, entre toutes les unités de traitement). L’IRM examine également le liquide contenu dans le cerveau, appelé liquide céphalo-rachidien (LCR).

Après un vol spatial, ces structures semblent être altérées, principalement en raison des déformations causées par le déplacement du fluide qui se produit dans l’espace. Fait intéressant, l’équipe a également constaté une augmentation de la matière grise et de la matière blanche. Dans le cerveau, la matière blanche facilite la communication entre la matière grise du cerveau et entre la matière grise et le reste du corps.

En plus de ce déplacement de fluide, l’équipe a remarqué des changements de forme dans le cerveau, en particulier dans le corps calleux, qui est un grand faisceau de fibres nerveuses que Wuyts décrit comme « l’autoroute centrale reliant les deux hémisphères du cerveau. »

Auparavant, on pensait que les vols spatiaux pouvaient provoquer des changements structurels dans le corps calleux lui-même. Or, l’équipe a constaté que les ventricules voisins se dilatent en fait, ce qui déplace le tissu neuronal de cette région autour du corps calleux, modifiant ainsi sa forme. Les ventricules du cerveau sont des poches qui produisent et stockent le LCR, le liquide qui entoure le cerveau et la moelle épinière.

Les chercheurs ont également « constaté des changements dans les connexions neuronales entre plusieurs zones motrices du cerveau », selon l’auteur principal, Andrei Doroshin, chercheur à l’université Drexel en Pennsylvanie.

Les aires motrices sont des centres cérébraux où les commandes de mouvements sont initiées. En apesanteur, un astronaute doit adapter ses stratégies de mouvement de manière drastique, par rapport à la Terre. Notre étude montre que leur cerveau est recâblé, pour ainsi dire.

Grâce à de précédentes études, nous savons que ces zones motrices montrent des signes d’adaptation après un vol spatial. Maintenant, nous avons une première indication que cela se reflète également au niveau des connexions entre ces régions.

Mais ces changements n’ont pas seulement été remarqués immédiatement après le retour des cosmonautes sur Terre. Dans les scanners cérébraux effectués sur les sujets 7 mois après l’atterrissage, l’équipe a constaté que ces changements étaient toujours présents.

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un ensemble croissant de recherches qui explorent la manière dont les vols spatiaux, en particulier les voyages spatiaux de longue durée, affectent le corps humain. Ce n’est pas la fin de nos connaissances sur le sujet, mais elle révèle de nouvelles perspectives sur la façon dont le cerveau peut être affecté, des informations que les chercheurs peuvent ensuite utiliser pour mieux protéger les humains qui vont dans l’espace.

L’étude publiée dans la revue Frontiers in Neural Circuits : Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight.

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