Les astronautes qui hibernent lors de longs vols spatiaux ne sont pas réservés à la science-fiction. On pourrait le tester dans 10 ans.
Les premières études d’hibernation avec des sujets humains pourraient être réalisables d’ici une décennie, pense un chercheur de l’Agence spatiale européenne (ESA).
De telles expériences ouvriraient la voie à une approche de type science-fiction des missions spatiales de longue durée qui verrait les membres d’équipage placés dans un sommeil protecteur pendant des semaines ou des mois en route vers des destinations lointaines.
Hibernant lors d’un voyage d’un an à Mars n’empêcherait pas seulement l’ennui dans une minuscule capsule spatiale ; cela réduirait également les coûts de la mission, car les membres d’équipage en hibernation n’auraient pas besoin de manger ou de boire et auraient même besoin de beaucoup moins d’oxygène que ceux qui sont éveillés. L’hibernation présente également d’autres avantages plutôt étranges. La recherche sur les animaux suggère que les corps des astronautes en hibernation pourraient dépérir beaucoup moins que les corps de ceux qui sont éveillés dans microgravité. À leur arrivée, ces hibernants seraient donc en forme et prêts à commencer une exploration difficile presque immédiatement après avoir repris conscience.
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Pour toutes ces raisons, l’hibernation, également connue sous le nom de torpeur, est depuis longtemps un incontournable des films spatiaux de science-fiction. Depuis « Extraterrestre » pour « 2001 : L’odyssée de l’espace« , les voyageurs spatiaux fictifs ont parcouru de vastes distances, inconscients dans des pods de haute technologie, tandis que des machines IA et des robots androïdes maintiennent leur vaisseau spatial sur une trajectoire régulière.
Bien qu’il s’agisse d’un trope de science-fiction, mettre les humains dans une torpeur induite à long terme n’est peut-être pas une idée farfelue après tout. Jennifer Ngo-Anh, coordinatrice de la recherche et de la charge utile de l’exploration humaine et robotique à l’ESA et co-auteur d’un article récent (s’ouvre dans un nouvel onglet) décrivant l’approche de l’agence spatiale en matière de recherche sur l’hibernation, a déclaré à Space.com qu’en fonction de la disponibilité des fonds, les premiers essais de torpeur humaine pourraient avoir lieu dès le milieu des années 2030.
« Bien sûr, nous devons tout affiner avant de pouvoir l’appliquer aux humains. Mais je dirais que 10 ans est un délai réaliste », a déclaré Ngo-Anh.
Cette mise au point est déjà en cours. Les premières études ont montré qu’il est possible de provoquer la torpeur (s’ouvre dans un nouvel onglet) chez des animaux autrement non hibernants, comme les rats, et les ramener à la vie en toute sécurité quelques jours plus tard. Le processus de déclenchement de l’hibernation est assez complexe et implique une exposition réduite à la lumière du jour et une période d’alimentation intense suivie d’un jeûne strict.
« Les rats reçoivent un médicament, une substance neurotransmetteur, et sont amenés dans un espace sombre à température réduite », a déclaré Jürgen Bereiter-Hahn, professeur émérite en neurosciences et biologie cellulaire à l’Université Goethe de Francfort, en Allemagne, et membre du groupe de recherche sur l’hibernation de l’ESA. , a déclaré Space.com dans une interview. « Cela fonctionne très bien, mais le problème est que vous devez appliquer la molécule de signalisation à plusieurs reprises pour maintenir l’état. Vous devez maintenir des niveaux très élevés de neurotransmetteur et cela pourrait avoir des effets délétères à plus long terme. »
Pourquoi veut-on faire hiberner les gens ?
La question est de savoir si la torpeur induite pourrait jamais être suffisamment sûre pour être administrée aux voyageurs de l’espace dans de minuscules vaisseaux spatiaux avec un minimum de surveillance et d’équipement médical. Ngo-Anh voit le problème sous un angle différent. La torpeur, a-t-elle dit, pourrait en fait être la seule voie à suivre pour les missions spatiales de longue durée.
Perte de masse osseuse et musculaire est un gros problème pour les astronautes. Même au Station spatiale internationaleoù des appareils de fitness de haute technologie sont disponibles et des protocoles d’exercice stricts sont suivis, les astronautes perdent jusqu’à 20% de leur masse musculaire (s’ouvre dans un nouvel onglet) dans un mois. Leurs os s’affaiblissent aussi progressivement. Des images d’équipages revenant sur Terre montrent fréquemment des êtres fragiles transportés par du personnel médical dans des fauteuils roulants et des brancards. Mais il n’y aura pas d’équipages de soutien qui attendront après un atterrissage sur Mars.
« C’est un vrai problème pour les astronautes en microgravité », a déclaré Bereiter-Hahn. « Les astronautes doivent s’entraîner beaucoup, sinon ils auraient vraiment de sérieux problèmes lorsqu’ils reviendraient dans des conditions de gravité. »
La recherche montre que les effets de la microgravité sur le corps humain ressemblent à ceux d’un alitement à long terme. Étrangement, le repos au lit pendant l’hibernation ne semble pas du tout entraîner de tels effets. Contrairement à un patient qui se remet d’une longue maladie ou d’un coma médical, un animal se réveillant de l’hibernation montre des niveaux de forme physique étonnamment élevés.
« Lorsque les animaux sortent de l’hibernation, ils se souviennent très rapidement de leur environnement », a déclaré Ngo-Anh. « En quelques secondes, ils se souviennent où ils ont caché leur nourriture avant d’entrer en hibernation, et ils ne souffrent en fait pas beaucoup de perte musculaire, ce qui est assez surprenant après des mois à rester allongés et à dormir dans une grotte. »
Les chercheurs pensent que la clé des effets protecteurs de l’état de torpeur est sa physiologie. Bien que l’hibernation ressemble superficiellement au sommeil, à l’intérieur du corps, le processus fonctionne d’une manière complètement différente. Contrairement à un cerveau endormi, un cerveau en hibernation ne produit pratiquement aucune activité électromagnétique. Le rythme cardiaque d’un animal en torpeur chute à seulement quelques battements par minute, et sa température corporelle diminue jusqu’à ce qui serait autrement considéré comme une hypothermie dangereuse. Même les cellules qui composent le corps de l’animal arrêtent leur activité habituelle de transformation ou de création de nutriments, de division et de mort. Selon toutes les mesures biologiques, l’état de torpeur revient presque à appuyer sur un bouton de pause dans la vie.
« Nous savons par des études qu’il réduit la durée de vie des animaux qui entrent normalement en torpeur lorsqu’ils sont empêchés d’entrer en torpeur », a déclaré Alexander Choukèr, professeur de médecine et expert en anesthésiologie à l’Université Ludwig Maximilians de Munich, en Allemagne. également membre de l’équipe de l’ESA, a déclaré à Space.com. « Lorsqu’ils ont ces phases de torpeur entre les deux, les animaux peuvent vivre cinq ans, par exemple. Lorsque la torpeur fait défaut, cela peut ne durer que quatre ans. »
Cette qualité de bouton de pause de l’état de torpeur est la clé de sa promesse pour les missions de vol spatial. L’astronaute en hibernation dans une capsule liée à Mars permettrait non seulement d’économiser le coût de l’agence pour l’eau, la nourriture et l’oxygène. Il ou elle se réveillerait très probablement plutôt en forme, sans souffrir des nombreux effets secondaires négatifs de l’alitement à long terme ou de la vie en microgravité. En fait, des études montrent que les cellules ralenties d’un corps en hibernation ne sont pas endommagées par les radiations, qui sont l’un des plus grands problèmes de santé lors de missions spatiales de durée pulmonaire.
Aubaine pour la médecine
Ces propriétés protectrices font de l’hibernation une possibilité fascinante non seulement pour les vols spatiaux, mais aussi pour la médecine. Tout comme les astronautes en microgravité, les patients en alitement prolongé et ceux en coma médicalement provoqué dépérissent rapidement. La récupération est lente et laborieuse.
« Nous mettons les gens sous anesthésie tout le temps, mais ils se dégradent toujours », a déclaré Choukèr. « Après avoir quitté une unité de soins intensifs, si vous y restez longtemps, vous êtes comme un squelette à cause du métabolisme de dégradation qui s’installe. Pouvoir appuyer sur ce bouton de pause changerait la donne. »
Ralentir au minimum les processus vitaux, y compris les processus de dégradation, fournirait ce que Bereiter-Hahn appelle un « pont », une période de temps qui permettrait aux médecins de rechercher des solutions sans courir contre la montre.
« Vous pouvez utiliser ce temps pour, par exemple, développer des anticorps spéciaux pour une tumeur et traiter cette tumeur avec beaucoup de succès », a déclaré Bereiter-Hahn. « Aussi dans la transplantation d’organes, vous mettriez tout l’organe en torpeur, ainsi que le patient, et vous pourriez alors échanger ces organes avec beaucoup moins de danger pour le patient. »
En fait, a ajouté Ngo-Anh, le refroidissement est utilisé par les chirurgiens du cerveau et cardiaques depuis des décennies pour améliorer les résultats des chirurgies compliquées.
Bien que la plupart des recherches actuelles sur l’hibernation soient financées par des agences spatiales et des institutions de zoologie, Choukèr pense que le premier humain à être mis dans cet état de pause sera très probablement un patient en soins intensifs. Une fois que le premier humain aura survécu et profité de la torpeur, les choses commenceront probablement à avancer beaucoup plus rapidement.
« Comme cela s’est toujours produit en médecine, il faut que le premier humain soit soumis à ces conditions », a déclaré Choukèr. « À un certain moment, il y a un cas numéro un où vous postulez [the new technique] parce que les risques et les avantages sont en équilibre, et penchant davantage vers les avantages du sujet. Et puis vous pouvez commencer à partir de là. »
Choukèr n’est pas inquiet si la médecine n’a pas les complexités biologiques complexes de l’état de torpeur, y compris tous ses signaux de neurotransmetteurs et les facteurs environnementaux parfaitement cloués à ce moment-là. Les patients (et les astronautes) pourraient encore bénéficier, tout comme ils l’ont fait des anesthésiques généraux pendant des décennies.
« Nous faisons [anesthesia] tous les jours, mais nous ne comprenons toujours pas à 100 % comment cela fonctionne », a déclaré Choukèr. « Nous avons acquis beaucoup de connaissances au cours des 20 dernières années, mais certainement, quand ils ont commencé à appliquer l’anesthésie, il n’y avait aucune idée réelle de la façon dont cela travaillait dans le cerveau. »
Les chercheurs conviennent cependant que pour que l’hibernation soit utile dans les vols spatiaux, elle devrait fonctionner sans appareils de survie compliqués et sans lignes intraveineuses constamment surveillées. Le voyage du patient un à un voyage vers Mars peut donc prendre un peu plus de temps.
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