Muscles dans l’espace : ce seuil de gravité qui change tout pour Mars

Le rêve lunaire face à la réalité biologique

Les images sont iconiques : des astronautes bondissant avec une aisance déconcertante sur la surface de la Lune. Cette capacité à se mouvoir par sauts est une conséquence directe de la gravité lunaire, qui ne représente qu’un sixième de celle que nous connaissons sur Terre. Mais cette légèreté pourrait n’être qu’une expérience de courte durée, réservée aux premières missions.

En cas de séjour prolongé, la réalité physiologique risque de s’imposer. Le corps humain, et plus particulièrement sa masse musculaire, est profondément affecté par l’absence de gravité. Il est bien établi que la microgravité entraîne une perte de densité osseuse et une atrophie musculaire. Pour les futures missions habitées, la question n’est plus de savoir si les muscles s’affaibliront, mais à partir de quel niveau de gravité ils peuvent se maintenir en bonne santé.

Des souris à bord de l’ISS pour percer le mystère

Pour définir le seuil gravitationnel critique en dessous duquel les muscles commencent à se détériorer, des scientifiques ont mené une expérience inédite à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS). L’étude, qui pourrait avoir des implications majeures pour les voyages spatiaux humains, a utilisé des souris comme modèles biologiques.

Au total, 24 souris mâles ont été envoyées dans l’espace. À l’intérieur de l’ISS, elles ont été placées dans une centrifugeuse capable de simuler différents niveaux de gravité. Pendant une période allant jusqu’à 28 jours, les rongeurs ont été exposés à trois conditions distinctes : 0,33g (un tiers de la gravité terrestre), 0,67g (deux tiers) ou 1g, l’équivalent de la gravité normale sur notre planète.

Les chercheurs ont ensuite méticuleusement mesuré deux indicateurs clés : la force de préhension des souris et l’atrophie de leur muscle soléaire. Ce muscle, situé dans le membre postérieur, est connu pour être particulièrement sensible aux variations de gravité.

Deux seuils pour un muscle sain

Les résultats de cette expérience sont riches d’enseignements. L’équipe a découvert qu’une gravité de 0,33g était tout juste suffisante pour empêcher une détérioration complète du muscle soléaire. Cependant, à ce niveau, les myofibres musculaires, les cellules contractiles du muscle, montraient déjà des changements dans leur composition. Ce n’est qu’à 0,67g que la gravité s’est avérée assez forte pour stopper à la fois la détérioration et l’atrophie musculaire.

L’analyse moléculaire a également permis d’identifier 11 métabolites dont la concentration variait en fonction du niveau de gravité. Ces découvertes ouvrent une nouvelle fenêtre de compréhension sur les mécanismes biologiques en jeu. La gravité de Mars, par exemple, se situe à environ 38 % de celle de la Terre (soit 0,38g). Selon cette étude, cela serait suffisant pour limiter la détérioration, mais probablement pas pour empêcher l’atrophie.

La Lune, quant à elle, présente une gravité bien plus faible que les deux seuils étudiés, ce qui pose un défi encore plus grand pour la santé musculaire des astronautes qui y séjourneraient longtemps.

Mars en ligne de mire, l’urgence de comprendre

Ces recherches prennent une importance cruciale dans le contexte des ambitions de la NASA. Comme l’écrit l’équipe dans l’article scientifique : « Avec l’objectif de la NASA d’envoyer des humains sur Mars dans les années 2030, une compréhension complète des mécanismes moléculaires sous-jacents à ces changements induits par la gravité est requise de toute urgence, tout comme le développement de contre-mesures appropriées pour prévenir les effets délétères sur les muscles squelettiques. »

Le voyage vers la Planète Rouge durera plusieurs mois, exposant les équipages à une longue période de faible gravité. Si un voyage vers la Lune ne prend que quelques jours, les défis pour une base permanente sont immenses. Les scientifiques reconnaissent les limites actuelles de leurs connaissances : « Cependant, les mécanismes par lesquels la gravité régule l’homéostasie des muscles squelettiques et les effets de son absence pendant le vol spatial restent largement flous, en raison du manque d’outils disponibles pour étudier l’effet de la gravité sur les muscles squelettiques des mammifères. »

L’exercice, une parade aujourd’hui insuffisante ?

À bord de l’ISS, les astronautes sont en état de chute libre permanente. Bien que la force d’attraction gravitationnelle de la Terre ne soit que légèrement inférieure à celle ressentie à la surface, ils vivent en microgravité, un état proche de zéro g qui provoque de multiples changements dans leur organisme. Sans contre-mesures, un astronaute peut perdre jusqu’à 20 % de sa masse musculaire en seulement 5 à 11 jours.

Pour combattre ces effets, les pensionnaires de la station consacrent au moins deux heures par jour à l’exercice physique. Malgré cette discipline de fer, ils peuvent tout de même perdre 40 % de leur masse musculaire après cinq mois dans l’espace. Ils utilisent des équipements sophistiqués comme le système d’haltérophilie ARED (Advanced Resistive Exercise Device), le tapis de course T2 et le vélo d’appartement CEVIS, qui simulent la résistance qu’offre la gravité sur Terre.

Si cette étude sur les souris, publiée dans la revue *Science Advances*, offre un premier aperçu du seuil de gravité nécessaire au maintien de la santé musculaire, beaucoup de questions demeurent sur les effets à long terme d’une vie sur un autre monde. L’exercice seul pourrait ne pas suffire à tout compenser.

Selon la source : iflscience.com