L’espace est un environnement hostile pour les humains, posant de multiples risques pour la santé, y compris la capacité d’induire des changements du système immunitaire pendant les vols spatiaux. Ce dérèglement du système immunitaire peut avoir de graves conséquences pour les missions spatiales.
En 2021, l’Agence spatiale européenne a lancé le programme Terra Novae, qui compte trois destinations, dont la Lune, Mars et l’orbite terrestre basse. Les astronautes de la prochaine génération associés à Terra Novae seront contrôlés avant le vol pour prédire et atténuer leurs réactions aux conditions spatiales afin de préserver finalement leur bien-être.
Une étude récente publiée dans npj Microgravité décrit comment la microgravité et les radiations affectent le système immunitaire.
Étude: Nouvelle génération d’astronautes ou concept d’astronaute 2.0 de l’ESA et pleins feux sur l’immunité. Crédit d’image : Jbruiz / Shutterstock.com
Effets des conditions spatiales sur les cellules immunitaires et le développement
De nombreuses études ont examiné les effets des vols spatiaux sur le développement des cellules immunitaires. Par exemple, les progéniteurs de monocytes et les granulocytes ont été réduits chez les rongeurs dans l’espace ou lorsqu’ils ont été exposés à une suspension anti-orthostatique.
De même, une étude utilisant un modèle amphibien a observé une transcription élevée de la chaîne lourde de l’immunoglobuline M (IgM) et une expression réduite d’Ikaros, le facteur de transcription déterminant les lymphoïdes, suggérant ainsi un impact sur le développement des lymphocytes B.
Des souris transportées à bord d’un satellite pendant un mois ont présenté des changements dans l’expression de protéines impliquées dans le développement des cellules immunitaires et des os dans leurs fémurs. Les cellules B ont également été réduites dans la rate et la moelle osseuse de ces souris une semaine après l’atterrissage. De même, le thymus fœtal murin sous microgravité simulée (sμG) a révélé une diminution des stades de maturation des lymphocytes T.
Une étude a montré une augmentation des neutrophiles lors de vols spatiaux courts et longs, bien que les cellules aient une capacité de phagocytose réduite. Une augmentation du rapport neutrophiles-lymphocytes a également été signalée lorsque des leucocytes de donneurs sains ont été soumis à sμG. Cela était également évident chez les astronautes après une expédition de six mois à la Station spatiale internationale (ISS).
Une étude récente a rapporté que la microgravité réelle (μG) et sμG réduisent la différenciation des progéniteurs hématopoïétiques en macrophages. Cette étude a également noté une polarisation réduite dans les macrophages pro-inflammatoires M1 ou anti-inflammatoires M2. Il a été démontré que la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) par les macrophages augmentait dans des conditions spatiales.
La capacité cytotoxique des cellules tueuses naturelles (NK) a diminué dans les conditions μG et sμG. La prolifération des cellules dendritiques (DC) à partir de cellules progénitrices dans le sang humain a été supprimée sous sμG, ainsi que l’expression réduite du cluster de différenciation 80 (CD80) et des molécules de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC).
Les premières études sur des cellules humaines en culture ont indiqué des altérations des structures cytosquelettiques en microgravité. Récemment, des altérations du cytosquelette d’actine ont été mises en évidence dans des cellules cancéreuses en microgravité lors d’un vol parabolique.
Des modèles d’expression génique modifiés ont été observés dans les lymphocytes T transportés dans l’espace. Les réponses des lymphocytes aux mitogènes ont été réduites chez les cosmonautes et les astronautes après un vol spatial.
Un séjour de six mois sur l’ISS n’a provoqué aucun changement dans le nombre de lymphocytes B. Néanmoins, une étude a rapporté un répertoire d’IgM altéré chez deux cosmonautes qui ont passé six mois sur l’ISS.
L’immunisation d’un modèle d’amphibien au cours d’un vol spatial de cinq mois a révélé des changements dans la production d’anticorps et le taux d’hypermutation somatique. Notamment, le nombre de monocytes semble rester relativement stable lors de vols spatiaux courts mais augmente lors d’une mission prolongée.
Lacunes dans les connaissances et recommandations
La détermination des réponses et de l’adaptation des cellules immunitaires suite à une exposition prolongée aux radiations, au stress et à la microgravité n’est pas suffisamment comprise et nécessite des recherches plus approfondies. La poussière à l’intérieur des véhicules spatiaux pourrait également provoquer une irritation des yeux et de la peau chez les astronautes et devrait être traitée pour les missions prolongées.
L’étude de l’irritation et de l’infection dues à la contamination par du matériel microbien, martien ou lunaire pourrait également être pertinente. La vaccination des astronautes avant et pendant les vols spatiaux doit être envisagée pour une protection maximale contre les maladies infectieuses.
Il n’y a aucune preuve d’un risque accru d’auto-immunité dû aux vols spatiaux. Cependant, cela ne doit pas être négligé, car des recherches antérieures suggèrent une association possible.
Le rayonnement cosmique est une menace importante pour le développement du cancer pendant les longues missions spatiales ; par conséquent, l’identification des mécanismes sous-jacents est cruciale. La réactivation des virus latents est une autre menace importante et doit être surveillée lors des missions spatiales.
Pour atténuer ces préoccupations, les chercheurs recommandent de normaliser les méthodologies d’expériences et d’analyses liées à l’immunité, et d’établir une base de données des résultats de recherche intégrative spatiale et terrestre. Une autre recommandation était le développement de nouveaux outils pour étudier le système immunitaire et l’intégration des analyses du système immunitaire avec d’autres tissus/organes pour préserver la santé des astronautes.
Une plus grande collaboration entre les chercheurs en physiologie spatiale aiderait à mieux délimiter la physiologie des astronautes pendant les vols spatiaux profonds. Récemment, une initiative a suggéré un protocole de contre-mesures immunologiques spécifiques pour les missions d’exploration dans l’espace lointain.
