Les périodes prolongées dans l'espace sont connues depuis longtemps pour causer des problèmes de vision chez les astronautes. Maintenant, une nouvelle étude dans la revue Radiology suggère que l'impact des voyages spatiaux de longue durée est plus étendu, provoquant potentiellement des changements de volume cérébral et une déformation de la glande pituitaire.
Plus de la moitié des membres d'équipage de la Station spatiale internationale (ISS) ont signalé des changements dans leur vision suite à une exposition de longue durée à la microgravité de l'espace. L'évaluation post-vol a révélé un gonflement du nerf optique, une hémorragie rétinienne et d'autres changements structurels oculaires.
Exemples de déformations hypophysaires chez trois membres d'équipage avant le vol spatial et après le vol spatial (jour 1). a) Seul le premier membre d'équipage indiqué dans a n'avait eu aucune exposition antérieure aux vols spatiaux. Des images tridimensionnelles sagittales orthogonales pondérées T1 reconstruites dans l'hypophyse centrée sur la tige hypophysaire sont présentées pour chaque membre d'équipage. (a) Avant le vol, il y a une convexité ascendante normale du dôme de l'hypophyse (tête de flèche noire) et une tige hypophysaire droite (tête de flèche blanche). Chez cet astronaute, il n'y a aucun changement dans la structure morphologique de l'hypophyse ou de la tige après le vol spatial (score de déformation hypophysaire, 0). La glande pituitaire antérieure (indiquée par le a en a) et la glande pituitaire postérieure (p) sont indiquées. (b) Avant le vol spatial, il y a une convexité normale vers le haut du dôme de l'hypophyse. Après le vol spatial, il y a aplatissement du dôme de l'hypophyse (score de déformation hypophysaire, 1). Notez le liquide céphalo-rachidien (LCR) dans la citerne suprasellaire immédiatement au-dessus du dôme de l'hypophyse. (c) Avant le vol spatial, il y a une légère concavité du dôme de l'hypophyse. Après le vol spatial, il y a une concavité modérée du dôme de la glande pituitaire avec une perte de volume et une nouvelle déviation postérieure subtile avec une légère courbure de la tige pituitaire (flèches; score de déformation pituitaire, 1). * Augmentation de la congestion du sinus sphénoïde après le vol spatial. Crédit d'image: Radiological Society of North America
Les scientifiques ont émis l'hypothèse que l'exposition chronique à une pression intracrânienne élevée, ou pression à l'intérieur de la tête, pendant le vol spatial est un facteur contribuant à ces changements. Sur Terre, le champ gravitationnel crée un gradient hydrostatique, une pression de fluide qui augmente progressivement de la tête aux pieds en position debout ou assise. Ce gradient de pression n'est pas présent dans l'espace.
« Lorsque vous êtes en microgravité, des fluides tels que votre sang veineux ne s'accumulent plus vers vos membres inférieurs mais se redistribuent vers la tête », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Larry A. Kramer, M.D., du University of Texas Health Science Center à Houston.
Ce mouvement de fluide vers votre tête peut être l'un des mécanismes à l'origine des changements que nous observons dans l'œil et le compartiment intracrânien. «
Larry A. Kramer, Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas à Houston
Pour en savoir plus, le Dr Kramer et ses collègues ont effectué une IRM cérébrale sur 11 astronautes, dont 10 hommes et une femme, avant de se rendre à l'ISS. Les chercheurs ont poursuivi les études IRM un jour après le retour des astronautes, puis à plusieurs intervalles au cours de l'année suivante.
Les résultats de l'IRM ont montré que l'exposition de longue durée à la microgravité provoquait des expansions dans les volumes combinés du cerveau et du liquide céphalorachidien (LCR) des astronautes. Le LCR est le fluide qui s'écoule dans et autour des espaces creux du cerveau et de la moelle épinière. Les volumes combinés sont restés élevés à un an après le vol, ce qui suggère une altération permanente.
« Ce que nous avons identifié que personne n'a vraiment identifié auparavant, c'est qu'il y a une augmentation significative du volume dans la substance blanche du cerveau du contrôle en amont au post-vol », a déclaré le Dr Kramer. « L'expansion de la substance blanche est en fait responsable de la plus grande augmentation des volumes combinés de cerveau et de liquide céphalo-rachidien après le vol. »
L'IRM a également montré des altérations de l'hypophyse, une structure de la taille d'un pois à la base du crâne souvent appelée «glande principale» car elle régit la fonction de nombreuses autres glandes dans le corps. La plupart des astronautes avaient des preuves IRM de déformation de l'hypophyse suggérant une pression intracrânienne élevée pendant le vol spatial.
« Nous avons constaté que la glande pituitaire perd de la hauteur et est plus petite après le vol qu'elle ne l'était avant le vol », a déclaré le Dr Kramer. « En outre, le dôme de l'hypophyse est principalement convexe chez les astronautes sans exposition préalable à la microgravité, mais a montré des signes d'aplatissement ou de concavité après le vol. Ce type de déformation est compatible avec une exposition à des pressions intracrâniennes élevées. »
Les chercheurs ont également observé une augmentation du volume après le vol, en moyenne, dans les ventricules latéraux des astronautes, des espaces dans le cerveau qui contiennent du LCR. Cependant, le volume global résultant ne serait pas considéré en dehors de la gamme des adultes en bonne santé. Les changements étaient similaires à ceux qui se produisent chez les personnes qui ont passé de longues périodes de repos au lit avec la tête légèrement inclinée vers le bas dans les études de recherche simulant le déplacement du fluide vers la tête en microgravité.
De plus, la vitesse du flux de LCR a augmenté à travers l'aqueduc cérébral, un canal étroit qui relie les ventricules dans le cerveau. Un phénomène similaire a été observé dans l'hydrocéphalie à pression normale, une condition dans laquelle les ventricules dans le cerveau sont anormalement élargis. Les symptômes de cette condition comprennent des difficultés à marcher, des problèmes de contrôle de la vessie et la démence. À ce jour, ces symptômes n'ont pas été signalés chez les astronautes après un voyage dans l'espace.
Les chercheurs étudient des moyens de contrer les effets de la microgravité. Une option envisagée est la création de la gravité artificielle à l'aide d'une grande centrifugeuse qui peut faire tourner les gens en position assise ou couchée. On étudie également l'utilisation d'une pression négative sur les membres inférieurs comme moyen de contrer le déplacement de fluide vers la tête dû à la microgravité.
Le Dr Kramer a déclaré que la recherche pourrait également avoir des applications pour les non-astronautes.
Si nous pouvons mieux comprendre les mécanismes qui provoquent l'élargissement des ventricules chez les astronautes et développer des contre-mesures appropriées, alors peut-être que certaines de ces découvertes pourraient bénéficier aux patients souffrant d'hydrocéphalie à pression normale et d'autres conditions connexes. «
Larry A. Kramer, Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas à Houston
