Certains muscles du cœur, notamment les muscles papillaires essentiels à la propulsion sanguine, des astronautes s’atrophient en quelques mois dans l’espace en raison de l’impesanteur, révèle une étude. Si le phénomène a jusqu’ici été observé uniquement chez les animaux, l’étude met pour la première fois en évidence une affection qui, sur Terre, n’est généralement observée que chez les personnes âgées. Autrement dit, l’impesanteur semble accélérer le vieillissement cardiaque.
La principale fonction du cœur est de pomper et de faire circuler le sang à travers l’ensemble de l’organisme, assurant ainsi l’apport en oxygène et en nutriments essentiels aux organes pour que ceux-ci puissent à leur tour assurer leurs fonctions. Pour ce faire, il comporte quatre principales cavités (les oreillettes et les ventricules) se contractant à un rythme régulier et coordonné et comportant des valves (notamment la valve mitrale) qui empêchent le sang de refluer dans le mauvais sens.
Pour assurer leurs fonctions, ces valves sont soutenues par de petits muscles minuscules (moins de 10 % de la masse totale du cœur), mais vitaux : les muscles papillaires. Ces structures empêchent que les valves ne se retournent (comme un parapluie inversé) lorsque les oreillettes et les ventricules se contractent. Lorsqu’elles s’affaiblissent, elles provoquent ce qu’on appelle une insuffisance mitrale, une affection qui touche principalement les personnes âgées.
Une étude sur des rats a mis en évidence dans les années 1990 une atrophie des muscles papillaires après seulement deux semaines dans l’espace. Des études ont également montré que le cœur perd en masse musculaire après quelques semaines dans l’espace et devient plus sphérique.
Le système cardiovasculaire se « déconditionne » en effet dans des conditions d’impesanteur (à ne pas confondre avec l’apesanteur qui, elle, désigne l’absence totale de gravité, tandis que la gravité existe toujours en impesanteur, mais elle n’est simplement pas ressentie).
« En condition d’impesanteur, le cœur n’a plus la nécessité de lutter aussi difficilement pour propulser le sang vers le cerveau. Les fluides corporels se redistribuent vers la tête, le volume sanguin diminue, et le muscle cardiaque, moins sollicité, s’adapte », explique dans un article paru dans The Conversation, Cyril Tordeur, de l’Université Libre de Bruxelles (ULB).
Cependant, aucune étude se concentrant sur les muscles papillaires n’a jusqu’ici été menée chez des humains au cours de vols spatiaux de longue durée. Afin de combler les lacunes de recherche, Tordeur et ses collègues ont effectué des mesures sur des astronautes effectuant des missions de six à douze mois à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue NPJ Microgravity.
Une perte de 14 % en moyenne de la masse des muscles papillaires
Les chercheurs ont utilisé des données d’imagerie par résonance magnétique (IRM) afin de mesurer la masse des muscles papillaires du ventricule gauche, les changements dans la morphologie et la fonction du ventricule chez neuf astronautes masculins qui ont effectué des missions de longue durée sur l’ISS. Les mesures ont été effectuées sur une période de 45 à 60 jours avant le décollage et environ une semaine après leur retour sur Terre.
Les chercheurs ont constaté une réduction de 14 % en moyenne de la masse des muscles papillaires après les séjours dans l’espace. Plus précisément, ces muscles se sont atrophiés de manière sélective. Les cœurs des astronautes étaient également devenus plus sphériques et le diamètre de leur valve mitrale (située entre l’oreillette gauche et le ventricule gauche) a augmenté de 6 % en moyenne.
La figure a représente l’évolution de l’indice de sphéricité du ventricule gauche, quantifié avant et après le vol spatial (axe de gauche). La figure b représente l’évolution du diamètre de l’anneau mitral, quantifié avant et après le vol spatial (axe de gauche). © Tordeur et al.La dilatation de la valve mitrale pourrait altérer son étanchéité, ce qui pourrait provoquer un reflux sanguin dans la mauvaise direction. « Au lieu de se diriger en direction de l’aorte, une partie reflue vers l’oreillette gauche, dans le sens contraire de la circulation normale. On parle de « régurgitation mitrale » », explique Tordeur.
La phase aiguë d’une telle perte d’étanchéité se caractériserait par un reflux du sang vers l’oreillette gauche ; l’atteinte pulmonaire en serait une conséquence indirecte, pouvant provoquer une détresse respiratoire. À long terme, le cœur se remodèle progressivement afin de compenser jusqu’à ne plus être en mesure de maintenir un fonctionnement normal et provoquer une insuffisance cardiaque.
Sur Terre, ce type d’affection et ces changements anatomiques résultent généralement soit de l’inactivité physique prolongée, soit du vieillissement physiologique. Cependant, le processus s’étend sur plusieurs années, voire plusieurs décennies. Cela signifierait que l’impesanteur accélère le vieillissement cardiaque en réduisant ce processus en un délai de quelques mois.
Des protocoles qui ne suffisent pas à empêcher l’atrophie des muscles papillaires
Afin de pallier le déconditionnement généralisé de l’organisme dans l’espace, les astronautes suivent un protocole strict consistant à effectuer deux heures et demie obligatoires d’exercice quotidien, combinant vélo, tapis de course et renforcement musculaire. Cependant, si ces exercices permettent de limiter la perte de masse musculaire et cardiaque, ils ne suffisent apparemment pas à empêcher l’atrophie des muscles papillaires.
« Cette vulnérabilité spécifique pourrait s’expliquer par leur anatomie unique et leur sous-stimulation en contexte spatial », estime Tordeur. Toutefois, « cette nouvelle étude soulève autant de questions qu’elle apporte de réponses », précise le chercheur.
Elle n’a en effet pas permis de déterminer si l’atrophie des muscles papillaires est réversible une fois les astronautes revenus sur Terre ou si elle pourrait s’aggraver lors de missions de plus longue durée. La manière dont l’impesanteur pourrait affecter la fonction de la valve mitrale sur le long terme reste également à déterminer, aucune fuite de la valve n’ayant jusqu’ici été observée chez les astronautes.
Davantage de travaux et de suivis seront nécessaires pour répondre à ces questions en utilisant par exemple des protocoles d’imagerie plus spécifiques à l’évaluation valvulaire. Ces données seront importantes pour la surveillance de la santé des astronautes, en particulier en vue des futures missions habitées de longue durée vers la Lune et Mars.