L’hibernation des astronautes pourrait finalement s’avérer impossible pour les missions de longue durée

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Vue d'artiste d'un équipage en hibernation dans un vaisseau spatial. | Création originale par Jonathan Paiano (Trust My Science).
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Lors d’une précédente étude, l’Agence spatiale européenne (ESA) avait considéré l’hibernation des astronautes comme envisageable pour les missions de longue durée. L’hibernation induite, ou « hivernation » pour utiliser le terme exact concernant l’ours, qui a inspiré la méthode, permettrait notamment de réduire les besoins en énergie. Mais est-ce vraiment réalisable ? Des chercheurs chiliens avancent que les économies réalisées n’avaient pas été calculées correctement jusqu’à présent. En comparant les économies et dépenses énergétiques de différents mammifères pendant l’hibernation, ils suggèrent que — d’un point de vue métabolique — les humains ne survivront probablement pas à un voyage de plusieurs décennies dans l’espace.

Mis dans un état de torpeur (hivernation) ou d’hibernation, le corps verrait son métabolisme diminuer afin de réaliser des économies de besoins en oxygène, nourriture et eau. Pendant un vol de longue durée, cela pourrait ainsi présenter un avantage considérable ; d’autant plus qu’une telle virée nécessite « environ 30 kg par astronaute et par jour, et nous devons tenir compte des radiations ainsi que des défis mentaux et physiologiques », avait expliqué en janvier dernier dans un communiqué Jennifer Ngo-Anh, coordinatrice de la recherche et de la charge utile de l’exploration humaine et robotique à l’ESA.

Si l’hibernation est un état naturel que connaissent de nombreux mammifères et qui a été interprété comme une stratégie adaptative d’économie d’énergie, des chercheurs chiliens se sont penchés en détail sur la relation entre la masse corporelle et la dépense énergétique chez les animaux qui hibernent. D’après eux, le calcul s’avère utile pour déterminer « la durée de vie d’hypothétiques astronautes dans l’espace, ou la taille limite à partir de laquelle l’hibernation devient inefficace ».

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Seuls les petits mammifères économisent de l’énergie pendant l’hibernation

Les résultats de l’étude sont surprenants : en moyenne, les petits mammifères qui hibernent ont tendance à économiser beaucoup plus d’énergie que les grands animaux. Par exemple, le petit marsupial de 45 grammes économise 76% de son énergie pendant l’hibernation, par rapport à son état actif habituel. La chauve-souris brune et l’opossum nain peuvent même réduire leur niveau d’énergie normal jusqu’à 98% pendant l’hibernation ! Si on garde en tête l’ours comme principal mammifère qui hiberne, il ne pèse en réalité que 70 grammes en moyenne.

En revanche, les grands ours n’économisent pas d’énergie pendant l’hibernation, mais en perdent au contraire. Par exemple, un grizzly réalise une économie d’énergie négative de 124%. Même un ours plus petit (75 kg) ne réalise pas de gain d’énergie pendant l’hibernation, par rapport à un état de sommeil normal.

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Il faut savoir que dans leur état normal d’activité ou de sommeil, les petits animaux doivent brûler davantage d’énergie que les gros pour maintenir leur température corporelle. Mais tout semble s’égaliser en état d’hibernation, quelle que soit la taille du corps. « Nous avons estimé l’échelle de la dépense énergétique quotidienne de l’hibernation et avons constaté qu’elle s’échelonne isométriquement avec la masse », écrivent les chercheurs dans leur étude. « Ce qui signifie qu’un gramme de chauve-souris en hibernation a un métabolisme similaire à celui d’un gramme d’ours, 20 000 fois plus grand ».

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Cela devient donc un avantage plus important pour les petits êtres vivants, et sans grand intérêt pour les plus gros comme l’ours et l’humain. D’après cette étude, l’hibernation provoquée artificiellement pour l’astronaute chez l’homme ne permettrait donc probablement pas d’économiser plus d’énergie qu’un sommeil normal.

Ainsi, les petits mammifères peuvent facilement profiter des avantages de l’hibernation grâce aux réserves d’énergie stockées dans leurs muscles et leurs graisses, alors que les humains ne seraient pas capables d’en faire autant. Et même si on l’envisageait, le voyage spatial ne pourrait pas excéder quelques petites années, car les pertes en graisses seraient importantes. D’après l’étude, il faudrait 6,3 g de graisses par jour pour hiberner dans l’espace, ce qui représente environ 204kg pour un voyage de 90 ans.

Source : Proceedings of the Royal Society B.

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