Les jumeaux Scott et Mark Kelly ont vécu séparés pendant une année entière entre 2015 et 2016. Alors que Mark restait sur la Terre, son frère s'envolait pour la station spatiale internationale, où il est resté en orbite pendant exactement 342 jours, un record ! Les deux frères ont été méticuleusement examinés par les scientifiques avant, pendant et après le voyage. Les échantillons du jumeau parti vers l'espace étaient régulièrement envoyés sur Terre pour être étudiés dans des laboratoires.

Après plus de deux ans de traitement des données, les conclusions de l'étude viennent d'être dévoilées, ce jeudi 11 avril 2019, par la Nasa. Les travaux menés par 10 équipes différentes ont été publiés dans un article commun dans le magazine Science.

La liste des modifications physiques subies par Scott est longue : microbiome, structure des artères, génétique, immunité... presque tous les domaines de la santé sont concernés. La majorité des indicateurs sont revenus à la normale quelques temps après le retour sur Terre. Mais certaines séquelles sont restées, comme un léger déficit cognitif ou des lésions de l'ADN. Ces changements ne sont pas alarmants selon la Nasa : "Etant donné que la majorité des variables biologiques et de santé humaine sont restées stables ou sont revenues à leur niveau de référence, ces données suggèrent que la santé peut être maintenue en grande partie pendant un vol spatial d'une telle durée", a-t-elle déclaré dans un communiqué.

Des changements de longueur des télomères

L'expression des gènes de l'astronaute Scott Kelly avait été modifiée par l'espace comme l'avaient montré des études publiées dès 2017. Les télomères de l'astronaute s'étaient allongés pendant le voyage, avant de raccourcir à son arrivée sur Terre. Ces régions d'ADN répétitif, situées aux extrémités des chromosomes, raccourcissent quand nous vieillissons. D'après Susan Bailey, chercheuse à l'Université d'État du Colorado, ce raccourcissement augmenterait le risque de maladies liées à l'âge, comme les maladies cardio-vasculaires et certains cancers. Le phénomène, encore mal compris, est donc en première ligne pour améliorer la santé des astronautes, mais aussi celle des malades sur Terre.

L'expression des gènes est modifiée

"L'expression des gènes a radicalement changé", déclare Christopher Mason, docteur en physiologie et en biophysique au Weill Medical College. "Au cours des six derniers mois de la mission, il y a eu six fois plus de changements dans l'expression des gènes que dans la première moitié du voyage." Cependant ces changements d'expression sont réversibles : plus de 90% étaient retournés à la normale six mois après le retour de Scott sur Terre. Le Dr. Mason ajoute : "Cela pourrait bien être une réponse normale du corps. Mais les gènes sont perturbés, nous voulons donc savoir pourquoi et les suivre pour voir combien de temps ils restent ainsi."

Transformations dans le microbiome

Autre découverte clé de l'étude, les micro-organismes qui vivent dans le tube digestif sont aussi perturbés pendant les voyages spatiaux. La diversité ne change pas beaucoup, mais les proportions de ces micro-organismes varient. La proportion des deux catégories principales de bactéries dans l'intestin, les Firmicutes et les Bacteroidetes, a changé pendant le voyage. "Il y a eu un changement radical dans la structure de cette communauté de micro-organismes", a déclaré Martha Vitaterna, chercheuse à l'Université Northwestern. "Nous ne pouvons pas dire si c'est un bon ou un mauvais signe."

Les hypothèses avancées sont variées : la très faible pesanteur, les radiations, la diminution du temps de sommeil, le manque de circulation de l'air, le stress lié à la vie dans un espace clos ou encore la modification du régime alimentaire... Des facteurs qui ne sont pas tous causés par la vie dans l'espace mais qui sont liés aux conditions de vie des astronautes. Fred W. Turek, chercheur à l'Université Northwestern, pense que le facteur le plus important est la pesanteur très faible. "Nous pensons qu'elle a un effet sur les bactéries", a-t-il déclaré.

"Nous avons comparé Scott et Mark, ce qui était intéressant", déclare Fred W. Turek. "Mais la vraie étude a consisté à comparer les échantillons de Scott avant, pendant et après le vol. C'est probablement l'information la plus précieuse que nous ayons."

Ces études pourront servir à prévoir les longs voyages dans l'espace

"Nous ne pouvons pas envoyer des humains sur Mars sans savoir comment les vols spatiaux affectent le corps, y compris les microbes voyageant avec les humains sur Mars", a déclaré Fred W. Turek, qui a mené l'étude sur le microbiome. "Et nous devons le savoir le plus tôt possible. L'objectif est d'envoyer des gens sur Mars en 2035, nous ne pouvons donc pas attendre jusqu'en 2033 pour obtenir cette information." Cette étude pourrait donc aider les scientifiques à mieux comprendre les risques pour la santé des longues missions spatiales.