Pouvons-nous protéger le cerveau des radiations cosmiques?
Alors que nous nous préparons à entrer dans une nouvelle ère de voyages dans l'espace, nous devons trouver des moyens d'éviter les risques sanitaires posés par l'environnement cosmique. Le rayonnement de l'espace lointain, en particulier, est connu pour altérer les fonctions cognitives. Les chercheurs ont-ils trouvé un moyen de réparer ces dommages?
C'est la veille d'envoyer des astronautes explorer l'espace lointain, coloniser et terraformer d'autres planètes et planifier le tourisme spatial.
Mais le voyage spatial comporte son propre ensemble de risques pour la santé.
L’une des principales menaces vient du rayonnement cosmique, qui peut nuire au système nerveux central, altérer les fonctions cognitives et entraîner des symptômes similaires à ceux de la maladie d’Alzheimer.
Avec leurs missions de colonisation sur Mars prévues dès les années 2030, la NASA - ainsi que des entreprises privées intéressées par les concepts de voyage spatial - ont étudié des moyens efficaces de protéger les astronautes des méfaits des radiations.
Jusqu'à présent, les chercheurs se sont principalement concentrés sur la façon d'améliorer les vaisseaux spatiaux et les équipements de protection pour les voyageurs de l'espace afin de repousser ce fort rayonnement.
Maintenant, cependant, des chercheurs de l'Université de Californie à San Francisco - dirigés par Susanna Rosi - ont commencé à développer un traitement qui pourrait compenser la neurodégénérescence déclenchée par les rayons cosmiques.
Les résultats de leurs expériences, qu'ils ont menées sur des modèles murins, sont désormais publiés dans la revue Rapports scientifiques.
«Le rayonnement cosmique peut affecter le cerveau à long terme»
Des recherches antérieures menées par Rosi et son équipe ont révélé qu'après que les souris ont été exposées à un niveau de rayonnement à peu près équivalent à ce que les astronautes humains pourraient rencontrer lors d'une mission spatiale, leur capacité à différencier les objets familiers et inconnus était altérée.
Habituellement, lorsque les souris sont confrontées à deux objets - l'un qui leur est nouveau et inconnu et l'autre qu'ils ont exploré auparavant - elles passent plus de temps à se familiariser avec le nouvel objet.
Cependant, les animaux qui avaient été exposés aux radiations avaient tendance à passer autant de temps à explorer les deux objets, ce qui suggérait aux chercheurs que les souris avaient oublié qu'elles avaient déjà été exposées à l'un des deux.
Les autres symptômes présentés par les souris comprenaient des problèmes d'interactions sociales et un sentiment d'anxiété élevé. Rosi et son équipe notent que cela était probablement dû à l’effet de la forte radiation sur la microglie, ou sur les cellules nerveuses présentes dans le cerveau et la moelle épinière qui font partie du mécanisme immunitaire du système nerveux central.
Lorsque les microglies sont activées, elles peuvent provoquer des symptômes - comme une altération de la mémoire - qui correspondent à ceux des troubles neurodégénératifs.
Cela est en partie dû au fait qu'ils sont poussés à détruire les synapses, ou aux connexions formées entre les cellules cérébrales qui leur permettent de transmettre des informations.
«Nous commençons à avoir des preuves que l'exposition au rayonnement de l'espace lointain pourrait affecter le fonctionnement du cerveau à long terme, mais pour autant que je sache, personne n'avait exploré d'éventuelles contre-mesures qui pourraient protéger le cerveau des astronautes contre ce niveau d'exposition aux rayonnements. "
Susanna Rosi
Un nouveau composé est prometteur
Dans la nouvelle étude, Rosi et ses collègues ont collaboré avec des chercheurs de l'Université de Loma Linda en Californie pour trouver une thérapie qui pourrait contrecarrer les effets des radiations sur le cerveau.
Ils ont commencé par une expérience similaire sur des souris, dans laquelle ils ont été exposés à une dose de rayonnement similaire à celle qui pourrait affecter un voyageur de l'espace lointain.
Après une semaine, les souris ont reçu soit un régime régulier et contrôlé pendant 15 jours, soit un régime comprenant un traitement avec un composé expérimental appelé PLX5622.
Le régime PLX5622 agit en épuisant la microglie dans le système nerveux central. Dans des recherches antérieures, il a été démontré que le traitement par PLX5622 protège la fonction cognitive chez les souris exposées à une irradiation crânienne en tant que forme de thérapie anticancéreuse. Rosi et son équipe se sont inspirés de ces résultats.
Les expériences récentes ont également donné des résultats encourageants. Premièrement, les scientifiques ont remarqué que, bien qu'au début, elles ne présentaient aucune déficience cognitive, dans les 3 mois suivant l'irradiation initiale, les souris de régime témoin présentaient une reconnaissance des nouveaux objets altérée.
Cependant, les souris qui avaient reçu un traitement par PLX5622 ne présentaient pas de tels dommages au rappel de la mémoire.
En comparant les cerveaux de souris de chaque groupe, les chercheurs ont révélé que ceux du groupe témoin présentaient de nombreuses microglies activées et avaient perdu de nombreuses synapses, tandis que ceux du groupe de traitement PLX5622 semblaient en bonne santé.
Pourquoi est-ce? Rosi et son équipe pensent qu'en forçant le système nerveux central à éliminer la microglie activée, de nouvelles cellules nerveuses saines sont venues les remplacer, permettant aux souris de maintenir une fonction cognitive normale.
«C’est une preuve vraiment intéressante, premièrement, que le redémarrage de la microglie du cerveau peut protéger la fonction cognitive après une exposition aux rayonnements, et deuxièmement, nous n’avons pas nécessairement besoin de traiter immédiatement après l’exposition aux rayonnements pour que le médicament soit efficace», explique Rosi.
Cependant, les chercheurs ne sont pas seulement enthousiasmés par le potentiel de cette thérapie expérimentale pour les voyageurs de l’espace. Des médicaments exploitant des mécanismes similaires à ceux du PLX5622 sont déjà testés dans des essais cliniques pour le traitement du cancer.
Cela signifie que ces médicaments pourraient bien se prêter à un plus large éventail de problèmes, y compris des troubles cognitifs à la suite d'un traitement contre le cancer.
«La NASA est très intéressée par la recherche de moyens d’assurer à la fois la sécurité des astronautes et le succès des missions lors des voyages dans l’espace lointain», note Karen Krukowski, co-auteur de l’étude.
«Mais», ajoute-t-elle, «les astronautes sont une petite population - il est passionnant que ces découvertes puissent potentiellement aider à prévenir de nombreuses autres formes de troubles cognitifs.»
