Avec les missions proposées sur Mars et les plans pour établir des avant-postes sur la Lune dans les prochaines décennies, il y a plusieurs questions sur les effets que le temps passé dans l'espace ou sur d'autres planètes pourrait avoir sur le corps humain. Au-delà de la gamme normale de questions concernant les effets des rayonnements et des faibles g sur nos muscles, nos os et nos organes, il y a aussi la question de savoir comment les voyages dans l'espace pourraient avoir un impact sur notre capacité à se reproduire.
Plus tôt cette semaine - le lundi 22 mai - une équipe de chercheurs japonais a annoncé des résultats qui pourraient éclairer cette question. À l'aide d'un échantillon de sperme de souris lyophilisé, l'équipe a pu produire une litière de bébés souris saines. Dans le cadre d'une étude de fertilité, le sperme de souris avait passé neuf mois à bord de la Station spatiale internationale (entre 2013 et 2014). La vraie question est maintenant, peut-on en faire de même pour les bébés humains?
L’étude a été dirigée par un étudiant chercheur du Advanced Biotechnology Center de l’Université de Yamanashi. Comme elle et ses collègues l'expliquent dans leur étude - récemment publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences - la technologie de procréation assistée sera nécessaire si l’humanité entend vivre à long terme dans l’espace.
À ce titre, des études portant sur l'effet que la vie dans l'espace pourrait avoir sur la reproduction humaine sont nécessaires en premier lieu. Ceux-ci doivent s'attaquer à l'impact de la microgravité (ou de la faible gravité) sur la fertilité, les capacités humaines de concevoir et le développement des enfants. Et plus important encore, ils doivent faire face à l'un des plus grands dangers de passer du temps dans l'espace - qui est la menace posée par le rayonnement solaire et cosmique.
Pour être juste, il n'est pas nécessaire d'aller loin pour ressentir les effets du rayonnement spatial. L'ISS reçoit régulièrement plus de 100 fois la quantité de rayonnement émise par la surface de la Terre, ce qui peut entraîner des dommages génétiques en l'absence de garanties suffisantes. Sur d'autres corps solaires - comme Mars et la Lune, qui n'ont pas de magnétosphère protectrice - la situation est similaire.
Et bien que les effets des radiations sur les adultes aient été largement étudiés, les dommages potentiels qui pourraient être causés à notre progéniture ne l'ont pas été. Comment le rayonnement solaire et cosmique pourrait-il affecter notre capacité de reproduction et comment ce rayonnement pourrait-il affecter les enfants lorsqu'ils sont encore dans l'utérus et une fois qu'ils sont nés? Espérant faire les premiers pas pour répondre à ces questions, Wakayama et ses collègues ont sélectionné les spermatozoïdes des souris.
Ils ont spécifiquement choisi des souris car elles sont une espèce de mammifère qui se reproduit sexuellement. Comme Sayaka Wakayama l'a expliqué par e-mail à Space Magazine:
«Jusqu'à présent, seuls les poissons ou les salamandres ont été examinés pour la reproduction dans l'espace. Cependant, les espèces de mammifères sont très différentes de ces espèces, comme la naissance d'une mère (viviparité). Pour savoir si la reproduction des mammifères est possible ou non, nous devons utiliser des espèces de mammifères pour les expériences. Cependant, les espèces de mammifères telles que les souris ou les rats sont très sensibles et difficiles à prendre en charge par les astronautes à bord de l'ISS, notamment pour une étude de reproduction. Par conséquent, nous [n'avons pas mené ces études] jusqu'à présent. Nous prévoyons de faire plus d'expériences telles que l'effet de la microgravité sur le développement embryonnaire. »
Les échantillons ont passé neuf mois à bord de l'ISS, période pendant laquelle ils ont été maintenus à une température constante de -95 ° C (-139 ° F). Pendant le lancement et la récupération, cependant, ils étaient à température ambiante. Après la récupération, Wakayama et son équipe ont constaté que les échantillons avaient subi quelques dommages mineurs.
"Le sperme conservé dans l'espace a subi des dommages à l'ADN même après seulement 9 mois par rayonnement spatial", a déclaré Wakayama. «Cependant, ces dommages n'étaient pas importants et pouvaient être réparés lorsqu'ils étaient fertilisés par la capacité des ovocytes. Par conséquent, nous pourrions obtenir une progéniture normale et saine. Cela me suggère que nous devons examiner l'effet lorsque les spermatozoïdes sont conservés pendant de plus longues périodes. »
En plus d'être réparables, les échantillons de sperme étaient encore capables de fertiliser des embryons de souris (une fois qu'ils étaient ramenés sur Terre) et de produire une progéniture de souris, qui ont tous atteint la maturité et ont montré des niveaux de fertilité normaux. Ils ont également noté que les taux de fécondation et de naissance étaient similaires à ceux des groupes témoins, et que seules des différences génomiques mineures existaient entre celles-ci et la souris créée à l'aide du sperme test.
De tout cela, ils ont démontré que si l'exposition aux rayonnements spatiaux peut endommager l'ADN, elle n'a pas besoin d'affecter la production de descendants viables (au moins dans un délai de neuf mois). De plus, les résultats indiquent que les animaux humains et domestiques pourraient être produits à partir de spermatozoïdes préservés dans l'espace, ce qui pourrait être très utile pour coloniser l'espace et d'autres planètes.
Comme Wakayama l'a dit, cette recherche s'appuie sur des pratiques de fertilisation déjà établies sur Terre et a démontré que ces mêmes pratiques pouvaient être utilisées dans l'espace:
«Notre sujet principal est la reproduction des animaux domestiques. Dans la situation actuelle sur le terrain, de nombreux animaux naissent de conserves de spermatozoïdes. En particulier au Japon, 100% des vaches laitières sont nées de sperme conservé pour des raisons économiques et d'élevage. Parfois, le sperme stocké depuis plus de 10 ans était utilisé pour produire des vaches. Si les humains vivent dans l'espace pendant de nombreuses années, nos résultats ont montré que nous pouvons manger du bifteck dans l'espace. À cette fin, nous avons fait cette étude. Pour les humains, notre découverte aidera probablement les couples infertiles. »
Cette recherche ouvre également la voie à des tests supplémentaires qui chercheraient à mesurer les effets du rayonnement spatial sur les ovules et le système de reproduction féminin. Non seulement ces tests pourraient nous en dire beaucoup sur la façon dont le temps dans l'espace pourrait affecter la fertilité des femmes, mais cela pourrait également avoir de graves conséquences pour la sécurité des astronautes. Comme Ulrike Luderer, professeur de médecine à l'Université de Californie et l'un des co-auteurs du document, a déclaré dans un communiqué à l'AFP:
«Ces types d'expositions peuvent provoquer une insuffisance ovarienne précoce et un cancer de l'ovaire, ainsi que d'autres ostéoporoses, maladies cardiovasculaires et maladies neurocognitives comme la maladie d'Alzheimer. La moitié des astronautes des nouvelles classes d’astronautes de la NASA sont des femmes. Il est donc vraiment important de savoir quels effets chroniques sur la santé pourraient avoir pour les femmes exposées aux rayonnements de l'espace profond à long terme.
Cependant, un problème persistant avec ce genre de tests est de pouvoir différencier les effets de la microgravité et du rayonnement. Dans le passé, des recherches ont été menées qui ont montré comment l'exposition à la microgravité simulée peut réduire la capacité de réparation de l'ADN et induire des dommages à l'ADN chez l'homme. D'autres études ont soulevé la question de l'interaction entre les deux, et comment de nouvelles expériences sont nécessaires pour aborder l'impact précis de chacune.
À l'avenir, il sera peut-être possible de faire la différence entre les deux en plaçant des échantillons de spermatazoa et d'ovules dans un tore capable de simuler la gravité terrestre (1 g). De même, des modules blindés pourraient être utilisés pour isoler les effets d'une faible ou même micro-gravité. Au-delà de cela, il y aura probablement des incertitudes persistantes jusqu'à ce que les bébés naissent réellement dans l'espace, ou dans un environnement lunaire ou martien.
Et bien sûr, l'impact à long terme de la réduction de la gravité et du rayonnement sur l'évolution humaine reste à voir. Selon toute vraisemblance, cela ne deviendra pas clair pour les générations à venir et nécessitera des études multigénérationnelles d'enfants nés loin de la Terre pour voir comment eux et leurs descendants diffèrent.
