Médecine sur Mars: Comment maintenir la santé sur la planète rouge

De tous les défis pour amener les humains sur Mars, celui que nous sommes peut-être le plus loin de résoudre n'a rien à voir avec les fusées, les habitats ou les systèmes complexes de filtration de l'eau. Le grand problème auquel nous devons faire face est celui des limites du corps humain.

Nos corps s'adaptent incroyablement à différents environnements ici sur Terre, mais pas tellement lorsqu'il s'agit de l'environnement sur d'autres planètes.

Nous avons parlé à deux experts en médecine spatiale pour savoir comment vous traitez les patients malades ou blessés dans l'espace et ce que certains L'une des grandes questions ouvertes concerne la santé des astronautes que nous prévoyons d'envoyer dans le système solaire.

Cet article fait partie de Vie sur Mars, une série en 10 parties qui explore la science et la technologie de pointe qui permettront aux humains d'occuper Mars

Le corps dans l'espace

Nous en savons déjà beaucoup sur comment le corps humain réagit aux missions spatiales grâce à plus de deux décennies d'études sur la Station spatiale internationale (ISS). L'environnement de microgravité y entraîne une série de changements dans le corps, notamment la perte osseuse, l'atrophie musculaire et la redistribution des fluides (quand il n'y a pas de gravité pour tirer les fluides vers le bas, ils finissent par s'accumuler dans la partie supérieure du corps), ainsi que d'autres problèmes connexes comme l'altération vision. Ces symptômes apparaissent dans les visites typiques de six mois à un an que les astronautes effectuent sur l'ISS, ce qui est à peu près comparable au temps qu'une mission prendrait pour se rendre sur Mars.

La bonne nouvelle est que les chercheurs ont trouvé de nombreuses façons de contrer ces effets, comme l'importance de plusieurs heures d'exercice quotidien pour éviter que les muscles ne s'atrophient.

Filippo Castrucci, chirurgien de l'air à l'Agence spatiale européenne, a déclaré à Digital Trends qu'un un vol spatial de longue durée comme une mission vers Mars serait à bien des égards médicalement similaire à un séjour sur l'ISS. Et cela signifie que nous pouvons être raisonnablement sûrs que les astronautes pourraient se rendre sur Mars sans qu'une urgence sanitaire ne se produise.

"Au cours des 20 années d'habitation permanente de l'ISS, aucun problème de santé nécessitant une évacuation médicale ne s'est présenté à ce jour en orbite", a-t-il déclaré, ajoutant que cela a été aidé par la sélection rigoureuse d'astronautes en pleine santé et suivis pendant au moins deux ans avant d'être envoyés sur un mission. "Par conséquent, la probabilité qu'un événement médical se produise lors d'une mission sur Mars, bien que possible, est faible, comme le montrent les preuves actuelles sur l'ISS."

Médecins à bord

Cependant, une faible probabilité d'urgence médicale n'est pas la même chose qu'aucune chance d'urgence. Un équipage de mission sur Mars devrait être prêt à faire face à tout, des plaintes courantes liées à l'espace aux blessures accidentelles en passant par les maladies inattendues.

Chaque astronaute est formé aux compétences médicales de base, et au sein de chaque équipage, il y a généralement au moins deux membres qui reçoivent une formation médicale supplémentaire pour devenir des médecins de l'équipage (CMO). Les CMO sont formés à un niveau similaire à celui des ambulanciers paramédicaux et sont capables d'utiliser des fournitures médicales, de distribuer des médicaments et d'utiliser un défibrillateur.

Cependant, Castrucci dit que même des CMO bien formés pourraient ne pas être un soutien médical suffisant pour une mission sur Mars, donc une mission spatiale plus longue nécessiterait probablement des médecins formés pour voyager dans le cadre de l'équipage.

"Lors d'un voyage vers Mars sans évacuation possible, toute urgence dépassant les capacités actuelles du CMO peut réduire considérablement les chances de survie du patient. Par conséquent, une capacité de niveau médecin est une exigence pour une mission prolongée loin de [l'orbite terrestre basse] », a-t-il déclaré. "Deux médecins urgentistes, pour assurer la redondance, avec des compétences en chirurgie et en médecine interne devraient faire partie de l'équipage."

Traiter une urgence médicale dans l'espace

L'un des défis du traitement d'une éventuelle mission sur Mars est le retard de communication entre l'équipage et la Terre. Lorsque les astronautes sont sur l'ISS, un soutien médical peut être fourni en temps réel par des médecins au sol. Mais à mesure qu'un vaisseau spatial s'éloigne de la Terre, les communications sont de plus en plus retardées, avec un retard pouvant aller jusqu'à 20 minutes entre la Terre et Mars. Cela signifie qu'un équipage de Mars devrait opérer de manière plus autonome en cas d'urgence, de sorte que le soutien depuis le sol se présentera principalement sous la forme de préparatifs et d'instructions.

Des problèmes de procédure se posent également lorsque vous essayez d'utiliser certains traitements dans l'espace, de sorte que la formation doit être adaptée à un environnement de microgravité.

Castrucci a donné l'exemple des manœuvres de réanimation cardiorespiratoire (RCP), qui sur Terre impliquent le le patient étant face vers le haut sur une surface dure afin que le secouriste puisse utiliser son poids corporel pour se comprimer sur le poitrine. Cela ne fonctionne pas en microgravité, cependant.

Dans l'espace, les engins doivent être équipés de surfaces planes spéciales qui sont fixées au cadre et auxquelles un membre d'équipage blessé peut être attaché. Le secouriste doit également se fixer au cadre afin de pouvoir comprimer la poitrine sans être repoussé. Et ils doivent pousser plus fort car ils ne peuvent pas utiliser leur poids corporel dans les compressions thoraciques.

Tout cela rend la RCR plus lente et plus difficile à effectuer dans l'espace que sur le terrain, et ce n'est qu'un exemple de la complexité de la médecine spatiale.

Les défis de Mars

Ce sont les types de défis qui surviennent lors du traitement d'un problème médical dans l'espace, et ils sont principalement liés à la vie en microgravité. Une fois que les astronautes auront atteint Mars, ils retrouveront une certaine gravité - la gravité de Mars est d'environ 40% de celle de la Terre - mais la planète présentera de nouveaux défis qui lui sont propres.

Mars est un environnement extrêmement poussiéreux et cela pourrait provoquer des éruptions cutanées et des irritations oculaires, ainsi qu'une irritation et une congestion respiratoires. Sans parler de la fatigue, du stress et du manque de sommeil que l'on peut attendre d'une mission très stressante, ainsi que de la interaction entre la psychologie et la santé physique.

Mais le vrai gros problème sur Mars est quelque chose d'invisible à l'œil nu: les radiations. Ici sur Terre, notre planète possède une magnétosphère qui nous protège du rayonnement des rayons cosmiques et du vent solaire, mais il n'y a rien de tel sur Mars. Le problème est exacerbé par la mince atmosphère de Mars, qui ne représente qu'environ 1% de la densité de l'atmosphère terrestre.

Les missions précédentes vers Mars, comme le vaisseau spatial Mars Odyssey, ont trouvé des niveaux de rayonnement 2,5 fois plus élevés que ceux de l'ISS. Et il y avait des moments où rayonnement dopé (probablement lié à l'activité solaire) à des niveaux beaucoup plus élevés que cela.

Alors, comment protégez-vous les astronautes de cette menace invisible ?

Le danger invisible des radiations

Nous savons que l'exposition aux radiations augmente le risque de cancer et de maladies dégénératives et que cela peut endommager le système nerveux. Il peut également contribuer au développement de conditions médicales telles que cataractes ou stérilité. Tout récemment, des médecins comme Manon Meerman, une spécialiste cardiovasculaire enquêtant sur la santé effets des rayonnements des missions spatiales à long terme, ont découvert que le cœur et le système cardiovasculaire peut être également sensible aux rayonnements spatiaux.

Meerman nous a dit que l'une des choses inquiétantes concernant l'exposition aux rayonnements dans l'espace est que nous n'en savons pas assez pour prédire avec confiance quels seraient les effets sur la santé. Il est peu probable que les astronautes tombent malades ou en meurent lors d'une mission sur Mars, mais à long terme, ils courent un risque plus élevé de maladies potentiellement mortelles comme le cancer.

Les informations dont nous disposons sur le rayonnement dans l'espace au-delà de l'orbite terrestre basse proviennent d'un petit échantillon: Les très rares personnes qui ont visité la lune, qui ne fournit pas suffisamment de données pour tirer un large conclusion. Nous pouvons recueillir plus d'informations auprès de sources comparables telles que les patients qui ont été traités avec la radiothérapie ou les personnes qui ont été exposées aux radiations lors d'accidents nucléaires comme la catastrophe de Tchernobyl en 1986. Mais ceux-ci ne peuvent fournir qu'une comparaison limitée.

C'est parce qu'il y a deux types de rayonnement à considérer pour une mission vers Mars: Premièrement, il y a les rayons cosmiques galactiques, qui entraînent une exposition continue aux ions pénétrants. Deuxièmement, il existe également des pics de rayonnement occasionnels et très puissants causés par les éruptions solaires. En ce qui concerne la façon dont chaque type de rayonnement affectera la santé à long terme, il y a beaucoup de choses que nous ne savons tout simplement pas.

"Si nous voulons éventuellement étendre les voyages spatiaux vers la Lune ou vers Mars, nous devons vraiment approfondir les effets de ce type de rayonnement sur le corps humain", a déclaré Meerman.

Nouvelles méthodes de recherche

Les radiations étant un problème si important pour les voyages spatiaux, c'est un sujet qui a connu une énorme croissance dans la recherche ces dernières années. En plus des méthodes de recherche traditionnelles telles que les études sur les animaux, une approche sur laquelle Meerman et d'autres travaillent est la recherche « d'organes sur puce ». Cela implique la construction d'une puce contenant des cellules créées en laboratoire pour simuler les réponses d'un véritable organe humain. Cela peut être utilisé pour des recherches sur les études qui seraient dangereuses ou impossibles à réaliser sur une personne vivante.

C'est un gros sujet de recherche actuellement en cours sur l'ISS, dans l'espoir que l'utilisation de cette méthode puisse nous en apprendre davantage sur la façon dont l'environnement spatial affecte les organes humains. À l'avenir, cela pourrait également être une voie prometteuse pour la recherche sur le rayonnement spatial.

Une autre approche consiste à simuler le rayonnement spatial dans des laboratoires ici sur Terre. Recréer l'environnement de rayonnement de l'espace n'est cependant pas facile, c'est pourquoi des laboratoires spéciaux comme le Space Radiation Lab de la NASA, qui utilise un collisionneur d'ions lourds pour simuler le rayonnement, sont si important.

Comment protéger les astronautes des radiations

Il existe des idées et des recherches sur la manière de protéger les astronautes des radiations spatiales. Actuellement, les agences spatiales limitent l'exposition à vie des astronautes à de faibles niveaux qui ne devraient pas créer de risque indu. Mais pour une mission vers Mars, il serait utile d'avoir plus de flexibilité en termes de temps que les astronautes passent dans l'espace.

L'approche la plus pratique pour protéger la santé des astronautes est l'utilisation d'un blindage, dans lequel d'épaisses feuilles de métal sont utilisées pour arrêter les radiations et assurer la sécurité des astronautes. Le blindage peut être appliqué à un vaisseau spatial ou à un habitat, permettant aux astronautes de se déplacer librement à l'intérieur, et il y a aussi du travail être fait sur des gilets ou des combinaisons de protection qui ont un blindage intégré si un astronaute doit sortir du coffre-fort environnement.

Le gros inconvénient du blindage est qu'il est très lourd, ce qui est un problème à la fois pour lancer une fusée avec une masse minimale et pour les humains essayant de se déplacer tout en portant beaucoup de poids supplémentaire.

Une autre approche consiste à examiner les médicaments qui pourraient protéger les gens des effets des radiations, bien que nous soyons loin d'avoir une pilule qui puisse assurer la sécurité des astronautes. Un problème soulevé par Meerman est que même si nous pouvions créer des médicaments efficaces sur Terre, nous ne savons pas comment ces médicaments fonctionneraient dans l'environnement spatial. Le corps humain subit tellement de changements dans l'espace que les modes d'absorption des médicaments peuvent être différents, et nous je ne sais pas assez pour prédire à quoi cela pourrait ressembler.

Un dernier domaine qui pourrait potentiellement aider à garder les astronautes en bonne santé est de trouver des moyens de renforcer leur propre système immunitaire naturel, par exemple en incluant des aliments riches en antioxydants dans leur alimentation. Il s'agit d'un concept prometteur car il est beaucoup plus facile à mettre en œuvre que d'autres solutions, même si cette recherche n'en est qu'à ses débuts également.

Trop d'inconnues

Le gros problème pour les médecins comme Meerman est le nombre d'inconnues en ce qui concerne la santé des astronautes qui se rendent sur Mars. Nous ne pouvons tout simplement pas dire avec certitude quels pourraient être les effets à long terme de l'exposition aux rayonnements sur la santé, et nous n'avons pas encore de moyen sûr de protéger les astronautes de ces effets potentiels.

Ainsi, bien que nous soyons technologiquement prêts à envoyer des gens sur Mars en ce moment, il y a une question de moralité à faire ce choix alors que la recherche médicale en est encore à ses balbutiements. "Nous devrions nous demander si nous sommes prêts à voyager vers Mars sans connaître les risques exacts auxquels nous exposons les astronautes", a-t-elle déclaré. "C'est plus une question éthique qu'une question scientifique."