État d'anabiose des astronautes pour des voyages interplanétaires de longue durée : science-fiction ou médecine de demain?

La conception d'induire un état d'anabiose artificielle chez les astronautes pour des voyages interplanétaires de plusieurs mois ou plusieurs années est depuis longtemps passée des pages de la science-fiction aux programmes de recherche sérieux de la NASA, de l'Agence spatiale européenne (ESA) et des entreprises privées (par exemple, SpaceX). Cette idée est considérée non pas comme un élément de scénario, mais comme une technologie potentiellement résolutive pour les missions habitées vers Mars et d'autres planètes, permettant de surmonter les principaux obstacles physiologiques, psychologiques et logistiques.

1. Défis technologiques et médicaux des longs voyages.

Un voyage vers Mars dans le cadre du scénario classique avec équipage actif prend 6 à 9 mois aller simple. Cela crée un complexe de problèmes :

Consommation de ressources : L'équipage consomme de l'oxygène, de l'eau, de la nourriture, génère des déchets. Pour une mission de longue durée, cela nécessite une masse utile énorme, rendant la mission économiquement et techniquement inatteignable.

Dégénérescence de l'organisme en micro-gravité : Malgré le système d'exercices physiques, les astronautes développent une atrophie musculaire, une démینéralisation osseuse (jusqu'à 1 à 2% par mois), des changements cardiovasculaires, des troubles de la vision.

Stress psychologique : Un séjour prolongé dans un espace clos, la monotonie, l'éloignement de la Terre, l'isolement social et les potentiels conflits interpersonnels représentent un risque sérieux pour la santé mentale.

Exposition aux rayonnements : Dans l'espace profond, en dehors de la protection de la magnétosphère terrestre, l'équipage est soumis aux rayons cosmiques galactiques et aux événements solaires protoniques, ce qui augmente les risques de maladies cancérigènes et de lésions du système nerveux central.

L'état de stase contrôlée pourrait théoriquement atténuer tous ces problèmes.

2. Prototypes dans la nature : hibernation et torpor.

Les chercheurs ne créent pas l'anabiose à partir de zéro, mais cherchent à reproduire et à améliorer les mécanismes existant dans la nature :

La véritable hibernation chez les rat musqué, les gerbilles et les chauves-souris : une réduction radicale du métabolisme de 85 à 99%, une température corporelle approchant le zéro absolu, une fréquence cardiaque et une fréquence respiratoire réduites. Le principal inconvénient est les cycles de réveils spontanés, énergétiquement coûteux pour l'organisme.

Le sommeil d'hiver du ours : Un état moins profond, mais prolongé (jusqu'à 6 mois), avec une réduction modérée de la température corporelle et du métabolisme, sans nourriture, boisson et élimination des déchets, avec le maintien de la masse musculaire et osseuse grâce à des adaptations biochimiques uniques (récirculation de l'urée).

Le torpor (ocepénation) chez les colibris et les petits mammifères : une réduction quotidienne courte de la température et du métabolisme pour économiser de l'énergie.

Le état de l'ours est considéré comme l'prototype idéal pour l'homme, car il est plus gérable et plus sûr pour un grand mammifère.

3. Technologies d'anabiose induite : principales approches.

Les recherches modernes se concentrent sur plusieurs directions :

Glycérine pharmacologique : Recherche et synthèse de substances capables de «basculer» le métabolisme humain en mode économie. L'étude de l'hydrogène sulfuré (H2S) et de l'adenosine, qui peuvent induire un état de torpor chez les animaux, est prometteuse. En 2005, des chercheurs américains ont réussi à mettre des souris en anabiose métabolique réversible en inhalant de l'air avec une petite addition d'hydrogène sulfuré, réduisant la consommation d'oxygène de 90%.

Hypothermie thérapeutique (refroidissement ciblé et géré) : Une pratique clinique existante, appliquée après l'arrêt cardiaque ou les traumatismes crâno-cérébraux pour protéger le cerveau. La température corporelle du patient est réduite à 32 à 34°C pendant plusieurs jours. Pour le stazis spatial, un refroidissement beaucoup plus long et plus profond (jusqu'à 32°C, et potentiellement inférieur) avec l'utilisation de systèmes complexes d'échange thermique externe et de surveillance sera nécessaire.

Stimulation des centres de hibernation dans le cerveau : En 2020, des chercheurs japonais de l'Université Tsukuba, en stimulant certains neurones (neurones Q) dans l'hypothalamus des souris, ont réussi à les mettre dans un état similaire à la hibernation pendant quelques jours avec une réduction réversible de la température corporelle et du métabolisme. Cette avancée révolutionnaire indique la possibilité d'un contrôle direct des neurones pour cet état.

Fait intéressant : En 2014, la société SpaceWorks Enterprises a reçu un subvention de la NASA pour développer le concept de «torpor pour le voyage vers Mars» (Torpor Inducing Transfer Habitat). Leur projet prévoit d'induire l'équipage dans un état d'hypothermie thérapeutique (32-34°C) pendant des cycles de 14 jours avec de courts périodes de réveil pour la prise de nourriture et la vérification des systèmes. Selon les calculs, cela pourrait réduire la masse du vaisseau spatial de 30 à 50% grâce à une réduction du volume des systèmes de soutien de la vie.

4. Avantages et problèmes non résolus.

Avantages du stazis :

Réduction des besoins de l'équipage : Réduction drastique de la consommation de ressources, minimisation des déchets.

Protection contre la micro-gravité : En état d'hypothérémie et de métabolisme réduit, les processus d'atrophie musculaire et osseuse devraient se ralentir considérablement.

Réduction du risque de rayonnement : Les cellules métaboliquement inactives sont moins vulnérables aux dommages par rayonnement.

Résolution des problèmes psychologiques : Le temps semble passer plus vite pour l'équipage, le stress de l'isolement est minimisé.

Problèmes critiques non résolus :

Aτροisie musculaire et ostéoporose à long terme : Même dans l'état de stase, ces processus, bien que ralentis, progresseront. Des technologies d'électrostimulation musculaire dans un état de conscience altérée sont nécessaires.

Nourriture et hydratation : Comment livrer des nutriments et maintenir l'équilibre hydrique et électrolytique ? Des options telles que l'alimentation par parentérale complète (intraveineuse) ou des réveils périodiques sont envisagées.

Risques de thrombose et d'infections : Le risque d'formation de thrombus et de suppression du système immunitaire augmente considérablement dans des conditions d'hypothermie et d'inactivité.

Effet à long terme sur le cerveau : Des lésions cognitives irréversibles peuvent-elles survenir après des mois dans un état hypométabolique ? L'effet protecteur de l'hypothermie pour le cerveau est connu, mais non étudié à cette échelle.

Réliabilité des systèmes : Un dysfonctionnement du système de soutien de la vie de la capsule de stase serait fatal. Des systèmes absolument fiables, redondants avec l'intelligence artificielle pour la surveillance sont nécessaires.

Conclusion.

Un état d'anabiose pour les astronautes n'est plus de la science-fiction pure, mais une tâche scientifique et technique multidisciplinaire d'une complexité extrême. Sa résolution repose sur le croisement de la neurobiologie, de la cryobiologie, des systèmes de soutien de la vie et de l'ingénierie spatiale. Bien que la mise en œuvre pratique nécessite encore des décennies d'investigations et de tests intensifs, les premiers pas ont été faits. Le succès dans ce domaine sera non seulement un progrès dans la cosmonautique, mais aussi l'un des plus grands accomplissements de la médecine, capable de sauver des vies sur Terre en gérant le métabolisme dans des états critiques. Les pionniers ici ne seront pas seulement les ingénieurs et les astronautes, mais aussi les biologistes qui ont étudié pendant des années le ours endormi dans sa bergerie et le gerbille dans sa niche gelée.

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