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Les études TBone : les effets de la microgravité sur la masse osseuse des astronautes

Sciences de la santé

Les études canadiennes TBone et TBone2 font appel à une nouvelle technologie d'imagerie 3D pour examiner les changements que subit la masse osseuse des astronautes durant leur séjour dans l'espace.

Contexte

Nos os se régénèrent continuellement sous l'effet de nos activités physiques quotidiennes. Les os sont faits pour soutenir le poids du corps sur Terre : ils doivent contrer la gravité.

Pendant les vols spatiaux de longue durée, le corps n'a plus besoin de faire autant d'effort, non seulement à cause de la microgravité, mais aussi parce que l'activité physique est réduite. Il n'arrive donc plus à compenser la perte de la masse osseuse.

Alors que les adultes de plus de 50 ans perdent en moyenne environ 1 % de leur masse osseuse chaque année (un processus pouvant mener à l'ostéoporose), les astronautes en mission peuvent en perdre jusqu'à 1,5 % par mois. Heureusement, cette perte est inversée en grande partie une fois de retour sur Terre.

Les chercheurs veulent savoir si la perte osseuse atteint son pic au cours des six premiers mois dans l'espace et si elle se poursuit dans les cas où les astronautes prolongent leur mission.

L'équipe scientifique de l'étude TBone souhaitaient déterminer l'effet du cycle « perte osseuse/régénération » sur la solidité des os et la qualité de la masse osseuse à long terme. Les chercheurs de TBone2 continueront d'examiner ce cycle : cette fois, certains astronautes participants seront en mission de longue durée (jusqu'à un an) à la Station spatiale internationale (SSI).

Des études comme TBone et TBone2 :

Tim Peake, astronaute de l'Agence spatiale européenne (ESA), explique en quoi consiste l'expérience canadienne TBone. (Sources : Agence spatiale canadienne [ASC], NASA, ESA.)

Les os contiennent une structure alvéolaire qui les rend solides et leur permet de soutenir le corps. La marche, la danse, le hockey ou toute autre activité physique nécessite de déployer une certaine force contre la gravité pour supporter le poids du corps, ce qui régénère les os et renforce le squelette. La sédentarité mène à une diminution de la densité des os et donc de leur solidité.

Objectifs

TBone

Les chercheurs de l'étude TBone ont utilisé l'imagerie à haute résolution pour :

TBone2

Les chercheurs de l'étude TBone2 :

 Retombées sur Terre

« Ce que nous apprenons en six mois de vol spatial prendrait dix ans sur Terre ». Pr Steven Boyd, chercheur principal de l'étude TBone.

Grâce à l'étude TBone, les chercheurs ont pu mieux comprendre des maladies comme l'ostéoporose, une affection caractérisée par une diminution de la masse osseuse. Elle touche environ 10 % des Canadiens de 40 ans ou plus. Selon Ostéoporose Canada, au moins une femme sur trois et un homme sur cinq subiront une fracture attribuable à l'ostéoporose au cours de leur vie. D'autres recherches pourraient aider à établir le profil des personnes présentant un risque d'ostéoporose et à mettre sur pied des stratégies de traitement individuel pour anticiper et prévenir les fractures attribuables à la perte de densité osseuse.

Déroulement

TBone

Dix-sept astronautes ont participé à cette étude.

  1. Des images 3D à haute résolution des poignets et des chevilles de chaque participant ont été prises avant et après leur mission. Elles ont permis de comparer l'intérieur des os (formes et structures microscopiques).
  2. Tout au long de leur mission, les astronautes ont prélevé des échantillons de sang et d'urine servant à de nombreuses études. Les données d'analyse ont été partagées en vertu d'une entente internationale et utilisées par les chercheurs de l'étude TBone pour mieux comprendre les facteurs liés à l'adaptation des os à la microgravité.
  3. Les chercheurs ont aussi tenu un registre détaillé des facteurs qui auraient pu influencer les résultats, par exemple l'alimentation, la consommation de médicaments et de suppléments, et le programme d'exercice.

TBone2

Trente astronautes participeront à cette étude.

  1. Des images 3D à haute résolution des poignets et des chevilles de chaque participant seront prises avant et après leur mission.
  2. Des données sur les mêmes astronautes seront recueillies au cours d'autres études du programme CIPHER, notamment celles qui portent sur les effets des vols spatiaux sur le sang, le système cardiovasculaire et le stress. Les chercheurs de TBone2 utiliseront ces données en complément des leurs.

Dans le cadre du programme CIPHER de la NASA, les chercheurs de TBone2 examineront des sujets en mission spatiale de six semaines, de six mois et d'un an – plus longtemps que dans le cas de la première étude TBone. En comparant la réaction de l'organisme des astronautes selon le temps passé en microgravité, les chercheurs pourront vérifier l'hypothèse selon laquelle la perte osseuse est la plus importante au cours des six premiers mois de vol spatial, puis se stabilise au bout d'un an.

TBone2 est l'une des deux études de l'ASC menée dans le cadre du programme CIPHER de la NASA. L'autre est Vascular Calcium.

Les études du programme CIPHER sont prévues expressément pour la SSI. Ce programme vise à mieux comprendre les effets des vols spatiaux de longue durée par la comparaison des effets des missions selon leur durée : brefs séjours, missions habituelles de six mois et missions de longue durée (un an).

 Résultats

L'étude TBone a confirmé que la perte osseuse chez les astronautes de la Station spatiale internationale, même s'ils suivent un programme d'exercice quotidien, progresse proportionnellement à la durée de leur mission. En microgravité, le vieillissement du squelette d'un astronaute s'accélère au cours d'une mission de six mois comme si c'était près de 20 ans de perte osseuse sur Terre. Selon les résultats de l'étude, faire plus d'exercice dans l'espace qu'avant la mission contribuerait à mieux préserver la solidité des os en l'absence de gravité terrestre.

Ces résultats ont des retombées importantes pour les astronautes des futures missions spatiales dans l'espace lointain, comme sur Mars, et aussi pour les patients sur Terre immobilisés ou blessés pendant une longue période.

Les os contiennent une structure alvéolaire qui les rend solides et leur permet de soutenir le corps. Quand nous marchons, dansons, jouons au hockey et pratiquons d'autres activités physiques, la force que nous devons déployer contre la gravité pour porter le poids de notre corps régénère les os et renforce notre squelette. Quand nous sommes sédentaires, nos os perdent de leur densité et de leur force.

Dates

La collecte des données de l'étude TBone s'est amorcée en . L'étude a pris fin en .

L'équipe de l'étude TBone2 devrait commencer à recueillir des données en .

Dans l'espace, les astronautes font à peu près deux heures d'exercice par jour

Dans l'espace, les astronautes font à peu près deux heures d'exercice par jour, ce qui les aide à prévenir une partie de la perte osseuse qui se produit en microgravité. (Source : NASA.)

Équipe de recherche

Le Pr Steven Boyd de l'Université de Calgary est le chercheur principal des études TBone.

Les cochercheurs de l'étude TBone étaient les suivants.

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