Étude TBone : les effets de la microgravité sur la masse osseuse
L'expérience canadienne TBone a fait appel à une nouvelle technologie d'imagerie 3D pour étudier les changements de l'état de la masse osseuse des astronautes qui surviennent durant leur séjour dans l'espace.
Contexte
Nos os se régénèrent continuellement sous l'effet de nos activités physiques quotidiennes. Sur Terre, la gravité offre un contexte optimal puisque les os doivent la contrer pour soutenir le poids du corps.
À cause de la microgravité et de la réduction de l'activité physique pendant les vols spatiaux de longue durée, la masse osseuse devient déficitaire, car le corps n'arrive plus à compenser la perte 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 dans une large mesure lorsqu'ils reviennent sur Terre. Les scientifiques de l'étude TBone souhaitaient déterminer l'incidence de ce cycle de perte et de regain sur la solidité des os et la qualité de la masse osseuse à long terme.
Des études comme TBone et TBone2 (à venir) pourraient :
- aider à ce que les astronautes restent en santé pendant de très longues missions spatiales;
- rendre possibles des missions habitées dans l'espace lointain;
- permettre aux spécialistes de déterminer qui sur Terre est à risque de perte osseuse à cause de l'inactivité.
TBone - Les effets de l'impesanteur sur les os avec l'astronaute Tim Peake
Sources : Agence spatiale canadienne (ASC), NASA, Agence spatiale européenne (ESA).
Objectifs
Les chercheurs de l'étude TBone ont utilisé l'imagerie à haute résolution pour :
- étudier dans quelle mesure la microgravité modifie la structure interne des os;
- savoir comment les changements se sont inversés quand les astronautes sont revenus sur Terre;
- créer une liste de facteurs pouvant aider les médecins à prédire qui est susceptible de perdre davantage de masse osseuse et le plus à risque de subir une fracture.
Retombées sur Terre
« Ce que nous apprenons en six mois de vol spatial prendrait dix ans sur Terre
», a affirmé le 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. 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
Dix-sept astronautes ont participé à cette étude.
- Des images 3D à haute résolution des poignets et des chevilles de chaque participant ont été prises avant et après leur mission. On a ainsi obtenu un portrait des formes et structures microscopiques à l'intérieur des os.
- 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.
- 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.
Résultats
L'expérience TBone confirme 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 ou sept 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. L'étude TBone2 fera suite à celle-ci afin de poursuivre l'étude des mécanismes de la perte et de la reconstitution osseuse chez les astronautes, cette fois chez ceux en mission jusqu'à un an à bord de la Station.
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
L'équipe de l'étude TBone a commencé à collecter des données en . L'étude a pris fin en .
Dans l'espace, les astronautes font à peu près deux heures d'exercice par jour, ce qui les aide à maintenir leur masse osseuse. (Source : NASA.)
Équipe de recherche
Chercheur principal
- Steven Boyd, Ph. D., Université de Calgary
Cochercheurs
- Leigh Gabel, Ph. D., Université de Calgary
- Paul Hulme, Ph. D., Université de Calgary, Canada
- Anna-Maria Liphardt, Ph. D., Université allemande du sport, Cologne, Allemagne
- Martina A. Heer, Ph. D., Université de Bonn, Allemagne
- Jean Sibonga, Ph. D., NASA
- Scott M. Smith, Ph. D., NASA
Poursuivez l'exploration
- Vidéo d'une entrevue de la NASA avec le Pr Steven Boyd (en anglais seulement)
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