La première étude décrivant les conséquences au niveau cellulaire d’une atrophie musculaire après un séjour dans l’espace a été menée en 2010, en comparant les muscles gastrocnémiens et soléaires de spationautes avant et après 6 mois passés dans l’ISS. Ils ont pour cela effectué des biopsies 45 jours avant leur départ et le jour même de leur arrivée.
Le premier effet observé est la perte de masse musculaire, qui fut plus importante sur le muscle soléaire que sur le gastrocnémien et dans les deux cas, les fibres de type I étaient plus impactées que celles de type II.
On observe une diminution de 20% du diamètre de la fibre de type I du muscle soléaire, passant de 98 à 79 µm de diamètre.
Cela s’explique par le fait que les fibres de type I sont sollicitées lors d’efforts longs et peu intenses. Elles sont très nombreuses dans les muscles posturaux et sont donc constamment sollicitées sur Terre en réponse à la force de gravité. Au contraire, les fibres de type II sont sollicitées lors d’efforts intenses et rapides, et ont donc été sollicitées lors de la pratique de sport dans l’ISS.
Au niveau cellulaire, on observe que les myofibrilles sont plus petites et plus espacées.
De plus, les mitochondries sont plus petites après 6 mois dans l’ISS. Celles-ci existent sous deux formes : la forme filamenteuse et la forme granuleuse. Après 6 mois dans l’espace, la proportion de forme granuleuse a augmenté. En effet, les mitochondries sont sensibles à la gravité ce qui explique ce changement de forme, mais cela a aussi d'autres conséquences (voir article sur les récepteurs de microgravité).
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