Nous avons vu dans la partie Généralités que les radiations étaient beaucoup plus présentes une fois sorti de l'atmosphère. En ce qui concerne les astronautes de l'ISS, à 360 km de la Terre, ils sont toujours protégés par la magnétosphère (repoussant les rayons vers l'espace) mais sont plus vulnérables que sur Terre. Ces radiations endommagent notre corps, et notamment l'ADN via des mutations. Ces mutations auraient alors par la suite pour conséquences des altérations connues ou nouvelles de transduction du signal qui sous-tendent le développement de cancers, le dysfonctionnement du système immunitaire et les perturbations métaboliques résultant de l’atteinte mitochondriale.
Les dangers des radiations sur l’organisme
L’impact des rayonnements fut étudié lors de la mission Apollo 17, en 1972. En effet, lors des missions précédentes, les astronautes disaient avoir observé des flashs lumineux lorsqu’ils se reposaient. Ainsi, les expériences menées ont permis de faire le lien entre ces flashs et les radiations cosmiques. Il résulte de ces observations le fait que les particules rapides des rayons frappant la rétine des astronautes entraînent un faux signal, que le cerveau interprète par un phénomène lumineux, comme un éclair. Ceci engendre peu à peu l’opacification du cristallin, et entraîne très souvent une cataracte.
Effectivement, on constate parmi les retraités de la NASA un fort taux de personnes ayant développé une cataracte après un séjour dans l’espace, même de courte durée, et particulièrement chez les astronautes ayant vu ces flashs. L’exposition aux rayons cosmiques provoque donc une détérioration de la vue.
Cependant, la cataracte est opérable et ce problème pourrait être réglé si l’Homme s’installait dans l’espace à long terme. Mais il existe également d’autres risques plus graves pour l’organisme. En effet, l’irradiation entraîne directement l’ionisation et l’excitation des molécules. Les radiations atteignent principalement les lipides, les protéines, ainsi que l’ADN. Les effets directs sont la rupture de liaisons covalentes dans la molécule, qui modifie donc sa structure, et pour l’ADN, il y a un risque que les molécules vitales soient détruites. Indirectement, les rayons décomposent les molécules d’eau, principal constituant du corps humain (65%). La radiolyse de l’eau produit alors des radicaux libres (espèce chimique instable, qui possède sur sa couche externe un ou plusieurs électrons non appariés. C'est cette instabilité qui leur donne la capacité de réagir avec d'autres éléments). La réaction globale s’exprime donc ainsi :
L’ion hydroxyde (HO-) est oxydant, alors que l’hydrogène (H) est réducteur. Les radicaux sont donc oxydants, puissants et dangereux pour les molécules biologiques. Ces radicaux sont en fait des « déchets », qui peuvent détruire les tissus, surtout s’ils sont en surproduction. Lorsqu’il y a un déséquilibre entre les radicaux et les antioxydants, au profit des radicaux, on parle de stress oxydant ou stress oxydatif (il s’agit d’une agression, une oxydation des constituants de notre organisme due à un excès de molécules particulièrement nocives que l’on appelle les radicaux libres et qui viennent de l’oxygène que nous respirons pour vivre).
Cette oxydation dénature nos protéines, nos lipides, nos sucres et même notre ADN, et par là nos membranes cellulaires et nos cellules). Les radiations cosmiques favorisent la production de ces molécules nocives, qui s’attaquent ensuite aux molécules des différents tissus, et provoquent des lésions de l’ADN, mais aussi des problèmes d’expression et de transcription du code génétique. Cela peut conduire soit au bout de quelques jours à la mort de la cellule, soit au développement d’un cancer l’année suivante, due à l’accélération de la division des cellules, ou soit à des mutations génétiques chez les descendants.
Le stress oxydatif est également une des causes du vieillissement, ainsi que de certaines maladies comme les maladies neurodégénératives ou cardio-vasculaires… De plus, la gravité d’une telle exposition dépend aussi de l’organe touché, selon si ses cellules se reproduisent plutôt lentement, comme la peau ou les os, ou si elles se reproduisent au contraire rapidement, comme pour la moelle osseuse par exemple. Les tissus sont également plus ou moins sensibles aux radiations. Les poumons, l’estomac ou le gros intestin sont plus vulnérables que la surface des os, ou même les muscles.
Les radiations causent donc plusieurs problèmes, conduisant au vieillissement humain. Ces risques sont tout même difficiles à évaluer sur le long terme, car jusqu’ici, les voyages dans l’espace n’ont pas duré suffisamment longtemps pour observer sur les astronautes des troubles directs, mis à part le développement d’une cataracte. Cependant, ces dangers sont bien présents, et les astronautes doivent être protégés au maximum de ces radiations. Ils ne doivent pas rester trop longtemps exposés aux rayonnements ultraviolets du Soleil, et leur alimentation est étudiée, afin qu’elle leur apportent une dose nécessaire d’antioxydants (comme les vitamines B, C et E, ainsi que les bêta-carotènes). Les parties très fréquentées de la navette, comme les couchettes ou la cuisine, sont mieux protégées par des matériaux riches en hydrogène. On trouve beaucoup de possibilités pour ces matériaux, mais peu répondent à la contrainte du poids, qui doit rester relativement léger. La question de la protection de l’équipage, aux moments où le taux de radiations augmente considérablement, reste donc un sujet de discussions et d’expérimentations. Alors pour vivre à long terme dans l’espace, il faudrait améliorer les matériaux composant la navette afin d’éviter l’irradiation prolongée et quotidienne du foyer.
passionnant!