Aller au contenu principal
Encore 1/5 articles gratuits à lire
Dans le film «Passengers», de Morten Tyldum, 5000 passagers endormis voyagent vers une autre planète.
© Sony Pictures

Espace

Pour aller sur Mars, il faudra apprendre à hiberner

Seuls les animaux semblent capables de dormir tout l’hiver sans se réveiller. Plusieurs scientifiques percent petit à petit les mystères de cet état, pour tenter de l’appliquer aux humains lors de longs voyages interplanétaires

L’hiver peut être long et ennuyeux, pour ne pas dire difficile à vivre. Si elles parlaient, les espèces qui hibernent pourraient justifier ainsi l’état de profonde torpeur dans laquelle elles plongent durant cette saison. Alors que les moyens se mettent en place pour des périples interplanétaires – la société SpaceX a lancé, il y a peu, un engin vers Mars – les humains craignent un même ennui lors d’un tel voyage. La solution, semble donc toute trouvée: l’hibernation! C’est ce que met en scène le film Passengers (2016). Or loin de la science-fiction, les agences spatiales américaine (NASA) et européenne (ESA) ont lancé des groupes d’étude, la seconde à mi-mars 2018.

Lire aussi: Une mission sur Mars n’est pas forcément un suicide

«Les animaux qui hibernent le font surtout pour survivre au froid, au manque de nourriture et aux prédateurs, explique Robert Henning, spécialiste à l’Université de Groningen, aux Pays-Bas, qui s’intéresse à une espèce d’écureuils. Durant l’été, ceux-ci gagnent 50% de leur poids. Puis, passé un seuil de refroidissement du climat, ils arrêtent de chauffer leur corps, dont la température se calque alors sur celle de leur tanière, à une dizaine de degrés. Ils ne se nourrissent plus. Et des effets physiologiques étonnants sont observés: leur pouls et leur rythme respiratoire baissent à 3% de ce que ces paramètres vitaux affichent en été. Et la pression sanguine diminue de 70%! Des conditions auxquelles aucun humain ne survivrait.» Surtout, ces rongeurs ne souffrent d’aucune thrombose, atrophie musculaire ou perte de masse osseuse à cause de leur immobilité. Enfin, «tous les quelques jours, leur organisme se ranime brusquement, faisant exploser les valeurs précitées. Avant de retomber en hibernation. Et ainsi de suite jusqu’au printemps.» Les chercheurs interprètent ces cycles comme une façon de maintenir la capacité de l’organisme à se réveiller complètement en cas d’urgence.

Moins de vivres à emporter

«Quoi de mieux qu’appliquer un état similaire aux humains pour les voyages interplanétaires», dit John Bradford, cofondateur de la société américaine SpaceWorks, dont le but est de concrétiser ce plan. Selon lui, les intérêts seraient indéniables: réduction des vivres et de l’oxygène à emporter ainsi que de l’espace vital, car l’équipage est inactif; donc réduction du poids du lanceur au décollage (de 52 à 68% selon lui); diminution du défi psychologique (risque de dépression, gestion des conflits) puisque le long périple est comblé par du sommeil; possibilité, dès lors, de faire un aller-retour dans la même fusée, alors que certains plans actuels proposent un aller simple… Et comment se nourriraient les passagers? Devraient-ils aussi grossir de 50% avant le décollage? «Non, ils seraient alimentés par sonde intraveineuse ou gastrique», dit John Bradford, et les muscles stimulés électriquement pour ne pas «fondre». 

Pour évaluer la faisabilité du principe, le chercheur a reçu un montant exploratoire de 600 000 dollars de la NASA. Car il ne part pas de rien: depuis 70 ans, les médecins utilisent une technique appelée «hypothermie thérapeutique». «L’idée est de refroidir le corps du patient pour minimiser les lésions, le temps d’intervenir sur lui en cas d’arrêt cardiaque, de trauma cérébral, d’accident vasculaire cérébral, explique Mauro Oddo, chef de la médecine intensive adulte au CHUV, à Lausanne. Concrètement, après injection d’un sédatif, on remplace le sang par un soluté salin à 5 °C, ce qui arrête le cœur, et fait baisser la température du corps entre 32 et 36 °C. John Bradford en est convaincu: il est possible d’affiner cette technique pour l’embarquer dans des vaisseaux spatiaux.

Les animaux qui hibernent le font surtout pour survivre au froid, au manque de nourriture et aux prédateurs

Robert Henning, spécialiste à l’Université de Groningen

Or plusieurs écueils restent à franchir. Le premier est peut-être logistiquement surmontable: si les animaux qui hibernent ni n’urinent ni ne défèquent, il n’en sera pas de même des humains ainsi placés en état de léthargie. Le second est une question de durée: en milieu hospitalier, cette méthode est appliquée typiquement durant 24 à 72 heures. Pas des mois, comme pour un tour vers Mars. «En améliorant les paramètres, nous visons 8 à 14 jours», dit John Bradford, encouragé par le cas d’une Chinoise restée en hypothermie thérapeutique pendant deux semaines. Puis «il s’agira pour l’équipage de faire des tournus entre les périodes de torpeur et d’éveil.» «D’abord faudra-t-il montrer qu’il n’y aura aucun effet sur l’organisme, comme les gelures chez les alpinistes endurant un froid prolongé», tempère Mauro Oddo.

Sulfure d’hydrogène

Comme plusieurs de ses collègues, le scientifique voit d’autres difficultés: «Contrairement à l’hibernation, qui permet de réduire la consommation d’énergie corporelle jusqu’à 99%, l’hypothermie thérapeutique ne permet de gagner que 5% par de degré de refroidissement. Et si le premier état protège contre les dommages causés à l’ADN, le second semble les promouvoir». Autrement dit, les effets délétères des rayons cosmiques déjà subis d’ordinaire par les astronautes dans l’espace – gros souci en soi – seraient accentués. Enfin, «induire l’hypothermie est une chose, en sortir les patients en est une autre», qui nécessite une infrastructure complexe difficilement intégrable dans un vaisseau spatial. Pour John Bradford, «l’aide de systèmes robotisés fera l’affaire, ainsi que des implants placés dans la cage thoracique des voyageurs, leur diffusant intra corpore les sédatifs et substances nécessaires». Et d’indiquer que son entreprise attend les autorisations pour lancer un essai sur des cobayes sains, pour de très brèves périodes d’hypothermie.

Lire aussi: Survivre sur Mars? Le projet de colonisation «Mars One» est farfelu

Pour Robert Henning, «il faut prendre le problème dans l’autre sens: dans l’hypothermie thérapeutique, c’est le refroidissement qui induit la baisse du métabolisme. Tandis que dans la réelle hibernation, c’est l’inverse: sur un signal interne de l’animal, son corps s’arrête de se chauffer! Or ce qui induit ce signal reste pour l’heure un mystère.» Plusieurs groupes tentent de le percer, et collectent des indices. Ainsi, le chercheur a observé que les cellules de hamsters hibernants contenaient beaucoup de sulfure d’hydrogène (H2S), et que ce gaz (sentant l’œuf pourri) semblait les protéger du froid et de l’oxydation, tout en servant de carburant aux mitochondries, les «usines à énergie» des cellules. Or chez les animaux non hibernants, le mécanisme qui produit ce H2S cesse de fonctionner avec le froid, ce qui induit des dommages. A l’Université de Yale, Elena Gracheva a identifié chez les animaux hibernants des neurones qui empêchaient leur organisme de s’alerter lors d’une baisse massive de température – c’est à cause de ce même système que nous, humains, frissonnons et nous endormons mal lorsqu’il fait froid.

Il n’y a pas UN gène de l’hibernation, mais une action combinée d’une multitude de gènes

Robert Henning

«De plus en plus, ici et là, on met au point, sur la base de ces découvertes, des substances induisant des effets propres à l’hibernation, qui ont de plus des caractéristiques protectrices pour les organes, dit Robert Henning. Et pour l’anesthésiologiste que je suis, ces découvertes ressemblent à des outils pour préserver les patients souffrant de trauma dans les ambulances,«acheter du temps» chez ceux souffrant d’infarctus, ou conserver des organes à transplanter.»

Et qu’en est-il de la piste génétique, avec un mécanisme de cet ordre pouvant induire l’hibernation? D’aucuns avancent que, avant l’aube de l’humanité, les hominidés possédaient cette capacité, mais qu’ils l’ont perdu au fil de l’évolution, n’en ayant plus besoin. «Il n’y a pas UN gène de l’hibernation, répond Robert Henning. Mais une action combinée d’une multitude de gènes.» Peu de chances donc de chercher à modifier le génome de l’homme pour le refaire hiberner. Cela dit, «l’hibernation concerne tant d’espèces, des insectes aux mammifères, que cela ne m’étonnerait pas que d’ici à 5 ou 10 ans, on en comprenne les mécanismes et que, d’ici à 20 ans, on puisse induire chez l’homme, à l’aide de substances externes, une «torpeur synthétique».

Consutez aussi le blog de Pierre Brisson consacré à l'exploration spatiale

Publicité
Publicité

La dernière vidéo sciences

Sécheresse et feux de forêts vus de l’espace

Chaque année, 350 millions d’hectares de forêts, friches et cultures sont ravagés par des incendies, soit la taille de l’Inde. L’astronaute allemand Alexander Gerst partage sur Twitter sa vue panoramique sur le réchauffement climatique depuis la Station spatiale internationale

Sécheresse et feux de forêts vus de l’espace

This handout picture obtained from the European Space Agency (ESA) on August 7, 2018 shows a view taken by German astronaut and geophysicist Alexander Gerst, showing wildfires in the state of California as seen from the International Space Station…
© ALEXANDER GERST