Les microbes terrestres pourraient compromettre une mission martienne

L'article original a été publié par Motherboard et traduit par Motherboard France.

L'année 2018 marquera les 20 ans du lancement du premier module de la Station Spatiale Internationale, et le début de l'établissement d'une présence humaine permanente dans l'espace. Depuis, plus de 200 astronautes ont résidé à bord de l'ISS.

Pour chaque humain en visite dans l'espace, ce sont des milliards et des milliards de petits passagers microbiens qui l'accompagnent, tant sur sa peau, ses vêtements que dans ses organes. Les scientifiques étudient les effets de l'isolement des astronautes dans l'espace depuis des années. Pourtant, ils commencent tout juste à comprendre la façon dont les communautés microbiennes réagissent au confinement dans ces environnements spatiaux fermés et partagés avec les humains.

Une nouvelle étude publiée le 5 décembre dans le journal PeerJ montre que l'ISS abrite plusieurs classes de microbes résidant sur des surfaces variables – dont des conduits, panneaux de contrôle et poignées de porte. Cette découverte a considérablement surpris les chercheurs, répartis dans six laboratoires américains.

« Nous avions émis l'hypothèse d'une diversité microbienne relativement faible sur l'ISS, lit-on dans le document. Nous notons que la diversité de Shannon (qui tient compte du nombre d'espèces présentes et de la répartition homogène de nos séquences au sein de ces espèces) est, en réalité, relativement élevée sur l'ISS. »

Sur Terre ou dans l'espace, un environnement confiné présente un risque pour les espèces vivantes, dont les espèces microbiennes. Et qui dit danger pour les bactéries, dit danger pour les humains.

Lorsque l'on prive un individu d'interactions avec de nouvelles personnes, de nouveaux animaux et de nouveaux milieux, on le prive également d'interactions avec de nouveaux microbes. Or, dans un environnement confiné, la compétition au sein des microbes existants tend à être de plus en plus impitoyable, ce qui réduit leur diversité et provoque des effets délétères sur la santé de l'écosystème dans lequel ils évoluent.

Des études ont montré qu'une diversité microbienne limitée dans un environnement où vivent des humains, comme une maison familiale, est corrélée à un risque plus élevé de réactions allergiques et de maladies comme l'asthme et le syndrome du côlon irritable. Or, le stress des vols spatiaux déprime considérablement le système immunitaire des astronautes : tout risque infectieux supplémentaire peut avoir des conséquences tragiques pour leur santé, et même pour leur vie.

Il est à noter que les échantillons de microbes utilisés dans l'étude publiée dans PeerJont été recueillis pendant une période de trois mois seulement, lors de l'expédition 39 qui s'est déroulée en 2014. Jusqu'ici, les astronautes ayant visité l'ISS n'ont jamais fait de séjour spatial de plus de six mois. À l'inverse, le temps estimé pour un aller-retour Terre-Mars est de dix-sept mois. Dans ces conditions, que se passera-t-il lorsque les mêmes individus et les mêmes microbes se trouveront dans un espace confiné pendant une période de plus d'un an ?

Une étude publiée en octobre dans le journal Microbiome a tenté d'explorer ce scénario, par l'intermédiaire d'une simulation réalisée sur Terre. L'expérience, réalisée de juin 2010 à novembre 2011, a vu six hommes Russes s'enfermer dans une réplique de vaisseau spatial, dans des conditions imitant une mission de 520 jours sur Mars.

Le vaisseau, baptisé le Mars500, est situé dans l'Académie des sciences russes, au coeur de Moscou. Il contenait une salle de sport, une salle d'opération, une serre, et même un simulateur de surface martienne. Les volontaires n'avaient pas le droit de quitter l'habitat, parfaitement clos, ni même d'ouvrir une fenêtre.

Les auteurs de l'article, basés dans huit universités européennes, se sont associés à un groupe de scientifiques plus important dont la mission est de comprendre comment les microbes colonisent les engins spatiaux, et comment ils pourraient coloniser d'autres planètes. L'étude ne s'est pas concentrée sur la diversité bactérienne du corps des occupants humains, mais bien sur celle du vaisseau lui-même.

Sans surprise, la diversité microbienne s'est progressivement érodée sur Mars500. (Notons que les "Marstronautes" ont modifié le protocole de nettoyage du prototype de vaisseau spatial à plusieurs reprises, ce qui, selon les chercheurs, a probablement contribué à cette baisse).

L'autrice principale de l'étude, Petra Schwendner, professeure à l'université d'Édimbourg, n'a pas estimé que ce phénomène était particulièrement alarmant. « Grâce à des mesures appropriées, la communauté microbienne du vaisseau était sous contrôle en permanence », a-t-elle expliqué à Motherboard par email.

Schwendner a déclaré que l'équipage humain n'a jamais été en danger, dans la mesure où la diversité microbienne sur Mars500 n'a jamais été suffisamment faible pour perturber suffisamment les relations interspécifiques et enfreindre les normes de l'ISS (qui décrivent la plus faible diversité microbienne acceptable dans un vaisseau spatial). « Même si nous avons pu identifier quelques zones vraiment problématiques, nous avons été très soulagés de constater que le nombre total de bactéries se situait dans les limites acceptables », a-t-elle déclaré.

Les recherches sur Mars500 ont mis en évidence comment le confinement d'un vaisseau spatial affectait ses populations microbiennes, mais n'ont pas testé des facteurs que l'on rencontre dans l'espace, comme l'apesanteur ou le rayonnement cosmique. Les chercheurs n'ont pas étudié non plus le microbiome des astronautes, ni mesuré la diversité des microbes à l'intérieur de leur corps. Or, quand on considère l'environnement spatial et ses effets sur le microbiome humain, toute une série de nouveaux problèmes surgit.

Luis Zea, chercheur en bioastronautique à l'Université du Colorado, a découvert que dans l'espace, les microbes se reproduisaient plus rapidement que sur Terre. Il m'a expliqué par téléphone que dans l'environnement spatial, ils étaient également plus résistants aux antibiotiques, et plus susceptibles d'infecter leurs hôtes.

« Est-ce que nous savons comment les bactéries évolueront après un séjour prolongé dans l'espace ? Dans quelques cas, nous en avons une petite idée, mais en vérité nous n'avons aucune certitude, m'explique Zea. L'étude Mars500 souligne l'importance de faire ces analyses dans l'espace. »

Leonard A. Mermel, de l'Université Brown, est épidémiologiste pour la NASA. Il m'a expliqué que, s'il avait été très impressionné par l'étude Mars500, il faudrait encore réaliser de nombreuses expériences sur Terre et en orbite avant de pouvoir prendre le risque d'envoyer des astronautes sur Mars – ce qui est le voeu d'Elon Musk, entre autres.

« Je ne suis pas sûr que l'état actuel de nos connaissances sur le microbiome humain nous permette de prendre ce risque à l'heure actuelle, explique Mermel. Les choses pourraient très mal tourner. »