Afin d’établir une présence durable loin de la Terre, l’Homme va d’abord devoir trouver les réponses à des questions difficiles qui relèvent des fondements de la biologie.
Projetez-vous dans quelques décennies ou dans un demi-siècle : il n’est pas impossible que des humains vivront alors sur Mars, créant des habitats, se déplaçant lentement à bord de rovers, exploitant la sous-surface de la planète à la recherche de ressources, et donnant vie à la première génération de martiens bipèdes.
Mais personne ne sait vraiment si les Hommes peuvent se reproduire avec succès dans l’espace, que ce soit lors d’un vol spatial ou sur une autre planète. Pour être clair, avoir des relations sexuelles dans des conditions de gravité bien moins importante pose un problème de physique élémentaire. De plus, de nombreuses inconnues existent quant à la façon dont l’environnement spatial peut affecter les séquences biologiques connues des événements qui doivent se produire avec précision pour qu’un nouvel être humain puisse grandir, de la fécondation au sevrage.
Ne pensez pas que les scientifiques n’ont pas essayé de résoudre ce problème. Souris, rats, salamandres, grenouilles, poissons et plantes ont tous été les sujets d’expériences qui s’intéressaient à la manière dont le voyage dans l’espace affecte la reproduction. Mais, pour faire simple, les résultats sont pour l’instant mitigés et peu concluants.
« À tous nos grands gourous de la technologie qui veulent que nous devenions une civilisation vivant sur plusieurs planètes : ceci est une question essentielle à laquelle personne n’a encore de réponse », a déclaré Kris Lehnhardt, physicien spécialisé en médecine spatiale au Baylor College of Medicine.
« Tout le monde s’intéresse au matériel et c’est génial, mais à la fin, c’est le sac à viande spongieux que nous sommes qui vient tout gâcher. Ignorer l’élément humain dans les plans et conceptions futurs va nous mener à l’échec. »
UN PROBLÈME DE GRAVITÉ
Sur Terre, les processus évolutifs sont réglés avec précision pour fonctionner dans un environnement caractérisé par la présence d’une des forces les plus fondamentales de notre planète : la gravité. Dans l’espace, cette dernière n’existe tout simplement pas et sur Mars, elle ne représente que 38 % de la force de gravitation exercée par la Terre. Pour l’instant, personne n’est parvenu à déterminer comment un environnement où règne une gravité partielle pourrait affecter la reproduction des mammifères.
De plus, dans l’espace, les rayonnements sont plus intenses et potentiellement plus dangereux que sur Terre, car la planète bleue est protégée des particules cosmiques énergétiques par son champ magnétique. Les doses élevées de rayonnement sont déjà très préoccupantes pour les voyageurs de l’espace adultes et les agences spatiales contrôlent attentivement le niveau d’exposition de leurs astronautes en orbite à ces dernières. Ce qui est vraiment préoccupant, c’est ce que les radiations pourraient faire aux fœtus, bien plus sensibles.
Pour le moment, les répercussions de la gravité et des rayonnements sur la reproduction constituent les principales questions auxquelles les scientifiques tentent de trouver des réponses. En raison des problèmes éthiques que pose l’étude des risques médicaux chez l’Homme, les scientifiques ont passé des décennies à envoyer divers animaux, leurs spermatozoïdes et ovules dans l’espace.
Parmi les premières expériences menées par des Soviétiques à la fin des années 1970 figure l’envoi de plusieurs rats en orbite à bord du satellite Cosmos 1129. À leur retour, il ne faisait aucun doute qu’ils s’étaient accouplés dans l’espace, mais aucune des femelles n’a jamais donné naissance à des ratons, ce qui n’est peut-être pas très surprenant pour les personnes qui étudient les rongeurs : ces animaux sont en effet sensibles aux perturbations environnementales.
Plus tard, April Ronca, scientifique de la NASA a envoyé des rates gestantes dans l’espace et a observé la façon dont le vol spatial avait eu une incidence sur la fin de leur gestation. De retour sur Terre, la mise-bas s’est déroulée plus ou moins normalement mais une autre étude suggère que les ratons exposés à la microgravité développent un système vestibulaire anormal (qui correspond aux organes de l’oreille interne associés à la sensation de mouvement et à l’équilibre).
Le voyage dans l’espace semble également réduire le nombre de spermatozoïdes produits par les rats, tout en augmentant le risque que les animaux développent des anomalies. Mais comme l’a indiqué April Ronca, « les données disponibles suggèrent que de nombreux aspects de la gestation, de la mise-bas et du développement des ratons peuvent se poursuivre sous des conditions de gravité altérée. »
Chez les souris, c’est tout aussi compliqué. Une étude suggère que les deux espèces de rongeurs ne réagissent pas de la même façon aux changements relatifs à la gravité. Des embryons à deux cellules de souris envoyés dans l’espace à bord de la navette Columbia ne sont pas parvenus à poursuivre leur développement alors que les embryons témoins restés sur Terre se sont développés normalement. Par la suite, une étude réalisée dans des conditions de microgravité simulée, rendue possible grâce à l’utilisation d’un clinostat, une pièce de machinerie qui tourne sur elle-même, a démontré que bien que la fécondation in vitro se soit déroulée normalement, les embryons cultivés dans des conditions de microgravité et implantés chez des souris femelles ne sont pas parvenus à nidifier et à se développer à une vitesse normale.
Plus récemment, des chercheurs japonais ont découvert que des spermatozoïdes lyophilisés de souris pouvaient encore produire des embryons après avoir passé neuf mois dans l’espace. Une autre étude a démontré que les criquets, les nématodes et les mouches du vinaigre pouvaient se reproduire avec succès dans l’espace, tandis que des poissons médaka se sont accouplés et ont donné naissance à des petits à bord de la navette spatiale Columbia.
Des œufs de l’espèce de salamandre Pleurodeles waltl fertilisés à bord de la station spatiale russe Mir ont produit des embryons qui se sont développés en larves, bien qu’il y ait eu quelques anormalités. Des expériences menées sur des oursins ont conduit à des conclusions similaires : la fécondation peut se faire dans l’espace, mais la microgravité affecte de façon conséquente la façon dont les spermatozoïdes se déplacent. Pour finir, des œufs de caille placés dans un incubateur à bord de la station Mir ne sont pas parvenus à se développer normalement.
L’ensemble de ces études et d’autres travaux ne donnent donc pas une idée précise de la façon dont le voyage dans l’espace pourrait avoir des répercussions sur la reproduction.
« Imaginez que vous preniez la reproduction et que vous la décomposiez en ses différentes étapes. Il n’y a jamais vraiment eu de programme scientifique dédié à cela, qui observait la façon dont ces étapes étaient affectées par l’environnement spatial », explique Kris Lehnhardt. « C’est une chose de savoir que c’est possible, mais c’en est une autre de savoir si la reproduction peut s’effectuer sans problème et réussir. »
De façon générale, les perspectives ne sont pas bonnes pour les mammifères, chez qui la réussite du développement embryonnaire débute par un échange compliqué entre la mère et le fœtus et qui ne cesse de devenir de plus en plus complexe à partir de ce moment.
« La quasi-totalité des études menées à ce sujet démontrent que soit la fécondation échoue, soit les choses ne se déroulent pas aussi bien. Alors que nous progressons, nous avons besoin de d’études meilleures et plus importantes, mais aussi d’études sur les humains », a indiqué James Nodler de la clinique de procréation assistée de Houston qui a analysé la corrélation entre la gravité et le développement embryonnaire.
L'EXPÉRIENCE MICEHAB POUR COMMENCER
Pour tenter de répondre à certaines inquiétudes relatives à la vie sur le long-terme sur Mars pour les humains, une équipe basée principalement au Langley Research Center de la NASA a imaginé une expérience qui permettrait aux scientifiques d’étudier les effets sur le long-terme de la gravité partielle sur la reproduction des mammifères.
« Avant d’investir significativement dans les moyens qui mèneront à de tels efforts avant-gardistes, il est nécessaire de déterminer quels sont les défis qu’un environnement où règne une gravité partielle pose à la reproduction des mammifères sur plusieurs générations », ont écrit les scientifiques. « Les humains pourraient être confrontés à des défis liés à la reproduction dans des environnements où la gravité est différente de celle de la Terre. La force gravitationnelle pourrait perturber les processus du cycle de la vie des mammifères et modifier activement et de façon héréditaire les génomes. »
Telle qu’elle est imaginée, l’expérience prévoit d’envoyer une colonie de souris en orbite autour de la Lune. Les rongeurs seraient enfermés dans un compartiment en rotation qui fonctionnerait en quasi-autonomie et que l’on pourrait observer grâce à 600 caméras et à un système de télérobotique qui soignerait les animaux.
Baptisée MICEHAB (Multigenerational Independent Colony for Extraterrestrial Habitation, Autonomy and Behavior health), l’expérience devrait étudier les effets du voyage dans l’espace et de la gravité partielle sur au moins trois générations de souris par an, tandis que les scientifiques suivront le taux de natalité et l’état de santé général des animaux.
Environ une fois par an, la colonie de souris autonome devrait rencontrer un habitat humain prévu dans l’espace cislunaire pour que les astronautes puissent récupérer les échantillons prélevés dans le cadre de l’expérience et réaliser tout travail de maintenance nécessaire, l’objectif étant que l’expérience dure 10 ans.
« L’étude sur la reproduction des mammifères dans des conditions de gravité partielle devrait être réalisée avant la fin des années 2020 afin d’orienter les décisions en matière de conception pour les futures missions habitées sur Mars », indiquent les scientifiques. « Les colonies permanentes en surface pourraient être irréalisables si les défis que pose la gravité partielle en termes de reproduction sont trop importants et ne peuvent être surmontés. »
Pour le moment, aucune information n’a été communiquée au sujet d’un lancement prochain du MICEHAB. Et même si l’expérience avait bien lieu, certains scientifiques estiment qu’elle ne répondrait pas aux questions que nous nous posons sur nous-même et pour lesquelles nous attendons des réponses avec impatience. James Nodler, endocrinologue de la reproduction spécialiste des technologies de procréation assistée, précise que la reproduction humaine est très différente de celles d’autres primates et qu’aucun des organismes étudiés jusqu’alors constituent de bons remplaçants de l’Homme.
« Pour les premières études sur la fécondation in vitro, ils ont omis de nombreuses expériences menées sur les souris et les primates car ce n’est tout simplement pas pareil », a souligné James Nodler. « Il n’est pas exagéré de dire qu’à un certain moment, nous allons devoir faire des études sur des humains pour comprendre ce qui se passe vraiment. »
DE POTENTIELS PROBLÈMES ÉTHIQUES
James Nodler explique que le choix de l’expérience à mener dépend de son objectif final et si elle sort des sentiers battus en termes de reproduction « normale » et se base éventuellement sur des techniques de procréation assistée pour produire une génération de Martiens.
« Notre but final est-il d’envoyer un homme et une femme sur Mars pour qu’ils aient des relations sexuelles et de voir s’ils peuvent avoir un bébé ? », demande-t-il. « Ou bien devons-nous prélever une grande quantité d’embryons, les congeler sur Terre, puis les envoyer sur Mars et les décongeler ? »
D’un point de vue technique, cette première expérience serait simple à réaliser, mais elle soulèverait de potentiels problèmes éthiques. De plus, bien que l’étude des répercussions précises de l’environnement spatial sur les embryons humains soit plus difficile, elle pourrait être faisable dès maintenant. Mais elle pose encore plus de problèmes éthiques et moraux.
Les scientifiques pourraient par exemple envoyer des ovules et des spermatozoïdes humains à bord de la Station spatiale internationale et essayer de procéder à une fécondation in vitro pour voir si cela peut fonctionner, puis de comparer le nombre d’embryons produits par rapport à celui du groupe témoin sur Terre.
« Mais il y a un problème : il s’agit d’embryons potentiellement viables, et les gens ne se priveront pas pour critiquer cela », souligne James Nodler.
Il existe une autre possibilité, qui consiste à envoyer des embryons déjà fécondés à bord de la Station spatiale international pour observer comment l’environnement spatial affecte leur développement ainsi que la détérioration et la réparation de l’ADN. Selon James Nodler, ceci pourrait être réalisé à partir d’embryons qui n’ont aucune chance de se développer normalement, ce qui pourrait ôter certains problèmes éthiques, mais le vrai test serait d’étudier les effets d’un voyage dans l’espace sur des embryons viables.
« Congelons-les à bord de la Station spatiale internationale pendant six mois ou un an, avant de les ramener sur Terre et de les utiliser pour essayer de donner naissance à un bébé. Il serait très, très difficile d’obtenir une autorisation pour cela, mais à un moment, il faudra bien le faire », indique-t-il avant d’ajouter : « Nous avons des milliers d’embryons rejetés que les patients nous ont autorisé à utiliser pour la recherche scientifique. Mais encore faut-il que quelqu’un me laisse en faire usage à cet effet. »
Kris Lehnhardt est d’accord sur le fait qu’il sera difficile d’étudier la reproduction humaine dans l’espace sans étudier les humains et que cela signifie qu’il faudra être prêt à affronter les défis scientifiques, mais aussi les dilemmes éthiques dès que possible.
« Les problèmes moraux et éthiques seront toujours présents », dit-il. « Donc, nous allons être confrontés à ces situations à l’avenir lorsque nous travaillerons sur le sujet. »
Cet article a initialement paru sur nationalgeographic.com en langue anglaise.