Novembre 2004

Après des années d'exposition aux radiations cosmiques, un certain nombre d'astronautes voient leur vision obscurcie par la cataracte. Comprendre pourquoi pourrait faire la lumière sur ce phénomène qui touche les personnes âgées.

Source : Science@NASA

Embrassant tout l'espace du regard en sortant de leurs capsules, les astronautes d'Apollo ont été les témoins de choses que les humains n'avaient jamais vu avant eux. Une vue à couper le souffle, comme le disque terrestre si bleu flottant dans l'espace noir d'encre. Ils ont vu la face cachée de la Lune. Ils ont aussi vu d'étranges flashs lumineux à l'intérieur même de leurs globes oculaires.

L'astronaute Joseph Tanner photographié durant une sortie extra-vehiculaire en 1997

Depuis, les astronautes ayant volé à bord du Skylab, de la navette, de la station MIR et de la station spatiale internationale ISS ont tous rapporté avoir vu ces flashs . Point besoin d'appeler Les agents Mulder et Scully du FBI pour autant : ce à quoi les astronautes ont été exposés ce sont des radiations qui les ont traversés comme des balles à l'échelle subatomique. Quand une telle " balle " frappe la rétine, cela déclenche un faux signal que le cerveau interprète comme un flash lumineux.

A droite : l'astronaute Joseph Tanner photographié durant une sortie extra-vehiculaire en 1997 (en savoir plus : en lien HTML, en anglais)

Cela va sans dire, ce n'est pas bon pour les yeux. Des années après être revenus sur Terre, nombre de ces astronautes ont développé des cataractes : une opacification du cristallin, qui focalise la lumière sur la rétine.

Au moins 39 anciens astronautes ont souffert d'une forme de cataracte après avoir volé dans l'espace, selon une étude publiée en 2001 par Francis Cucinotta du centre spatial Johnson de la NASA (voir les références plus bas). De ces 39 astronautes, 36 avaient volé lors de missions marquées par un environnement radiatif sévère, telles que les missions lunaires Apollo. Certaines de ces cataractes apparurent seulement 4 ou 5 ans après la mission, mais d'autres demandèrent 10 ans de plus si ce n'est davantage pour se manifester.

Les scientifiques connaissaient depuis longtemps le lien entre les radiations et la cataracte, mais ne l'ont jamais vraiment compris. Que font exactement les radiations au cristallin de l'œil pour l'opacifier ? Est-ce lié au patrimoine génétique des astronautes ? Quels gènes sont concernés ?

Résoudre ce mystère aiderait les gens sur Terre. Sans avoir jamais voyagé dans l'espace, plus de la moitié des gens âgés de plus de 65 ans sont touchés par la cataracte ; l'opacification du cristallin semble être une conséquence naturelle du vieillissement. Certaines de ces cataractes ressemblent à celles que les astronautes développent. Si les chercheurs parviennent à comprendre ce qui se passe dans les yeux des astronautes, ils pourraient peut-être développer des traitements pour enrayer le processus.

Anatomie de l'œil humain

Cet objectif est loin d'être atteint cependant. Primo " nous devons en comprendre les détails - les gènes, protéines et le cheminement moléculaire impliqués ", déclare Eleanor Blakely, une scientifique du LNBL (Lawrence Berkeley National Laboratory). Soutenus grâce à une bourse de la NASA, elle et ses collègues font des expériences avec des tissus oculaires humains pour comprendre en détail ce qui se passe.

" Pour une bonne vision, le cristallin de l'œil doit être clair comme du cristal ", dit-elle. Le cristallin, en forme de pastille chocolatée, se trouve dans l'ouverture de l'œil et focalise la lumière entrant sur la rétine. " Au centre du cristallin se trouvent des cellules transparentes dites " fibreuses ". L'endommagement du cristallin peut mener à une opacification de ces cellules fibreuses, et ce changement est ce que l'on nomme " cataracte ".

Dans un œil humain " sain ", de nouvelles cellules fibreuses sont constamment produites pour remplacer les anciennes. Le processus commence avec les cellules dites " épithéliales ", une variété de cellules souches qui tapisse l'avant du cristallin. Lorsque c'est requis, ces cellules épithéliales s'aplatissent et perdent leur noyau et autres structures internes pour devenir des cellules fibreuses transparentes. C'est une métamorphose incroyable. " Durant les dernières phases ", dit-elle, " la cellule se débarrasse de beaucoup de matériel cellulaire dans un processus très bien orchestré qui laisse la cellule vivante, mais en fait essentiellement un sac de protéines cristallines ".

Une coupe simplifiée du cristallin

Le groupe d'Eleanor Blakely a montré qu'une dose de radiations peut perturber cette métamorphose et donc empêcher la formation normale de cellules fibreuses neuves qui forment le cristallin.

Ils n'ont pas délibérément irradié les yeux des gens pour découvrir ça, bien sur. En fait, ils ont cultivé des cellules épithéliales humaines dans des boîtes de Pétri. Quand certaines d'entre elles commençaient à se transformer en cellules fibreuses, son équipe exposa ces cellules à des doses de radiations contrôlées. Ce travail a été effectué au LNBL et au laboratoire sur les radiations cosmiques de la NASA, au sein du " Brookhaven National Laboratory " à Long Island, New York. Ensuite, ils ont utilisé des outils génétiques modernes pour voir comment les gènes de cellules et les protéines étaient affectés.

Ils ont découvert qu'un gène particulier, le FGF-2 (Fibroblast Growth Factor 2 ) devient 8 fois plus actif à la suite d'une exposition aux radiations. Le FGF-2 aide normalement les cellules à se protéger des agressions. Dans ce cas, il semble augmenter l'activité de deux autres gènes, " p21 " et " p57 ". Ces gènes contrôlent les évènements cruciaux dans le cycle de la vie d'une cellule, quand les cellules se séparent pour former deux cellules filles, ou quand une cellule épithéliale ce transforme en cellule fibreuse. Le docteur Blakely soupçonne qu'un déséquilibre en p21 et p57 conduit à la formation de cellules fibreuses anormales et donc à la cataracte.

Cela prend un certain temps à des cellules fibreuses défectueuses pour s'accumuler et visiblement obscurcir le cristallin. Des années passent avant que les astronautes s'aperçoivent de leur cataracte. Ce laps de temps rend les recherches d'autant plus compliquées. Il est difficile de se focaliser sur une cause probable quand vous devez attendre des années ses effets.

Le Docteur Eleanor Blakely du LBNL

La détection précoce de la cataracte est un des buts de Rafat Ansari, un physicien au centre de recherches Glenn de la NASA, et qui travaille indépendamment du docteur Blakely. Il a développé une sonde laser qui permet de détecter des signes de cataracte dans l'œil humain avant qu'ils deviennent visibles. C'est déjà testé cliniquement au " National Eye Institute ". À l'avenir, les astronautes pourraient emporter avec eux de telles sondes lors de missions spatiales, pour contrôler leurs yeux de temps à autre.

Une autre équipe de chercheurs, dirigée par le docteur Léo Chylack, un médecin du centre pour la recherche opthalmique à Brigham et au " Women's Hospital " à Boston, compare la cataracte des astronautes, pilotes d'essais et membres du personnel au sol au centre spatial Johnson. Ils prennent des photos en relief des cristallins des différents sujets pour investiguer les différences entre les types de cataractes développées par les uns et les autres là-bas. Une autre pièce du puzzle.

Pendant ce temps, le docteur Blakely retourne à son labo pour en savoir plus sur les aspects moléculaires sous-jacents dans tout cela. " Nous sommes encore en train d'établir les liens entre les changements dans le gène FGF-2 et [les autres gènes] ", déclare-t-elle. Et il y a d'autres questions. Par exemple, la cataracte se développe généralement lentement, mais est-ce que des doses soudaines de radiations pourraient accélérer le processus ? Des astronautes en partance pour un voyage de 6 mois vers Mars voudront le savoir.

Son groupe a récemment remporté une extension de financement de 4 ans de la part de la NASA. Restez à l'écoute pour de plus amples informations !

Informations supplémentaires (en anglais):
NASA cataract study may help astronauts see clearly --

Référence de publication : Cucinotta FA, Manuel FK, Jones J, Iszard G, Murrey J, Djojonegro B, Wear M. (2001) Space Radiation and Cataracts in Astronauts. Radiation Res. 2001 Nov;156(5 Pt 1):460-6.

Dr. Eleanor A. Blakely - biographie
Leo T. Chylack, Jr., M.D. - biographie
Dr. Rafat Ansari - percée révolutionnaire
Can People Go to Mars? - (Science@NASA)
Bionic Eyes - (Science@NASA) , l'homme qui valait trois milliards….

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