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Biologiste de formation et responsable du laboratoire de radiobiologie au Centre d'étude de l'énergie nucléaire (SCK?CEN) à Mol (*), Sarah Baatout a réalisé un rêve : rejoindre la station polaire Princesse Élisabeth en Antarctique pour y poser éprouvettes et microscopes tout en s'immergeant durant un mois, de mi-décembre 2017 à mi-janvier 2018, dans des conditions extrêmes de confinement et d'isolement, assez similaires à celles que l'on trouve dans l'espace.Le but ? Mieux comprendre le fonctionnement du corps d'un astronaute en mission spatiale, ainsi que le comportement de son système immunitaire. Et mettre au point des applications capables, un jour, de le faire voler vers Mars.Si Sarah Baatout a plus d'une corde à son arc - elle est aussi professeur d'université à Gand, Louvain et Namur, mère de deux enfants, femme engagée dans de nombreuses associations à but social et adepte du patinage artistique -, elle est avant tout une brillante chercheuse qui essaye de comprendre ce qui se passe dans le corps humain, que ce soit pour soigner un cancer ou pour survivre dans une station polaire ou encore lors d'un futur voyage vers Mars.Une grosse partie de son travail à Mol consiste à implémenter des protocoles pour pouvoir soigner de manière personnalisée, par radiothérapie, des patients cancéreux. Mais avec son équipe, elle planche aussi sur la biologie spatiale et réalise de nombreuses études en la matière, sachant que les personnes qui volent dans l'espace sont considérées comme des travailleurs nucléaires. Aux niveaux légal et médical, c'est d'ailleurs la même perception du risque qui prévaut.Avant d'en dire plus sur ces études, la radiobiologiste a évoqué le contexte politique international dans lequel elles se déroulent." Il est très intéressant. Depuis deux ou trois ans, alors que les États-Unis et la Chine se livrent une concurrence intense, toutes les agences spatiales européennes et américaines sont alignées sur un programme commun de recherches et d'exploration spatiales, d'abord vers la Lune, puis vers Mars. Au départ, l'objectif, approuvé par l'Europe, la Russie et les Etats-Unis, était de retourner sur la Lune en 2028. "" Mais Trump a accéléré le mouvement en annonçant dernièrement un retour sur la Lune en 2024. Dans le même temps, Elon Musk et d'autres chefs de grosses entreprises comme Blue Origin, Boeing, Lockheed ou Virgin ont également déclaré vouloir aller sur la Lune dès 2023. "" L'Europe avec toutes ses connaissances a emboîté le pas. Dans les différents comités d'experts dont je fais partie, comités qui conseillent la direction générale de l'ESA, l'Agence Spatiale Européenne, il y a aujourd'hui une volonté d'accélérer le programme lunaire et de revoir à la hausse les budgets alloués. "Pour la recherche en radioprotection, et pour le centre de recherche de Mol, qui peut déjà se targuer de nombreux résultats dans le domaine, il s'agit incontestablement d'un contexte très stimulant." Nos premiers travaux marquants datent de la mission Odissea en 2002 quand Frank De Winne, le deuxième Belge à voyager dans l'espace, s'est rendu durant huit jours à bord de la station spatiale internationale ISS ", raconte Sarah Baatout. " Il est parti avec une trentaine d'expériences belges, dont la nôtre qui visait à tester la tolérance de bactéries aux conditions spatiales et à les utiliser pour recycler les matières organiques (urine, restes de légumes frais), produire de l'oxygène grâce à la photosynthèse et les ajouter comme complément alimentaire à la nourriture journalière des astronautes. L'objectif de ce programme de l'ESA, appelé MELISSA, dont le SCK?CEN est un des fondateurs, était déjà d'élaborer un système de soutien de vie des astronautes. "" Durant une dizaine d'années, nous avons préparé une expérience spatiale avec de la spiruline, une cyanobactérie fascinante capable de produire de l'oxygène et de la nourriture. Cette algue verte, déjà utilisée comme complément alimentaire pour les astronautes, contient beaucoup d'antioxydants, de vitamines et de fer. En novembre 2017, nous avons envoyé le premier bioréacteur dans l'espace. Il contenait de la spiruline. Il a très bien fonctionné jusqu'en mars 2018, ce qui nous motive à persévérer avec des bioréacteurs. "Autre domaine de recherches essentiel : la radioprotection des astronautes et leur santé. Sur la Terre, les êtres humains sont très bien protégés par l'atmosphère et notre magnétosphère, qui repoussent quasi 99,9% des rayonnements cosmiques et solaires. Ce n'est plus le cas une fois sortis des ceintures de radiations de Van Allen et entrés dans l'espace où les rayonnements solaires et cosmiques constituent une réelle menace." On peut répartir ces rayonnements en trois grandes catégories ", explique Sarah Baatout. " D'abord le vent solaire. C'est un type de rayonnement continu de faible énergie, qui contient des électrons, des protons, et des particules alpha, et qui présente un très faible risque. Il peut être stoppé facilement. Le seul risque que l'astronaute encourt, c'est quand il sort du vaisseau avec son costume pour seule protection. "" Ensuite, les événements de particules solaires qui causent plus de tracas. Ceux-ci durent un jour ou deux et sont intermittents. Ils se produisent lorsqu'il y a une explosion solaire. L'astre émet alors une grande quantité de protons de très forte énergie. Pour Apollo 12, il y a eu des événements de ce type-là et lorsque cela survient dans l'ISS, les astronautes restent confinés dans une des trois parties de la station prévues à cet effet. Ce sont des parties plus épaisses, extrêmement protégées, notamment avec de l'eau car l'hydrogène, un de ses composants, est un atome très petit qui excelle à arrêter différentes particules de manière tout à fait optimale. "" Enfin, le rayonnement cosmique galactique est le plus gros souci dans la perspective de voyages vers la Lune et Mars. Ce rayonnement continu de protons de très forte énergie, de particules alpha et d'ions lourds présente un haut niveau de risque. D'où la nécessité de plus amples recherches afin de développer différents types de protection. "Malgré tous ces rayonnements, on sait que les astronautes peuvent tenir le coup un certain laps de temps sur la Lune mais seraient-ils capables de survivre plusieurs mois dans des conditions aussi différentes que celles qui règnent sur la Terre ?" Apollo, ce n'était que quelques jours sur la Lune et quelques heures d'activités en dehors du vaisseau spatial. Désormais, il est question de plusieurs semaines, voire plusieurs mois ", poursuit Sarah Baatout. " L'idée est de construire un village lunaire habité de manière continue par des astronautes, pas les mêmes tout le temps. Cela signifie des missions de plusieurs mois à un an et des doses de rayonnement beaucoup plus élevées que sur la station internationale, ce qui est nettement plus problématique. "" Voilà pourquoi, nous travaillons d'arrache-pied à pouvoir suivre les effets des radiations sur la santé de différents astronautes européens et cosmonautes russes qui se rendent dans l'ISS. Nous prélevons des échantillons de leur sang, de leur urine, ou encore de leur salive avant qu'ils ne partent, pendant et après leur mission, et nous les irradions in vitro. Le but est de déterminer la radiosensibilité intrinsèque de chaque astronaute et la capacité de leur corps à réparer les dommages au niveau de l'ADN, sachant que celle-ci varie d'une personne à l'autre. "" Même si nous avons des normes, des lois et des régulations générales en Europe, on se rend compte à quel point elles doivent être adaptées à chaque individu. L'ESA l'a bien compris puisqu'elle a mis sur pied un groupe de travail sur la médecine personnalisée auquel le SCK?CEN participe. Le but est de pouvoir offrir à chaque astronaute une pharmacologie adaptée et des conseils par rapport aux doses maximales de radiation qu'il pourra supporter. "Sarah Baatout et ses collègues mènent aussi des expériences in vitro dans l'espace avec des cellules de peau et des cellules endothéliales afin de voir à quelle vitesse elles vieillissent et si elles sont endommagées par les conditions spatiales." On sait en effet que la peau et les vaisseaux sanguins vieillissent relativement vite dans l'espace. C'est important de mesurer les changements car ces cellules sont cruciales. Par exemple, si les cellules endothéliales meurent, le risque d'hémorragie est fortement accru. Il en va donc de la protection du système cardiovasculaire des astronautes, très sensible à la microgravité et au rayonnement. "Protéger la composition sanguine, c'est aussi protéger le système immunitaire, qui est clairement affaibli dans l'espace. " Le corps humain n'étant plus soumis à la gravité, le sang se distribue différemment dans l'organisme. Il se concentre plutôt dans le haut du corps. Cette redistribution du sang et de la lymphe est mesurée par les senseurs de la viscosité du sang situés dans le cou au niveau de la veine jugulaire et de l'artère carotide, les senseurs situés dans les gros vaisseaux du cou. Ceux-ci vont mesurer une viscosité qui est faussement plus importante et rapporter cette hausse de la viscosité à la moelle osseuse, laquelle va, en réaction, diminuer la production de globules rouges et blancs et des plaquettes. Les astronautes deviennent ainsi immunodéprimés. Leur immunodépression s'aggrave au fur et à mesure de leur mission. D'où la nécessité de développer des stratégies pour booster le système immunitaire. Il faut pouvoir réaliser une transfusion ou une auto-transplantation de moelle si cela s'avérerait indispensable. "D'autres recherches sont également menées pour protéger les astronautes et ainsi pouvoir permettre des vols au long cours en direction de la planète rouge." Sur le plan pharmacologique, nous testons toute une série de médicaments qu'ils pourront emporter afin d'analyser notamment leur stabilité et leur résistance au rayonnement. De manière intrigante, les médicaments pris dans l'espace ne fonctionnent pas de la même manière et il faut être sûr de pouvoir proposer des traitements efficaces en cas de besoin. "" En fonction des données individuelles que nous recueillons des astronautes, nous pouvons par ailleurs émettre des avis et des conseils à l'ESA qui vont l'aider à éventuellement développer des programmes plus personnalisés en fonction de la tolérance intrinsèque aux radiations de chaque astronaute et de la dose de radiations prévues et mesurées au cours de chaque mission à l'aide de nos dosimètres dans l'ISS. "" Notre centre effectue depuis de nombreuses années une cartographie de la dosimétrie. Cela consiste à déterminer précisément les doses de radiations à l'extérieur de l'ISS et dans chacun des endroits de la station. Grâce à ces données, nous pouvons extrapoler les risques qui pourraient être encourus par les astro nautes lorsqu'ils iront sur la Lune pendant plusieurs mois, sachant qu'il n'y a pas deux missions identiques et que les doses de radiations dépendront de l'activité solaire, du trajet, ou encore du blindage du vaisseau. "Signalons encore que tous les travaux évoqués ici contribuent aussi à faire avancer la médecine. La protonthérapie est née entre autres de la recherche spatiale. Guérir les cancers est d'ailleurs un autre grand rêve de Sarah Baatout. Tout comme voyager dans l'espace...