Nouvelles connaissances sur la neuroplasticité cérébrale après des vols de longue durée dans l’espace

Comment le cerveau s'adapte-t-il à l'apesanteur? Une étude, menée par l'Université d'Anvers et à laquelle ont participé des chercheurs du GIGA de l'ULiège, démontre des augmentations nettes du tissus cérébral dès le retour mais aussi une redistribution des fluides dans et autour du cerveau. Des données précieuses qui permettent de comprendre comment le cerveau s'adapte aux milieux extrêmes. Cette étude vient d'être publiée dans le journal Science Advances.

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n projet de recherche international initié par l'Université d'Anvers vise à étudier les changements dans le cerveau des cosmonautes après un vol spatial. Au cours des sept dernières années, des scanners IRM du cerveau des cosmonautes russes ont été acquis avant et après leurs missions à la Station Spatiale Internationale (ISS). En utilisant une technique d'imagerie de pointe développée à l'Université d'Anvers, en étroite collaboration avec des scientifiques des universités de Louvain et de Liège et de l'Académie russe des sciences de Moscou, les chercheurs ont pu observer pour la première fois comment le cerveau s'adapte physiquement à l'apesanteur. Les dernières recherches, menées par Steven Jillings sous la supervision de Floris Wuyts et Ben Jeurissen de l'Université d'Anvers, sont publiées cette semaine dans Science Advances. Steven Jillings est un doctorant affilié à l'Université d'Anvers et à l'Université de Liège (Institut GIGA), sous la supervision de Floris Wuyts, Ben Jeurissen et Angélique Van Ombergen de l'Université d’Anvers, et d'Athina Demertzi, chercheuse qualifiée FNRS à l'ULiège.

Dans les scanners IRM acquis dans les dix premiers jours après le retour, les chercheurs ont constaté plusieurs augmentations nettes du tissu cérébral dans les régions impliquées dans la fonction motrice. Cette neuroplasticité a été partiellement maintenue sept mois après le retour sur Terre, ce qui suggère un effet d'apprentissage durable. Par ailleurs, les chercheurs ont confirmé de précédents résultats concernant la redistribution des fluides dans et autour du cerveau causée par l'absence de gravité. Cette redistribution des fluides pourrait jouer un rôle important dans le développement des troubles de l'acuité visuelle qui ont été documentés chez plus de la moitié des astronautes américains. La redistribution des fluides ne semble pas complètement rétablie après sept mois de retour sur Terre, ce qui est également le cas pour la déficience de l'acuité visuelle.

Connaître les changements qui se produisent dans le cerveau après un vol spatial est particulièrement précieux pour comprendre comment celui-ci s'adapte à des conditions extrêmes, pour comprendre les mécanismes des pathologies et pour assurer la santé des astronautes lors de futures missions habitées de longue durée.

Depuis 2009, l’équipe GIGA Consciousness de l’ULiège collabore avec succès avec l’équipe de Floris Wuyts à l’Université d’Anvers, en apportant son expertise en plasticité cérébrale et en neuroimagerie, qui complète celle en système vestibulaire et en gravité de l’équipe anversoise (voir liste de publications).

Source

Macro- and microstructural changes in cosmonauts’ brains after long-duration spaceflight, S. Jillings, A. Van Ombergen, E. Tomilovskaya, A. Rumshiskaya, L. Litvinova, I. Nosikova, E. Pechenkova, I. Rukavishnikov, I. B. Kozlovskaya, O. Manko, S. Danilichev, S. Sunaert, P. M. Parizel, V. Sinitsyn, V. Petrovichev, S. Laureys, P. zu Eulenburg, J. Sijbers, F. L. Wuyts, B. Jeurissen, Macro- and microstructural changes in cosmonauts’ brains after long-duration spaceflight. Sci. Adv. 6, eaaz9488 (2020). DOI 10.1126/sciadv.aaz9488

Contacts

Steven Jillings - email

Athina Demertzi, chercheuse qualifiée du FNRS, GIGA Consciousness, Université de Liège
email

Liste de publications list

Alterations of Functional Brain Connectivity After Long-Duration Spaceflight as Revealed by fMRI.
Pechenkova E, Nosikova I, Rumshiskaya A, Litvinova L, Rukavishnikov I, Mershina E, Sinitsyn V, Van Ombergen A, Jeurissen B, Jillings S, Laureys S, Sijbers J, Grishin A, Chernikova L, Naumov I, Kornilova L, Wuyts FL, Tomilovskaya E, Kozlovskaya I.
Front Physiol. 2019 Jul 4;10:761. 

Brain ventricular volume changes induced by long-duration spaceflight.
Van Ombergen A, Jillings S, Jeurissen B, Tomilovskaya E, Rumshiskaya A, Litvinova L, Nosikova I, Pechenkova E, Rukavishnikov I, Manko O, Danylichev S, Rühl RM, Kozlovskaya IB, Sunaert S, Parizel PM, Sinitsyn V, Laureys S, Sijbers J, Zu Eulenburg P, Wuyts FL.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 May 21;116(21):10531-10536. 
 
Brain Tissue-Volume Changes in Cosmonauts.
Van Ombergen A, Jillings S, Jeurissen B, Tomilovskaya E, Rühl RM, Rumshiskaya A, Nosikova I, Litvinova L, Annen J, Pechenkova EV, Kozlovskaya IB, Sunaert S, Parizel PM, Sinitsyn V, Laureys S, Sijbers J, Zu Eulenburg P, Wuyts FL.
N Engl J Med. 2018 Oct 25;379(17):1678-1680. 

Intrinsic functional connectivity reduces after first-time exposure to short-term gravitational alterations induced by parabolic flight.
Van Ombergen A, Wuyts FL, Jeurissen B, Sijbers J, Vanhevel F, Jillings S, Parizel PM, Sunaert S, Van de Heyning PH, Dousset V, Laureys S, Demertzi A.
Sci Rep. 2017 Jun 12;7(1):3061. 
 
The effect of spaceflight and microgravity on the human brain.
Van Ombergen A, Demertzi A, Tomilovskaya E, Jeurissen B, Sijbers J, Kozlovskaya IB, Parizel PM, Van de Heyning PH, Sunaert S, Laureys S, Wuyts FL.
J Neurol. 2017 Oct;264(Suppl 1):18-22. 

Altered functional brain connectivity in patients with visually induced dizziness.
Van Ombergen A, Heine L, Jillings S, Roberts RE, Jeurissen B, Van Rompaey V, Mucci V, Vanhecke S, Sijbers J, Vanhevel F, Sunaert S, Bahri MA, Parizel PM, Van de Heyning PH, Laureys S, Wuyts FL.
Neuroimage Clin. 2017 Feb 28;14:538-545. 
 
Spaceflight-induced neuroplasticity in humans as measured by MRI: what do we know so far?
Van Ombergen A, Laureys S, Sunaert S, Tomilovskaya E, Parizel PM, Wuyts FL.
NPJ Microgravity. 2017 Jan 10;3:2. 
 
Cortical reorganization in an astronaut's brain after long-duration spaceflight.
Demertzi A, Van Ombergen A, Tomilovskaya E, Jeurissen B, Pechenkova E, Di Perri C, Litvinova L, Amico E, Rumshiskaya A, Rukavishnikov I, Sijbers J, Sinitsyn V, Kozlovskaya IB, Sunaert S, Parizel PM, Van de Heyning PH, Laureys S, Wuyts FL.
Brain Struct Funct. 2016 Jun;221(5):2873-6. 

image : NASA