Des choses étranges se produisent lorsque les animaux se reproduisent dans l’espace

Vous avez entendu parler des oiseaux et des abeilles. Parlons maintenant des poissons Medaka et des cafards.

Nadejda avait l’habitude de se promener dans les couloirs ternes d’un bâtiment bureaucratique du sud-ouest de la Russie avant d’être recrutée pour une expérience spatiale sans précédent.

Soudain, sa vie d’anonymat – essayant simplement d’éviter la faim et l’épaisse bande de roulement en caoutchouc d’une botte – a été élevée à un objectif plus élevé. Elle deviendrait mère et montrerait au monde ce qui se passe lorsque des multiples sont conçus dans l’espace.

À son retour, tout le monde à l’Institut des problèmes biomédicaux de Voronej, en Russie, attendait et observait Nadejda, dont le nom signifie « espoir », comme la rat de laboratoire qu’elle était.

Puis, le jour est arrivé : 33 bébés blattes sont nés, présentant des mutations inhabituelles. Ils étaient plus grands, couraient plus vite et étaient même différents de leurs frères insectes sur Terre. Alors que les coquilles supérieures des créatures nouveau-nées sont normalement claires, la couvée de Nadezhda arborait déjà un pelage brun rougeâtre foncé.

« C’est comme un film d’horreur spatial en préparation, quand on y pense », a déclaré à Indigo Buzz Alex Layendecker, fondateur de l’Institut de recherche astrosexologique. « Deux cafards disparaissent au hasard dans ce vaisseau spatial, et ils continuent de se reproduire, et cela s’aggrave. »

Mais ce dont parle Layendecker n’est pas de la science-fiction. L’expérience lancée sur le biosatellite Foton-M de Roscosmos en 2007 est l’une des rares études sur le sexe et la reproduction menées dans l’espace. Les résultats sont inquiétants, et pas seulement parce que l’étude portait sur l’un des ravageurs les plus méprisés de la planète. C’est un signe avant-coureur des défis austères que l’espace présente pour maintenir la vie sur Terre. Sans la gravité et l’atmosphère terrestre, une couverture de sécurité protégeant les habitants de la planète des fortes doses de rayonnement cosmique, faire un bébé est assez onéreux.

Sur la Station spatiale internationale, volant à environ 250 milles au-dessus de la Terre, les astronautes sont exposés à des niveaux de rayonnement 100 fois plus élevés qu’au sol. Pourtant, la station spatiale se trouve toujours dans le champ magnétique terrestre, ce qui offre une certaine protection contre les rayons cosmiques toxiques. Imaginez alors comment s’aventurer dans l’espace lointain – comme lors d’un voyage sur Mars ou d’un long séjour sur la Lune – pourrait accélérer les dommages causés aux cellules humaines.

« Pour faire des humains, une véritable étude avec des cellules humaines et des embryons humains, il y a évidemment toutes sortes de freins et contrepoids. La plupart du travail est effectué avec des proxys », a déclaré David Cullen, professeur d’astrobiologie et de biotechnologie spatiale à l’Université de Cranfield à Le Royaume-Uni. « En regardant des souris (par exemple), vous regardez indirectement les humains. »

Jusqu’à présent, aucun mammifère – ni aucun animal doté d’une colonne vertébrale, d’ailleurs – n’a achevé son cycle de vie depuis la conception jusqu’à l’âge adulte dans l’espace. Il existe peu de résultats préliminaires sur la façon dont l’espace affecte certaines des phases critiques de la reproduction et de la croissance précoce, telles que la fécondation, le développement de l’embryon, la grossesse, la naissance, la maturation postnatale et les soins parentaux.

« C’est comme si un film d’horreur spatial était en préparation. »

Mais il y a un autre problème : les données qui existent concernent généralement des échantillons de si petite taille qu’il est difficile d’extrapoler ce que les résultats signifieraient même pour les humains ou toute autre espèce. Presque toutes les recherches ont porté sur des animaux autres que les primates, à l’exception d’une étude sur le sperme humain.

Expériences d’accouplement de poissons Medaka dans l’espace

La première preuve de l’accouplement, de la fécondation et de l’éclosion d’œufs d’un animal vertébré dans l’espace s’est produite en 1994 lors d’une mission de 15 jours à bord de la navette spatiale Columbia de la NASA.

« Qui a fait l’amour dans l’espace ? » Le Dr Shawna Pandya, directrice de la recherche médicale pour Above Space Development, a demandé rhétoriquement lors d’un discours lors d’un panel Sud par Sud-Ouest en mars. « Cela a été filmé, c’est arrivé, et il s’agissait de quatre poissons japonais Medaka, pour ceux d’entre vous qui aiment ça. Statistiquement parlant, au moins l’un d’entre vous l’est. »

Medaka, également connu sous le nom de poisson de riz japonais, vit généralement dans de petits étangs, des rivières peu profondes et des rizières. Ils ont été sélectionnés pour une expérience spatiale parce que la race semble être plus tolérante à l’apesanteur, indifférente à l’absence de « haut » ou de « bas » constant en microgravité.

L’expérience a permis à quatre poissons de pondre 43 œufs. Parmi eux, huit bébés ont éclos dans l’espace et 30 autres sont nés après l’atterrissage. La progéniture semblait normale – avec le nombre attendu de cellules germinales trouvées dans les ovaires des nouvellement éclos – et certaines ont également pu avoir leur propre progéniture à leur retour sur la planète.

Mais d’autres études sur les poissons menées lors de vols spatiaux ont conduit à une progéniture présentant des mutations bizarres. Certains poissons jeunes adultes ont nagé en cercles serrés ou en boucles latérales. Bien que des chercheurs américains n’aient trouvé aucun changement significatif dans les systèmes qui contrôlent l’équilibre et l’orientation des poissons étudiés lors de vols spatiaux, les scientifiques soviétiques ont découvert des différences marquées dans la façon dont ils se sont formés.

« Il y a eu des études sur les guêpes, les souris, les rongeurs, les méduses, les œufs de caille. Toutes les espèces que vous nommez ont été étudiées sur la navette, Mir, Skylab (la Station spatiale internationale) », a déclaré Pandya. « Et les données, au mieux, sont contradictoires. »

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Croissance et développement des grenouilles et des têtards dans l’espace

Les mêmes comportements en boucle ont été observés chez les larves de grenouilles à bord de la navette spatiale Endeavour en 1992, avec des têtards nageant en cercle, faisant des sauts périlleux et s’élançant dans des directions aléatoires. Les têtards ont également eu du mal à trouver les bulles d’air dans les réservoirs pour remplir leurs poumons.

Dans une étude sur les amphibiens deux ans plus tard, quatre grenouilles africaines femelles ont reçu une injection d’une hormone qui déclenche l’ovulation après avoir atteint une orbite terrestre basse. Les astronautes de la NASA ont appliqué du sperme de grenouilles mâles sur les œufs, ce qui a amené de nombreuses fécondations.

Alors que l’expérience a été largement considérée comme une réussite en matière de reproduction dans les médias, des têtards élevés en microgravité ont été documentés comme ayant une tête et des yeux agrandis dans des revues scientifiques. Certains chercheurs qui les ont étudiés en apesanteur simulée ont également observé ces problèmes et ont suggéré que les têtes surdimensionnées pourraient être dues à des défauts du tube neural, qui forme le cerveau et la colonne vertébrale. Dans l’ensemble, il semble que la croissance des têtards soit ralentie, non seulement dans l’espace, mais aussi après leur retour à la gravité terrestre.

Pourquoi étudier les poissons et les amphibiens dans l’espace alors que le règne animal regorge d’espèces qui ressemblent davantage aux humains ? Les mammifères seraient l’idéal, mais les experts affirment que les maintenir en vie pendant de longs vols est compliqué et coûteux. Leurs embryons sont également difficiles à étudier en microgravité car ils se développent dans un utérus. Il est donc difficile pour les chercheurs de séparer l’influence du corps de la mère des effets directs de l’apesanteur sur le fœtus.

Dans certains cas, les animaux sont sélectionnés en fonction de la logistique. Par exemple, les tritons sont considérés comme un bon modèle pour les expériences spatiales car les femelles peuvent conserver leurs spermatozoïdes vivants après l’accouplement pendant cinq mois maximum. Cette grande fenêtre de temps permet aux scientifiques de les inséminer sur Terre, puis de les féconder, à l’aide d’une hormone injectée, plus tard dans l’espace.

« Pour faire des humains, une véritable étude avec des cellules humaines et des embryons humains, il y a évidemment toutes sortes de freins et contrepoids. La plupart du travail est effectué avec des proxys. »

Expériences de « geckos sexuels » dans l’espace

Les reptiles sont parmi les créatures les moins étudiées dans l’espace, bien que des geckos à doigts épais aient fait des voyages à bord du Foton-M3 russe sans équipage en 2007 et du Bion-M1 en 2013. Ils ont été choisis parce que leurs pattes collantes les aident à s’attacher aux surfaces en apesanteur. Lorsque les geckos sont revenus, les scientifiques ont trouvé des morceaux d’œufs non fécondés partiellement mangés dans leurs habitats.

Reste à savoir si la reproduction des lézards peut avoir lieu dans l’espace. En 2014, un vol spatial de 60 jours à bord du Foton-M4 russe, qui avait attiré l’attention de John Oliver dans l’émission Last Week Tonight de HBO, a été écourté en raison de problèmes liés à la mission, notamment d’une perte temporaire de communication avec le satellite. Les cinq geckos diurnes ornés à bord du vaisseau spatial sans équipage, ou « geckos sexuels » comme les appelait Oliver, sont morts avant l’atterrissage, probablement à cause du gel, selon des rapports ultérieurs.

Les œufs de caille peuvent également sembler être un choix dingue d’animal pour des expériences de reproduction et de développement dans l’espace, mais des études remontent à 1979, lorsque l’Union soviétique les a envoyés à bord de Cosmos-1129. Selon des informations de l’agence de presse officielle TASS, le programme spatial soviétique tentait de déterminer si les cailles pouvaient constituer une source de nourriture pour les cosmonautes. Apparemment, la plupart des œufs se sont cassés lors de l’atterrissage.

Mais ils ont continué à essayer au fil des années. Bien que certains poussins aient pu survivre à l’incubation, les taux d’éclosion avaient tendance à être faibles et de nombreux embryons présentaient des défauts au niveau des yeux, du cerveau et du bec. Les oiseaux élevés sur la station spatiale Mir n’ont jamais non plus picoré correctement, signe possible d’un problème d’équilibre. Une longue liste de défauts a été constatée au cours de plusieurs expériences, notamment la dystrophie musculaire et le sous-développement des glandes thyroïdes.

Expériences de reproduction de rongeurs dans l’espace

La plupart des études précédentes sur les mammifères portaient sur des rats. Malgré l’aversion de la NASA pour discuter et étudier le sexe, l’agence spatiale et les National Institutes of Health ont collaboré à des missions de navette spatiale pour étudier le développement fœtal et la santé postnatale des rongeurs dans l’espace.

Au cours de deux vols, 10 rattes gravides ont été lancées à mi-chemin de la gestation et ont atterri quelques jours seulement avant la fin du terme. Les ratons nés après les vols présentaient des retards dans le développement du cerveau et dans les principaux systèmes sensoriels et moteurs, notamment au niveau des yeux, des oreilles, du nez et des centres d’équilibre.

Dans une troisième étude sur les rongeurs, deux portées de petits de cinq jours, de huit jours et de 14 jours ont volé dans l’espace. Même si le groupe le plus âgé s’en sort mieux sur le plan de la santé, seuls 10 pour cent des enfants de cinq jours ont survécu. Parmi les enfants de huit jours, 90 pour cent ont vécu mais avaient environ 25 pour cent de moins que la normale. Les ratons de 14 jours vivaient et étaient comparables aux ratons du même âge du groupe témoin sur Terre. Cela pourrait signifier que l’environnement spatial a un impact négatif considérable sur les premières étapes du développement.

Mais des experts comme Layendecker réaffirment qu’aucun mammifère n’est jamais né dans l’espace, donc personne ne peut deviner comment la fécondation et la formation d’un placenta se produiraient loin de notre planète natale.

« Il n’y a pas suffisamment de données issues de ces expériences pour nous donner une véritable compréhension de l’ensemble du problème », a-t-il déclaré.