Le Dr Marcelo Vazquez, chef de la section de radiobiologie aux Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC), appuie la mission Artemis II à l’intersection des sciences nucléaires, de la biologie et de la médecine depuis son laboratoire aux LNC.
L’humanité retourne sur la Lune, mais cette fois, l’objectif n’est pas seulement d’atterrir, mais aussi de durer. Alors qu’Artemis II s’aventure au-delà de la sécurité de l’orbite terrestre, l’attention est passée de la mécanique du voyage à la science de la survie. Grâce à un leadership persistant en recherche nucléaire et en santé, le Canada fournit la science discrète et essentielle qui rendra possibles les missions de longue durée.
Artemis II sera le premier vol avec équipage du programme Artemis de la NASA, ouvrant la voie à de futures missions de longue durée, y compris le voyage tant attendu vers Mars. Contrairement à l’ère Apollo, les objectifs d’exploration d’aujourd’hui vont au-delà de brèves visites. Les agences spatiales visent des séjours lunaires de plusieurs mois et, éventuellement, des missions pluriannuelles dans l’espace lointain, mais avec cette ambition viennent de nouveaux risques.
Au-delà de l’atmosphère et du champ magnétique de la Terre, nous savons que les astronautes sont exposés à des températures extrêmes et à la microgravité; ce que plusieurs personnes ne savent pas, c’est qu’ils sont également vulnérables aux rayons de l’espace lointain.
« Les rayons sont l’un des plus grands obstacles à l’exploration humaine à long terme de l’espace lointain », déclare le Dr Marcelo Vazquez, chef de la section de radiobiologie aux Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC). « Lorsque vous quittez l’orbite terrestre, vous perdez la protection qui rend la vie ici possible. »
Sur Terre, l’atmosphère et la magnétosphère protègent les humains de la plupart des rayons cosmiques. Même les astronautes à bord de la Station spatiale internationale bénéficient de cette protection. Artemis II s’aventurera bien au-delà.
L’atmosphère et la magnétosphère de la Terre agissent comme une bulle protectrice, absorbant et déviant les rayons du Soleil et de l’espace lointain avant qu’ils n’atteignent la surface. Lorsque les astronautes quittent ce bouclier, ils sont exposés à des niveaux de rayons beaucoup plus élevés.
Dans l’espace lointain, les astronautes font face à des rayons provenant d’événements de particules solaires, à des explosions du Soleil et à des rayons cosmiques galactiques provenant de l’extérieur du système solaire. Ces particules peuvent passer à travers le blindage des vaisseaux spatiaux et les tissus humains, endommageant l’ADN et augmentant les risques à long terme pour la santé, y compris le cancer et les effets neurologiques.
Plus la mission est longue, plus l’exposition est importante. Pour les missions futures sur Mars, où les astronautes pourraient passer des années dans l’espace lointain, les rayons deviennent un facteur sérieux limitant la mission.
Comprendre comment le corps humain réagit et comment mesurer cette réponse avec précision est maintenant au cœur de la recherche spatiale internationale.
Dr Marcelo Vazquez et ses collègues dans son laboratoire au site des Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC).
À l’intersection de la science nucléaire, de la biologie et de la médecine, le Dr Vazquez travaille à traduire la recherche complexe sur les rayons en outils pratiques pour la protection des astronautes. Son rôle met en relation l’expertise des LNC avec Santé Canada, l’Agence spatiale canadienne (ASC), la NASA et des partenaires internationaux. Cela s’ajoute aux décennies d’innovations scientifiques et de recherche rendues possibles par des chercheurs comme le Dr Vazquez qui ont fait progresser la radiobiologie et les effets sur la santé dans les écosystèmes terrestres et non terrestres lors d’expositions environnementales, professionnelles et médicales.
« Cette recherche ne fonctionne que si les physiciens, les biologistes, les médecins et les ingénieurs travaillent ensemble », explique le Dr Vazquez. « Aucune discipline ne peut résoudre le problème par elle-même. »
Cette collaboration est particulièrement importante lorsque l’objectif n’est pas seulement la connaissance théorique, mais aussi la prise de décisions pratiques. Par exemple, quelle quantité d’exposition aux rayons est acceptable, quand des contre-mesures sont-elles nécessaires et comment réagir si quelque chose tourne mal.
L’une des principales contributions du Canada à la mission Artemis II se produit après le retour des astronautes sur Terre.
La recherche menée par la Dre Ruth Wilkins auprès de Santé Canada comprend la réalisation d’études cytogénétiques à l’aide d’échantillons de sang prélevés auprès d’astronautes d’Artemis II avant et après leur mission. En examinant les changements dans les chromosomes, les scientifiques peuvent identifier les dommages causés par les rayons à l’ADN et estimer la dose absorbée par le corps, un processus connu sous le nom de biodosimétrie.
La recherche en biodosimétrie aide les planificateurs de mission à comprendre le risque cumulatif, à améliorer les stratégies de protection contre les rayons et à préparer des protocoles d’intervention d’urgence si les astronautes subissent une exposition inattendue. Pour les missions futures sur Mars, où l’évacuation est impossible, ces connaissances sont essentielles.
Les études cytogénétiques analysent les changements chromosomiques pour identifier les dommages à l’ADN, fournissant une forme de biodosimétrie qui estime la dose de radiation réelle absorbée par le corps d’un astronaute.
Les LNC prévoient soutenir ce travail en aidant à affiner les méthodes d’étalonnage à l’aide d’accélérateurs de particules dans les projets futurs. Sur Terre, la biodosimétrie est généralement étalonnée à l’aide de sources de rayons conventionnelles comme les rayons X ou les rayons gamma. Contrairement au rayons contrôlés utilisés dans l’imagerie médicale ou le traitement du cancer, les rayons de l’espace sont fondamentalement différents : un bombardement constant de protons à haute énergie, d’ions lourds et de particules secondaires comme des neutrons qui peuvent traverser un vaisseau spatial et des tissus humains.
« Notre travail est d’aider à combler cet écart », explique le Dr Vazquez. « Nous nous efforçons de comprendre les changements moléculaires et cellulaires induits par les rayons de l’espace en utilisant différents modèles biologiques, entre autres, des organoïdes cérébraux humains. »
Dr Marcelo Vazquez au projet Haughton-Mars à Devon, Nunavut.
D’autres recherches canadiennes, y compris des travaux réalisés en collaboration avec l’Université d’Ottawa, examinent les marqueurs biologiques du stress oxydatif, une autre façon de comprendre comment les rayons affectent la santé humaine au niveau cellulaire.
Les données recueillies dans le cadre d’Artemis II ne répondront pas à toutes les questions, mais elles éclaireront la conception des missions futures.
« Artemis II n’est pas la destination », déclare le Dr Vazquez. « Il s’agit d’un point de données essentiel sur la voie vers des missions plus longues et plus incertaines. »
La participation du Canada à Artemis II va bien au-delà d’une seule expérience. Jeremy Hansen, l’un des quatre astronautes de la mission, est le premier Canadien à se rendre sur la Lune. Le Canada contribue également à la robotique, à la recherche sur la surveillance de la santé et à la technologie de détection des neutrons pour la station spatiale lunaire Gateway que prévoit la NASA.
Les LNC, en tant qu’organisme de science nucléaire le plus important du Canada, apporte des décennies d’expertise en mesure du rayonnement, en intervention d’urgence et en protection de la santé. Cette expérience a fait des données et des méthodes canadiennes un élément essentiel et fiable pour les partenaires internationaux.
« Le Canada fait partie de l’exploration spatiale depuis le début », note le Dr Vazquez. « La confiance vient de la constance : être présent, fournir une science de haute qualité et collaborer ouvertement. »
Le Dr Vazquez présente ses recherches sur les organoïdes qui contribuent au programme de recherche à faible dose plus large.
La recherche sur les rayons de l’espace ne s’arrête pas à la limite de l’atmosphère. Comprendre comment le corps réagit à un rayonnement chronique à faible dose a également des répercussions pour les personnes sur Terre, comme celles des communautés exposées à de la radiation de fond naturelle plus élevée et les patients recevant une radiothérapie pour le cancer.
« Les mêmes particules que nous étudions pour les missions spatiales sont utilisées dans les traitements avancés contre le cancer », déclare le Dr Vazquez. « Ce que nous apprenons sur la protection des tissus sains dans l’espace peut améliorer directement les résultats pour les patients. »
Alors que nous approchons du lancement d’Artemis II, la mission représente plus qu’un retour sur la Lune. Il s’agit d’une transition, de l’exploration motivée par l’ingénierie seule à l’exploration fondée sur l’adaptation et la survie humaines. Et dans cet effort, la contribution du Canada n’est pas seulement historique, elle est fondamentale pour ce qui vient ensuite.
Cette recherche est financée par le Plan de travail fédéral sur les activités de science et technologie nucléaires (FNST) d’Énergie atomique du Canada limitée (EACL), qui met en relation les organisations, ministères et agences fédéraux avec l’expertise et les installations en science nucléaire dont nous disposons au sein des Laboratoires de Chalk River.
Dans le cadre de ce Plan de travail, les chercheurs des Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC) mènent des projets dans le but de soutenir les responsabilités et les priorités fondamentales du gouvernement canadien dans les domaines de la santé, de la sûreté et de la sécurité, de l’énergie et de l’environnement.
