Perte osseuse en microgravité

un article interessant sur actualités NASA;
notez spécialement le dernier paragraphe qui introduit une notion nouvelle dans la récupération osseuse après vol spatial.

How Long Does It Take to Rebuild Bone Lost During Space Flight?

02.26.07


Are bigger bones stronger bones? Not necessarily, according to a recent NASA study that seeks to ensure healthy bones in astronauts.

A four-year study of the long-term effects of microgravity on the bones of International Space Station crew members showed that the astronauts, on average, lost roughly 11 percent of their total hip bone mass over the course of their mission.

Image at right: A Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) scan of a human hip bone, left, and a human spine, right. Credit: NASA

The study also found that a year after each crew member had returned to Earth, much of their lost bone mass was replaced. However, the bone structure and density had not returned to normal and signs of hip strength had not recovered at one year, although it had increased slightly compared to post-flight levels. Researchers say it could take much longer than a year to regain the lost strength.

The study's findings are important because bone loss during the course of a long transit to Mars and back could result in an increased risk of a bone fracture during activities on the Martian surface, or in the long term, back on Earth during the course of aging years after mission completion. Data from the study showed that, on average, crewmembers lost as much bone mass in one month on orbit as an elderly woman loses in an entire year.

Doctors treat millions of women and men for osteoporosis -- a disease in which the bones atrophy causing loss of density, becoming more porous and breaking more easily. Although healthy astronauts did not develop osteoporosis during their four- to six-month stays on the space station, the levels of bone loss documented were still enough to raise the concern for an increased risk for fracture when astronauts’ skeletons are subjected to applied loads with working, lifting or falling.

"The success of human exploration missions depends on finding countermeasures to overcome such effects on crew members," said Julie Robinson, International Space Station program scientist at NASA's Johnson Space Center in Houston. "There are important synergies between osteoporosis research on Earth, and studies of bone loss and recovery in healthy astronauts in space. Each area of study complements the other."

The research, formally named the Subregional Bone Assessment, was one of the first Human Research Program investigations to be completed onboard the space station. The program manages human health experiments to understand and reduce health and performance risks to astronauts in space.

Beginning with Expedition 2, from March to August 2001, and continuing through Expedition 8, from October 2003 to April 2004, 16 crew members participated in the study. The research focused on their weight bearing bones including the hip bones because studies had shown that the hip experiences the highest amount of bone loss during a space mission and the hip is the site of the most devastating osteoporotic fractures in the elderly.

The astronauts' bones were measured before and after their mission and one year after their return to Earth. The principal investigator for the experiment, Dr. Thomas Lang of the University of California in San Francisco, used X-ray Quantitative Computed Tomography to characterize the recovery of parts of the hip bone and changes in size and strength of the bones. The technique produces a series of cross-sectional images of the hip bone, allowing it to be quantified three-dimensionally without interference from overlying tissues. Lang used the X-ray technology to examine separately the bone's dense outer, or cortical, layer and its spongy inner, or trabecular, layer to determine bone loss in the hip and spine. The three-dimensional tomography measurements allowed researchers to determine whether loss is more prominent in one of those bone subregions.

"There's evidence from studies of aging that bone size increases as a compensation for loss of bone mass. We hypothesized that something similar would occur when crew members were re-introduced to gravity after long-duration spaceflight," said Lang. "Our one-year measurements were consistent with such an increase in bone size; however this increase in the bone may not have been enough to result in full recovery of the hip bone strength. We will continue to measure bone density to determine how much longer it takes to rebuild bone and bone strength, and whether these structural changes are permanent."

Noblesse oblige, j'ai ouvert un forum "Médecine spatiale"

dominique M. a écrit:

Francisco, used X-ray Quantitative Computed Tomography to characterize the recovery of parts of the hip bone and changes in size and strength of the bones. The technique produces a series of cross-sectional images of the hip bone, allowing it to be quantified three-dimensionally without interference from overlying tissues. Lang used the X-ray technology to examine separately the bone's dense outer, or cortical, layer and its spongy inner, or trabecular, layer to determine bone loss in the hip and spine. The three-dimensional tomography measurements allowed researchers to determine whether loss is more prominent in one of those bone subregions.

cette partie est assez intéressante

Si j'ai bien compris, un an après, certains astronautes ayant fait des vols longue durée n'ont toujours pas récupérés leur "densité" osseuse d'origine !

Patrick R7 a écrit:

Noblesse oblige, j'ai ouvert un forum "Médecine spatiale"

Yes, sir !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Thank you, sir.

Une étude russe, après des vols de très longue durée (6 mois), a montré que la récupération de la masse osseuse restait incomplète par rapport aux données d'avant le vol.
Par ailleurs, il n'est pas démontré que l'os formé de novo présente une qualité identique à ce qu'il avait avant, c'est à dire que la structure osseuse elle-même est peut-être moins résistante.

On rejoint ici un problème de thérapeutique contre l'ostéoporose. Nous disposons de produits permettant de limiter la perte osseuse en inhibant les ostéoclastes, celules chargées de la résorption osseuse, et depuis peu d'un produit qui y ajouterait la stimulation des ostéoblastes, celules chargées de la construction osseuse. Mais on ne sait pas vraiment si l'os néo-formé est d'aussi bonne "qualité" que celui formé physiologiquement chez les sujets non ostéoporotiques.

Ce qui semble interessant dans l'étude de l'ISS, c'est que la "taille" de l'os formé pourrait compenser la perte de densité osseuse (cad l'os serait moins solide mais on en fabriquerait un "plus gros")

dominique M. a écrit:

... Ce qui semble interessant dans l'étude de l'ISS, c'est que la "taille" de l'os formé pourrait compenser la perte de densité osseuse (cad l'os serait moins solide mais on en fabriquerait un "plus gros")

C'est vrai que par ta spécialité tu es intéressé au premier chef par ces pb

C'est pour cette raison que je suis persuadé que les voyages longs duré dans l'espace passe obligatoirement par la gravité artificielle a l'intérieur du vaisseau. Dis dominique M. est ce que l'on sait quel sont les effets d'une gravité a une fraction de celle de la terre? Est que les astronautes qui feront de longs séjours sur la lune auront à souffrir de ce genre de décalcification?

il n'y a pas d'études -à ma connaissance - en "semi-gravité" qui est probablement encore plus difficile à simuler que la microgravité (voisine de zéro).

cependant, on peut imaginer que les effets doivent être proportionnels; donc 1/6è de gravité = 5/6è des effets de l'apesanteur sur l'organisme...... mais ce n'est qu'une extrapolation.

les hommes de la lune ont décrit qu'ils se sentaient très bien dans le LM dès leur alunissage et que leur adaptation était nettement meilleure que ce qui était prévu. Les scientifiques leur avaient demandé beaucoup de précautions lors des premiers pas sur la lune (voir les images d'Armstrong), mais en fait, quand ils descendaient l'échelle du LM ils étaient déjà adaptés!

dominique M. a écrit:

il n'y a pas d'études -à ma connaissance - en "semi-gravité" qui est probablement encore plus difficile à simuler que la microgravité (voisine de zéro).

C'est clair, et c'est pas pour demain.

Le CAM ayant été supprimé de l'ISS re-

Mais de là à dire "encore plus difficile à simuler, je sais pas.

Les vols Zero-G ou 1/6 G (Luneà) & 1/3 G (Mars) ont déjà été réalisés.

L'avantage du "Zero-G" c'est qu'on peut le vivre non-stop pendant 6 mois sur ISS !

dominique M. a écrit:

cependant, on peut imaginer que les effets doivent être proportionnels; donc 1/6è de gravité = 5/6è des effets de l'apesanteur sur l'organisme...... mais ce n'est qu'une extrapolation.

ure extrapolation, car e pense qu'en fait, on en sait rien étant donné le peu de simu existant dans ce domaine !


A ce ropos, quand l'ESA fait aliter ses "cobayes" humain pour les 'test cliniques' sur l'impesanteur, qu'elle est le "niveau" de microgravité testé et dans quel domaine (perte osseuse, perte musculaire, redéploiement des fluides corporels, ...). En effet, je suppose que reste avec les pied plus haut que la tête pendant ixe-temps ne simule pas 'tout les effets' de l'impesanteur

le bed-rest simule la microgravité en orbite (~0 G) et permet d'étudier de nombreux effets: ossseux et cardio-vasculaires en premier lieu, mais aussi hormonaux par exemple

cependant ce n'est qu'une technique expérimentale "palliative" et imparfaite.

un lien ESA à propos des expérimentations menées au cours de l'étude WISE:

http://www.spaceflight.esa.int/users/index.cfm?act=default.page&level=15&page=1841

Une question bête..

Mais quels peuvent être les "débouchés" (hormis les vols spatiaux longue durée) sur la vie courante de nous autres pauvres rampants

Apolloman a écrit:

Une question bête..

Mais quels peuvent être les "débouchés" (hormis les vols spatiaux longue durée) sur la vie courante de nous autres pauvres rampants

Pour toi et moi rien ou presque

Mais nos épouses

Les applications ici bas sont les traitement de l'ostéoporose, des décalcifications en générale, le traitements des fractures (et cancer des os peut-etre), et puis les réhabilitation suite à de longue période d'allitement (je pense au grands brulés, au divers victimes de 'coma' longue durée, ...)


Et puis la connaissance e l'etre humain en général !

doublemexpress a écrit:

Apolloman a écrit:

Une question bête..

Mais quels peuvent être les "débouchés" (hormis les vols spatiaux longue durée) sur la vie courante de nous autres pauvres rampants

Pour toi et moi rien ou presque

Mais nos épouses

Les applications ici bas sont les traitement de l'ostéoporose, des décalcifications en générale, le traitements des fractures (et cancer des os peut-etre), et puis les réhabilitation suite à de longue période d'allitement (je pense au grands brulés, au divers victimes de 'coma' longue durée, ...)


Et puis la connaissance e l'etre humain en général !

Merci :ed11b:

pas de bol: l'ostéoporose existe aussi chez l'homme!

en fait, jusqu'à ces études peu de travaux avaient été menés chez la femme
cela tenait en partie au fait que les soviétiques, maîtres incontestés du vol longue durée, ont fait volé (et font volé) peu de femmes;
peut-être également que, l'ostéoporose touchant principalement les femmes ménopausées, il est difficile d'un coté ethique de leur demander de perdre encore un peu plus de masse osseuse sans garantie de récupération.

Les soviétiques ont mené des études en bed-rest très prolongées (12 mois) avec des hommes dans les années 70....sans commentaire......

Les retombées en termes de connaissance des mécanismes physiologiques, de traitements, de contre-mesures sont énormes et pourraient justifier à elles seules les vols habités.

dominique M. a écrit:

Les retombées en termes de connaissance des mécanismes physiologiques, de traitements, de contre-mesures sont énormes et pourraient justifier à elles seules les vols habités.

Voilà qui est fort bien parlé :ed11b:

mic8 a écrit:

dominique M. a écrit:

Les retombées en termes de connaissance des mécanismes physiologiques, de traitements, de contre-mesures sont énormes et pourraient justifier à elles seules les vols habités.

Voilà qui est fort bien parlé :ed11b:

alors.. VIVE LES VOLS HABITES :victoire: