Dans l'espace laboratoire complexe de la Station spatiale internationale, l'étude de la vie au niveau subcellulaire ouvre un nouveau chapitre de la science qui relie les voyages spatiaux et les défis biomédicaux sur Terre. La recherche sur les cellules en microgravité apporte des informations clés – de la compréhension des mécanismes de perception cellulaire de la gravité à l'application dans le traitement de maladies comme l'ostéoporose, l'atrophie musculaire, les troubles cardiovasculaires et les dégénérescences neurologiques.

Les cellules – le fondement de la vie dans l'espace

Les cellules sont les unités de base de la vie, présentes dans tous les êtres vivants, des bactéries unicellulaires aux organismes complexes comme les humains et les plantes. Chaque cellule a une structure et une fonction uniques : alors que les cellules nerveuses utilisent de longues fibres pour transmettre des signaux, les cellules végétales ont des parois cellulaires rigides qui leur fournissent un soutien mécanique. Dans des conditions de microgravité, ces fonctions de base peuvent changer de manière significative, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes scientifiques.

Cell Gravisensing – découvrir comment les cellules "ressentent" la gravité

L'une des questions les plus intrigantes de la biologie spatiale est de savoir comment les cellules enregistrent la présence ou l'absence de gravité. L'agence spatiale japonaise JAXA mène une expérience appelée Cell Gravisensing, qui se concentre sur les mécanismes moléculaires de la perception de la gravité. La recherche montre que les changements de tension des fibres cellulaires peuvent affecter les voies de signalisation, activer les canaux ioniques et déclencher une série de réactions à l'intérieur de la cellule. À cette fin, des méthodes avancées de microscopie confocale et de technologie FRET sont utilisées pour mesurer les changements au niveau des protéines et des structures intracellulaires. Les résultats pourraient ouvrir la voie au développement de nouvelles thérapies contre la perte de masse osseuse et l'atrophie musculaire, tant pour les astronautes en mission de longue durée que pour les patients sur Terre.

Changements cardiovasculaires – STaARS BioScience-3

La mission STaARS BioScience-3 a étudié les changements dans les cellules qui tapissent les vaisseaux sanguins. Après seulement trois jours en microgravité, des changements dans l'expression de plus de 11 000 gènes ont été enregistrés, ce qui peut modifier de manière significative la fonctionnalité des vaisseaux sanguins. Cette découverte aide non seulement à comprendre comment l'environnement spatial affecte la santé cardiovasculaire des astronautes, mais offre également des données précieuses pour le développement de thérapies contre les maladies cardiaques sur Terre.

Cellules neurales et adaptation – STaARS BioScience-4

La recherche STaARS BioScience-4 s'est concentrée sur les cellules souches neurales et leur réponse à la microgravité. Les résultats ont montré une dégradation accrue des composants cellulaires et des changements dans le métabolisme, indiquant l'adaptation des cellules aux conditions sans gravité. Ces résultats soulignent l'importance d'assurer un approvisionnement énergétique optimal pour maintenir les fonctions cognitives et physiologiques des astronautes lors des missions spatiales de longue durée.

Les écailles de poisson comme modèle pour les os

Dans une étude intitulée Fish Scales, des scientifiques ont utilisé les écailles de poissons rouges comme modèle pour étudier les os humains. Étant donné que les écailles de poisson contiennent des protéines, des minéraux et des types de cellules similaires à ceux des os humains, cette recherche aide à comprendre comment les os s'adaptent à différentes conditions gravitationnelles. L'expérience a consisté à exposer les écailles à des conditions trois fois supérieures à la gravité terrestre, à une microgravité simulée et à une microgravité réelle sur l'ISS.

Souris et cellules souches – génétique et rayonnement

Le projet Stem Cells de la JAXA a étudié l'impact du vol spatial sur l'ADN et les chromosomes des cellules souches embryonnaires de souris. Une partie des cellules n'était pas génétiquement modifiée, tandis qu'une autre partie était plus sensible aux rayonnements. Les résultats ont montré que dans les cellules non modifiées, il n'y avait pas de différences chromosomiques significatives par rapport aux échantillons de contrôle de la Terre, tandis que dans les cellules plus sensibles, des anomalies d'ADN plus prononcées ont été enregistrées. Cette recherche est importante pour évaluer les risques liés aux rayonnements lors de longues missions spatiales et pour comprendre les mécanismes de développement du cancer.

Adaptation cardiaque – résultats de la mission RR-1

L'analyse du tissu cardiaque de souris de la mission RR-1, dont les données sont disponibles dans la base de données GeneLab de la NASA, a montré que le cœur peut s'adapter au stress de la microgravité en seulement 30 jours. Les changements génétiques découverts dans l'étude suggèrent que cette adaptation peut aider à maintenir la fonctionnalité du cœur pendant les missions spatiales et potentiellement ouvrir de nouvelles approches dans le traitement des maladies cardiaques sur Terre.

L'ISS comme laboratoire de découvertes médicales

La Station spatiale internationale sert de laboratoire unique où des données ouvertes provenant de nombreuses expériences sont à la disposition des scientifiques. Ces données accélèrent le développement de nouvelles technologies médicales, des systèmes d'organe sur puce aux cultures cellulaires tridimensionnelles et aux organoïdes. De tels modèles permettent une meilleure compréhension des maladies et le test de thérapies dans des conditions qui imitent de manière réaliste les organes humains, ce qui a un potentiel énorme tant pour la médecine spatiale que pour les soins de santé sur Terre.