Une étape révolutionnaire dans le domaine de la médecine régénérative est sur le point de se produire au-delà des frontières de notre planète. Dans le cadre de la 33e mission de ravitaillement commercial (CRS-33) de SpaceX, sous contrat avec la NASA, une charge utile scientifique unique sera envoyée vers la Station Spatiale Internationale (ISS). Il s'agit d'une expérience de l'Institut de médecine régénérative de Wake Forest (WFIRM), dont l'objectif est d'étudier le comportement et le développement de constructions de tissus hépatiques humains bio-imprimés en 3D dans des conditions de microgravité. Ce projet, parrainé par le Laboratoire National de l'ISS, ouvre la porte à de toutes nouvelles possibilités dans le traitement des maladies et la création d'organes pour la transplantation.

Le défi de la vascularisation : un obstacle majeur sur Terre

La technologie de bio-impression 3D représente l'une des branches les plus prometteuses de la science moderne. Elle permet aux scientifiques d'utiliser des cellules humaines vivantes comme "bio-encre" pour créer des structures tridimensionnelles complexes qui imitent fidèlement la fonction des tissus et organes humains. De telles constructions d'ingénierie ont un potentiel énorme – des plateformes pour tester de nouveaux médicaments et étudier la progression des maladies, jusqu'à l'objectif ultime, qui est de réparer ou de remplacer les tissus endommagés par la maladie, les blessures ou le vieillissement. Au cœur de cette recherche particulière se trouve le foie, un organe vital à la structure extrêmement complexe et doté d'un réseau dense de vaisseaux sanguins.

Les scientifiques du WFIRM ont déjà obtenu un succès significatif sur Terre, en créant avec succès des constructions de tissu hépatique dotées de canaux vasculaires fonctionnels qui restent viables jusqu'à 30 jours. Cependant, c'est précisément là que réside le plus grand défi. Maintenir en vie de grands et épais tissus bio-imprimés représente un obstacle considérable en raison des limitations fondamentales dans la création d'une vascularisation efficace. Sans un réseau ramifié de canaux, semblable à nos vaisseaux sanguins, le tissu ne peut pas recevoir l'oxygène et les nutriments indispensables, ni se débarrasser efficacement des déchets métaboliques. En conséquence, les tissus d'ingénierie perdent leur vitalité avec le temps, et leur fonction s'affaiblit pour finalement cesser.

La microgravité comme solution potentielle

C'est l'environnement unique de la Station Spatiale Internationale qui pourrait offrir une solution à ce problème terrestre. Les scientifiques supposent que les conditions de microgravité, c'est-à-dire l'état d'apesanteur perçu, pourraient influencer de manière spectaculaire le comportement des cellules. L'absence d'une force de gravité dominante pourrait changer la façon dont les cellules se répartissent à l'intérieur de la construction, comment elles se connectent entre elles et comment elles adhèrent au substrat biocompatible. On espère que de telles conditions pourraient encourager les cellules à s'auto-organiser de manière plus spontanée et naturelle, ce qui entraînerait une maturation plus rapide des tissus et la formation de structures plus stables et plus fonctionnelles.

Cette expérience devrait fournir des informations cruciales sur la manière de produire des tissus de meilleure qualité et plus durables, non seulement pour la recherche sur les maladies, mais aussi pour une future application clinique dans le traitement des patients sur Terre. Pour mener cette recherche, une plateforme avancée de la société Redwire Space, connue sous le nom de Multi-Use Variable-Gravity Platform (MVP), sera utilisée. Ce système permet un contrôle précis des conditions et une observation en temps réel du développement des tissus, fournissant des données inestimables à l'équipe scientifique.

Le professeur James Yoo, l'un des chercheurs principaux de l'institut WFIRM, a exprimé un grand optimisme. "La réussite de cette expérience pourrait faire progresser de manière significative l'ingénierie tissulaire sur Terre et jeter les bases de la future bio-production de tissus et d'organes dans l'espace destinés à la transplantation", a déclaré Yoo. "Cette recherche collaborative a le potentiel de donner des résultats extraordinaires. En utilisant les technologies de bio-impression, nous avons créé des échafaudages de type gel avec des canaux pour le flux d'oxygène et de nutriments qui imitent les vaisseaux sanguins naturels, ouvrant ainsi de nouveaux horizons pour les traitements médicaux, tant sur Terre que dans l'espace."

Le chemin vers les étoiles : d'un défi de la NASA à une mission spatiale

Le voyage de cette expérience vers l'espace a commencé sur Terre, par un concours. Deux équipes de chercheurs et d'étudiants de l'institut WFIRM – l'équipe Winston et l'équipe WFIRM – ont participé au concours de la NASA "Vascular Tissue Challenge". Ce défi, qui fait partie du programme "Centennial Challenges" de la NASA, a été conçu pour encourager les innovations en ingénierie tissulaire qui pourraient bénéficier à la fois à l'exploration spatiale et aux habitants de la Terre grâce aux progrès de la médecine régénérative.

Les deux équipes, grâce à la démonstration de leur technologie, ont remporté de précieux prix d'un montant total de 400 000 dollars pour financer la poursuite de leurs recherches. Plus important encore, elles ont eu l'opportunité de tester leurs innovations sur une plateforme unique – la Station Spatiale Internationale. L'équipe Winston sera la première à envoyer sa technologie en orbite.

Pendant leur séjour sur l'ISS, l'équipe Winston évaluera attentivement le développement des tissus et la fonctionnalité des cellules hépatiques et vasculaires au sein de la construction. Un accent particulier sera mis sur l'impact de la microgravité sur les caractéristiques cellulaires clés. Par exemple, l'équipe examinera en détail si les cellules vasculaires forment un revêtement correct et continu à l'intérieur des parois des vaisseaux sanguins dans la construction hépatique, ce qui est crucial pour sa fonction à long terme.

La collaboration comme fondement de l'avenir de la médecine

Ce projet ambitieux n'aurait pas été possible sans une large collaboration entre le milieu universitaire, les agences gouvernementales et le secteur privé. L'organisation du concours lui-même a été menée pour la NASA par l'alliance New Organ, une branche de la Fondation Methuselah. Le jury de neuf membres était composé d'éminents experts dans le domaine de la médecine régénérative, avec le soutien d'experts de la NASA, des National Institutes of Health (NIH), du Laboratoire National de l'ISS et de chercheurs universitaires de renom.

David Gobel, co-fondateur et PDG de la Fondation Methuselah, a souligné l'importance de telles initiatives. "Notre mission à la Fondation Methuselah inclut la prolongation de la vie humaine en bonne santé grâce aux progrès de la médecine régénérative", a déclaré Gobel. "En collaborant avec la NASA et le Laboratoire National de l'ISS pour accélérer l'innovation, nous n'améliorons pas seulement la santé humaine sur Terre, mais nous nous préparons également aux défis de l'exploration spatiale et renforçons la future industrie spatiale." Les applications potentielles sont de grande portée – de la création d'organes à la demande, ce qui résoudrait le problème mondial de la pénurie de donneurs, à la fourniture d'un soutien médical aux astronautes lors de futures missions de longue durée vers la Lune et Mars.