La Station Spatiale Internationale (ISS) continue d'être une plateforme clé pour la recherche scientifique révolutionnaire, et la dernière mission de ravitaillement, SpaceX-33 de la NASA, apporte une série d'expériences innovantes qui promettent des avancées significatives tant pour les futurs voyages spatiaux que pour la vie sur Terre. Cette mission, dont le lancement est prévu pour la fin du mois d'août 2025, transporte une cargaison précieuse qui comprend des tests de bio-impression 3D d'implants médicaux, l'observation du développement de tissus hépatiques d'ingénierie en microgravité, l'étude des effets de l'apesanteur sur les cellules formatrices d'os, et d'autres expériences d'impression 3D de métal dans l'espace. Chacun de ces projets représente un pas en avant dans la compréhension des processus biologiques complexes et le développement de nouvelles technologies. L'ISS, qui sert de laboratoire mondial depuis près d'un quart de siècle, a permis à des scientifiques de plus de 110 pays de mener plus de 4000 expériences pionnières, ce qui non seulement fait progresser l'exploration spatiale, y compris les missions vers la Lune et Mars, mais apporte également des avantages inestimables à l'humanité.

Bio-impression révolutionnaire pour la régénération nerveuse

L'une des expériences les plus passionnantes en route vers l'ISS concerne la création d'un dispositif médical implantable en microgravité, conçu pour soutenir la régénération nerveuse après une blessure. Ce dispositif est créé par un processus de bio-impression, une technique d'impression 3D avancée qui utilise des cellules vivantes ou des protéines comme matériaux de base. Les traumatismes et les blessures laissent souvent des vides entre les nerfs, et les traitements existants ont une capacité limitée à restaurer la fonction nerveuse, ce qui entraîne souvent des dommages physiques permanents. Un dispositif bio-imprimé qui pourrait combler de tels vides nerveux pourrait accélérer considérablement la récupération et préserver la fonction.

Des chercheurs de la société Auxilium Biotechnologies Inc. de San Diego, dirigés par le chercheur principal Jacob Koffler, prévoient d'imprimer jusqu'à 18 de ces implants au cours de cette mission. Il est prévu que ces implants soient utilisés dans des études précliniques sur Terre au cours des années 2026 et 2027. L'avantage clé de la bio-impression en microgravité réside dans le potentiel de créer des tissus de meilleure qualité par rapport à ceux produits sur Terre. En état d'apesanteur, les cellules peuvent se regrouper et s'organiser d'une manière difficile à réaliser sous l'influence de la gravité, ce qui peut conduire à des structures plus homogènes et fonctionnelles. Les résultats de cette recherche pourraient soutenir la production future de dispositifs médicaux dans l'espace, non seulement pour les membres d'équipage lors de missions spatiales de longue durée, mais aussi pour les patients sur Terre souffrant de graves lésions neurologiques. Le développement de telles technologies ouvre la porte à des approches entièrement nouvelles en médecine régénérative, offrant l'espoir d'améliorer la qualité de vie de millions de personnes.

Tissus bio-imprimés avec des vaisseaux sanguins : Un pas vers des organes fonctionnels

Dans une autre expérience significative, des chercheurs de l'Institut de Médecine Régénérative de Wake Forest à Winston-Salem, sous la direction du chercheur principal James Yoo, prévoient de bio-imprimer du tissu hépatique contenant des vaisseaux sanguins sur Terre, puis d'observer comment ce tissu se développe en microgravité. Le but de cette recherche est de comprendre comment l'état d'apesanteur affecte la formation et la fonction des réseaux vasculaires au sein des tissus bio-imprimés. L'objectif final est de soutenir la production éventuelle d'organes entiers et fonctionnels pour la transplantation sur Terre, ce qui représenterait une solution révolutionnaire à la pénurie chronique d'organes donnés.

Une mission précédente a déjà testé la survie et la fonction de ce type de tissu hépatique bio-imprimé dans l'espace. La série actuelle de recherches vise à déterminer si la microgravité peut améliorer le développement des tissus bio-imprimés, en particulier en ce qui concerne la vascularisation. « Nous sommes particulièrement intéressés par l'accélération du développement des réseaux vasculaires dans le tissu », souligne Yoo. Les réseaux vasculaires sont cruciaux car ils produisent les vaisseaux sanguins nécessaires au maintien de la fonctionnalité et de la santé de ces tissus. Sans un apport sanguin adéquat, les tissus bio-imprimés ne peuvent survivre ni remplir leurs fonctions. La microgravité peut offrir un environnement unique qui favorise une formation plus rapide et plus efficace de ces réseaux complexes, ce qui pourrait être crucial pour créer des organes suffisamment robustes et fonctionnels pour une application clinique. Le succès de cette recherche pourrait transformer le domaine de la médecine de transplantation, offrant la possibilité de créer des organes personnalisés sans risque de rejet.

Lutte contre la perte de masse osseuse dans l'espace et sur Terre

La perte de masse osseuse représente un défi sérieux pour les astronautes lors des vols spatiaux de longue durée, et une étude des cellules souches formatrices d'os en microgravité pourrait fournir des informations clés sur les mécanismes sous-jacents de ce phénomène. Les chercheurs ont identifié une protéine dans le corps appelée IL-6 (interleukine-6), qui peut envoyer des signaux aux cellules souches pour favoriser soit la formation, soit la perte osseuse. Ce travail, mené par la Mayo Clinic en Floride sous la direction du chercheur principal Abbe Zubair, évalue si le blocage du signal de l'IL-6 peut réduire la perte de masse osseuse pendant un vol spatial.

Les astronautes en microgravité subissent une perte de densité osseuse accélérée, similaire à l'ostéoporose, mais beaucoup plus rapide. Comprendre les mécanismes moléculaires derrière ce processus est crucial pour développer des contre-mesures afin d'assurer la santé de l'équipage lors des futures missions vers Mars et au-delà. S'il s'avère efficace, le composé qui bloque l'IL-6 pourrait également être évalué pour le traitement d'affections associées à la perte de masse osseuse sur Terre, telles que l'ostéoporose et certains types de cancer qui provoquent une dégradation osseuse. L'ostéoporose affecte des millions de personnes dans le monde, rendant les os fragiles et sujets aux fractures. Trouver un traitement efficace ciblant l'IL-6 pourrait avoir un impact énorme sur la santé publique, offrant un nouvel espoir pour la prévention et le traitement de cette maladie invalidante. La recherche dans l'espace contribue ainsi directement à la résolution de problèmes médicaux terrestres, démontrant le double avantage de l'exploration spatiale.

Impression 3D de métal dans l'espace : L'autonomie des missions à portée de main

À mesure que la durée des missions et la distance de la Terre augmentent, le ravitaillement devient de plus en plus difficile et coûteux. La fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D, offre une solution à ce défi en permettant la fabrication de pièces et d'outils spécialisés à la demande, augmentant ainsi considérablement l'autonomie de la mission. La recherche sur la station spatiale a déjà fait de grands progrès dans l'impression 3D avec des plastiques, mais le plastique n'est pas adapté à toutes les applications, en particulier pour les composants structurels critiques ou les pièces nécessitant une haute résistance et une tolérance aux conditions extrêmes.

Une enquête de l'ESA (Agence Spatiale Européenne) intitulée "Metal 3D Printer" s'appuie sur la récente réussite de l'impression des premières pièces métalliques dans l'espace. Ce projet, auquel participent Airbus Defence and Space SAS et le Centre d'aide aux utilisateurs CADMOS en France, vise à perfectionner davantage la technologie. « Nous imprimerons plusieurs petits cubes en utilisant différentes stratégies pour aider à déterminer l'approche optimale pour les imprimantes métalliques dans l'espace, ainsi que deux petites buses pour tester la qualité des pièces d'engins spatiaux imprimées en microgravité », explique Rob Postema, responsable technique de l'ESA. La qualité des objets imprimés dans l'espace sera comparée à des impressions de référence réalisées sur Terre afin d'évaluer les différences causées par l'apesanteur et d'autres conditions spatiales. Les défis de l'impression 3D de métal dans l'espace comprennent la gestion de la poudre de métal en microgravité, la dissipation de la chaleur et la garantie de la précision. Cependant, les avantages potentiels sont énormes : la capacité de fabriquer des pièces de rechange, des outils et même des composants pour de futures bases sur la Lune ou Mars réduirait la dépendance à l'égard de la Terre et permettrait des missions plus longues et plus complexes. Cette enquête représente une continuation des efforts de l'ESA pour développer des capacités de fabrication et de recyclage de matériaux dans l'espace, ce qui est crucial pour une présence humaine durable au-delà de la Terre.

Toutes ces enquêtes, qui voyagent vers l'ISS via la mission SpaceX-33, soulignent le rôle inestimable de la Station Spatiale Internationale en tant que laboratoire sans pareil. Au cours de près de 25 ans de fonctionnement continu, l'ISS a permis la réalisation de milliers d'expériences qui ont élargi notre compréhension de la physique, de la biologie, de la médecine et des matériaux dans l'environnement unique de la microgravité. Les résultats de ces recherches non seulement ouvrent la voie à de futures missions humaines plus loin dans l'espace, mais apportent également des avantages concrets et tangibles à la vie sur Terre, des progrès en médecine au développement de nouveaux matériaux et techniques de fabrication. Chaque nouvelle mission de ravitaillement, comme cette SpaceX-33, représente une nouvelle vague d'innovation et de découverte, confirmant que l'investissement dans l'exploration spatiale est un investissement dans l'avenir de l'humanité.