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Étudier l'atrophie musculaire sur des poissons dans l'espace

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L'étude de la biologie des animaux en impesanteur a débuté il y a des décennies. Elle permet de mieux comprendre le vivant, pour des applications médicales ou l'établissement de colonies spatiales avec une biosphère en réduction. Des poissons, les médakas, ont ainsi rejoint récemment l'ISS dans un aquarium, avec ces objectifs en vue.

Une autre vue, en gros plan, du module AQH avant son départ pour l'ISS. On a, à nouveau, plusieurs couples de médakas. Toutes les conditions sont réunies pour qu'ils puissent se reproduire. Par exemple, un ensemble de Led assure l'équivalent du jour et de la nuit. © Jaxa

Établir des colonies dans l'espace et surtout sur la Lune et Mars, est un des vieux rêves de l'humanité du XXe siècle. Mais il faut d'abord connaître les effets de l'impesanteur ou d'une pesanteur réduite sur l'Homme. La magnétosphère de la Terre, ou tout simplement son atmosphère, n'est plus là pour protéger des radiations. Même si des boucliers, comme des champs magnétiques, sont envisageables, l'étude des effets de l'exposition à des niveaux de radiation plus élevés est donc aussi indispensable.

Mais pour véritablement coloniser l'espace, par exemple en construisant des stations spatiales comme celles envisagées au début des années 1970 par le physicien Gerard K. O’Neill et ses étudiants à Princeton ou encore à Stanford, il faudrait recréer l'écosystème de la Terre en réduction. Ceci a été tenté avec l'expérience Biosphère 2. La tâche est complexe car il faut, entre autres, reconstituer l'équivalent des océans et des forêts. De cette manière, un recyclage des ressources en oxygène, eau et nourriture, est prévu, loin de la planète mère. Il est probable aussi que pour des colons, un petit coin de Terre permettra d'assurer de bonnes conditions de vie du point de vue psychologique.


Une animation montrant le concept de Tore de Stanford. Avec l'exploitation des astéroïdes, de telles stations spatiales seront peut-être des réalités au XXIe siècle. © fragomatik, Nasa Ames Research Center, YouTube

Toutes ces considérations expliquent en partie pourquoi depuis des décennies, on a transporté dans l'espace des plantes et des animaux vivants, que ce soit pour des séjours courts dans la navette spatiale ou des séjours longs dans les stations Saliout (du russe signifiant « salut » en français).

Les médakas, des poissons modèles à bord de l'ISS

Actuellement, un aquarium a rejoint le module japonais Kibo (« espoir », en français) à bord de la Station spatiale internationale. Il contient des poissons d’eau douce bien connus des biologistes. Il s'agit de couples de médakas (Oryzias latipes), une espèce de poisson de la famille des adrianichthyidés, originaire d'Asie du Sud-Est, courante aussi bien en aquariophilie que dans les laboratoires. Le médaka est ainsi un organisme modèle, souvent utilisé pour comprendre par analogie d'autres animaux.

Une vue du module AQH avant son départ pour l'ISS. En zoom, en bas à droite, on distingue plusieurs couples de médakas. Toutes les conditions sont présentes pour qu'ils puissent se reproduire. © Jaxa

Les médakas sont à peu près transparents, ce qui rend leurs organes faciles à voir. En outre, leur courte période de gestation et leur reproduction prolifique permettent d'établir rapidement des conclusions sur les diverses questions que l'on peut étudier, au moyen de plusieurs générations d'animaux. Les chercheurs profitent de nombreuses modifications génétiques possibles avec ce poisson. Ils connaissent la totalité de son génome et peuvent ainsi rapidement appréhender l'effet de la moindre modification de ses gènes.

L'aquarium à bord de Kibo, qui contient des médakas, a été baptisé Aquatic Habitat (AQH). Les biologistes se proposent, bien sûr, d'examiner les effets des radiations, mais les sujets d'études les plus importants, au programme pendant les 90 jours que dureront les expériences, ne sont probablement pas ceux-là. Le Japon a une population vieillissante. Ce sont donc les effets de l'impesanteur sur la dégradation osseuse et l'atrophie musculaire qui vont faire l'objet d'un soin tout particulier, dans l'espoir de découvrir des traitements. 

C'est d'ailleurs ce que confirme Nobuyoshi Fujimoto, ingénieur en chef au Jaxa's Space Environment Unitization Center, lorsqu'il déclare : « Nous pensons que des études sur les mécanismes de dégradation des os et les mécanismes de l'atrophie musculaire sont applicables à des problèmes de santé de l'Homme, en particulier pour la société vieillissante ».