Une étude menée à bord de l'ISS sur des souris mutantes offre de nouvelles pistes d'exploration dans la lutte contre l'atrophie musculaire chez les astronautes.

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[EN VIDÉO] ISS : l’étonnante expérience d’un comprimé effervescent dissous en impesanteur Dans l’espace, même les choses les plus simples deviennent surprenantes comme la dissolution d’un comprimé effervescent dans une bulle d’eau en impesanteur. Voici le genre d’expériences que font les astronautes à bord de la Station spatiale internationale (ISS) durant leur temps libre.

Quel est le rapport entre des souris mutantes, le bodybuilding et la vie à bord de l'ISS ? La réponse se trouve dans une nouvelle étude publiée par le Jackson Laboratory, dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. En décembre dernier, 40 souris femelles quittaient la TerreTerre à bord d'un vaisseau SpaceXSpaceX. Leur destination : la Station spatiale internationaleStation spatiale internationale (ISS). Leur mission : participer à l'étude des conséquences de la vie en micropesanteur sur la masse musculaire et osseuse.

Des souris mutantes bodybuildées

Afin d'analyser les effets de la vie dans l'espace sur l'organisme, les rongeursrongeurs ont été divisés en trois groupes : un groupe contrôle de 24 individus, un groupe de huit souris modifiées génétiquement sur Terre pour partir avec le double de la massemasse musculaire de leurs comparses, et huit autres femelles modifiées de manière similaire une fois arrivées à bord de l'ISS. Le traitement des deux derniers groupes a consisté à bloquer une paire de protéinesprotéines habituellement destinées à limiter la masse musculaire.

C'est en capsule SpaceX que les souris ont rejoint la Terre en janvier dernier, après un bref séjour en compagnie des astronautesastronautes. Comme les chercheurs s'y attendaient, les souris « contrôle » avaient perdu jusqu'à 18 % de leur masse musculaire et osseuse durant leur absence. Les souris ayant subi le traitement « pré-voyage » avaient quant à elle maintenu leur masse musculaire tandis que le dernier groupe était revenu avec des muscles bien plus développés qu'au décollage. 

Une souris « bodybuildée » aux côtés d'une souris « contrôle ». © Dr. Se-Jin Lee, <em>University of Connecticut School of Medicine</em>
Une souris « bodybuildée » aux côtés d'une souris « contrôle ». © Dr. Se-Jin Lee, University of Connecticut School of Medicine

Transition vers un modèle humain

Grâce à ces résultats, les chercheurs espèrent parvenir à des solutions pour aider les astronautes à se protéger contre l'atrophieatrophie musculaire durant leurs séjours (parfois très longs) à bord de la Station spatiale. Bien entendu, il ne s'agit là que d'une première étape et de plus amples expérimentations et essais cliniquesessais cliniques seront nécessaires afin de transférer ce modèle aux êtres humains en toute sécurité. « Nous sommes encore à des années de là », commente Emily German-Lee, coauteure. « Mais ça se passe toujours comme ça lorsque l'on passe d'études sur des souris à des études sur des humains. »


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

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco, publié le 2 août 2012

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

Établir des colonies dans l'espace et surtout sur la LuneLune 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 magnétosphèremagnétosphère 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 physicienphysicien Gerard K. O’Neill et ses étudiants à Princeton ou encore à Stanford, il faudrait recréer l'écosystèmeécosystème 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 recyclagerecyclage des ressources en oxygèneoxygène, 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 astéroïdesastéroïdes, 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 espèceespèce 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 modèleorganisme modèle, souvent utilisé pour comprendre par analogieanalogie 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
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 transparentstransparents, ce qui rend leurs organes faciles à voir. En outre, leur courte période de gestationgestation 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 génomegénome et peuvent ainsi rapidement appréhender l'effet de la moindre modification de ses gènesgènes.

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 ».