L'astronaute Mark Vande Hei travaille sur le projet de recherche Kidney Cells-02 qui vise à améliorer le traitement des calculs rénaux et de l'ostéoporose. © Nasa
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Expériences sans gravité : étude de la formation des calculs rénaux auxquels sont propices les astronautes

ActualitéClassé sous :ISS , organe , expérience en microgravité

L'expérience Kidney Cells-02 utilise un modèle 3D de rein pour étudier les effets de la microgravité sur la formation de microcristaux dans cet organe vital. Dans les conditions du laboratoire de l'ISS, la recherche est plus facile à réaliser et pourra amener de nouveaux traitements pour des maladies tels que les calculs rénaux ou l'ostéoporose. 

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Les reins, organes de l’appareil urinaire, filtrent 120 litres de sang tous les jours, éliminent les toxines et participent à l'équilibre de l'eau et des minéraux dans l'organisme en produisant 1 à 2 litres d'urine quotidiennement. Ils sont composés d'un million de néphrons, chacun étant composé de deux structures majeures : le glomérule, qui filtre les petites molécules ; le tubule, subdivisé en tubule contourné proximal, l'anse de Henlé, et tubule contourné distal.

Illustration du néphron et de ses composantes. © reineg, Adobe Stock

La formation des calculs rénaux 

Durant l'activité biologique du rein, le calcium et d'autres sels peuvent former des microcristaux dans les tubules. Dans le cas où ils augmentent en taille, ils risquent de se transformer en calculs rénaux et provoquer une vive douleur lors de leur passage dans le système urinaire, et il arrive même qu'ils l'obstruent. Le mécanisme précis du développement des calculs est encore mal connu mais les principales causes de leur formation sont la déshydratation ou un déséquilibre du métabolisme qui entraîne une accumulation en sels minéraux. 

Images de microcristaux d'oxalate de calcium. © Jacelyn Bain, Kelly Lab, UW Molecular Analysis Facility, Nasa

Pourquoi les astronautes ont-ils plus de risque d’avoir des calculs rénaux ?

Les habitants de l’ISS ont plus de risques de souffrir de calculs rénaux car ils se trouvent dans un environnement fermé, avec une exposition accrue aux produits chimiques, en consommant de l'eau recyclée et de la nourriture altérée. La déshydratation, le ralentissement de la circulation aussi appelé stase, et la déminéralisation des os constituent d'autres conditions propices. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux connaître les effets de la microgravité sur le fonctionnement des tubules du rein et la polarité cellulaire. Pour l'instant, les scientifiques avancent trois hypothèses :

  • La gravité est essentielle pour le maintien de la polarité des cellules des tubules et la microgravité altère l'expression et la localisation des protéines transporteuses.
  • À cause de la perte de la polarité de la cellule et du mauvais transport, la bioactivation de la vitamine D dans le tubule proximal n'a pas lieu.
  • Une exposition prolongée à la microgravité amplifie les dommages causés aux tubules par l'exposition aux protéines et à l'oxalate de calcium.

Pourquoi mener cette étude dans l’espace ?

Le but de l'étude Kidney Cells-02 est d'explorer les effets de la microgravité sur la structure et la fonction des tubules pour mieux connaître les causes et le fonctionnement de la maladie. 

Sur Terre, les microcristaux s'accumuleraient sous l'effet de la gravité, ce qui compliquerait le contrôle de l'expérience. À l'inverse, en microgravité, les microcristaux sont uniformément distribués dans le fluide circulant à travers le tubule du rein, facilitant l'observation de leurs effets sur celui-ci. Une meilleure compréhension de l'exposition aux microcristaux dirigera les chercheurs vers des voies de traitement et prévention des calculs rénaux.

L'astronaute Megan McArthur travaille sur le projet de recherche Kidney Cells-02. © Nasa

Les applications de l'étude

Les astronautes ont démontré une susceptibilité aux calculs rénaux. Sur l'ISS, ces derniers pourraient représenter une urgence médicale qui affecterait la santé et la sécurité des membres de l'équipage, de même que le succès de la mission. L'étude Kidney Cells-02 informera sur la naissance et la progression des calculs rénaux ; elle aidera à développer des traitements pour les prévenir et les guérir dans l'espace et sur Terre. De toute évidence, elle fera également progresser les connaissances sur d'autres maladies touchant les reins comme l’ostéoporose. 

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