Préparation de l'un des quatre porte-échantillons Matiss contenant chacun cinq surfaces superhydrophobes et une surface témoin. © Emmanuel Grimault, Cnes

Sciences

Comment Thomas Pesquet a participé à la lutte contre le coronavirus depuis l'espace

ActualitéClassé sous :Thomas Pesquet , station spatiale internationale , MATISS

Comment l'expérience Matiss, réalisée à bord de la Station spatiale internationale par Thomas Pesquet lors de la mission Proxima en 2016, participe sur le moyen terme à la lutte contre le coronavirus et autres virus et bactéries. Les explications de Laurence Lemelle, biominéralogiste, et de Christophe Place, biophysicien, responsables de l'expérience Matiss et tous les deux chercheurs à l'École normale supérieure de Lyon (ENS).

Alors que l'épidémie de coronavirus s'est généralisée un peu partout dans le monde, de nombreux instituts publics et de grands groupes pharmaceutiques privés s'organisent dans le but d'obtenir un traitement et de trouver un vaccin dans les délais les plus courts possibles. En temps « normal », trouver un vaccin efficace et dénué d'effets indésirables peut prendre des mois, voire plusieurs années. Dans le cas de cette crise sanitaire inédite, les pouvoirs publics de nombreux pays se sont engagés à diminuer les contraintes administratives et réglementaires pour permettre la mise sur le marché d'un traitement ou d'un vaccin dans des délais de moins d'un an, voire 18 mois maximum.

À ces recherches décidées dans l'immédiateté et la précipitation, d'autres travaux, plus discrets et s'étalant sur plusieurs années, contribuent à réduire les risques de propagation épidémique. C'est notamment le cas de l'expérience Matiss (Microbial Aerosol Tethering on Innovative Surfaces in the international space Station) qu'avait menée Thomas Pesquet en 2016, à bord de la Station spatiale internationale, dans le cadre de sa mission Proxima.

Matiss a été conçue à l'ENS de Lyon pour élaborer une expérience en partenariat avec le Cnes, le CEA-Leti et Saint Gobain. Comme nous l'expliquent Laurence Lemelle, biominéralogiste, et Christophe Place, biophysicien, tous deux responsables de Matiss, cette expérience à bord de l'ISS « a permis de tester de nouvelles surfaces dites intelligentes en vue de moduler la bio-contamination des surfaces dans des environnements confinés comme les modules de complexes orbitaux et véhicules spatiaux ». Bien que Matiss ne soit pas une « expérience dédiée spécifiquement à la lutte contre le coronavirus ou tout autre virus, et bactéries », ses apports scientifiques permettent néanmoins de « proposer des solutions contre la bio-contamination sur Terre dans des milieux confinés ou de réduire les risques de propagation épidémique », soulignent les deux chercheurs de l'École normale supérieure de Lyon (ENS) .

Les quatre porte-échantillons de l'expérience Matiss. Installés dans différents endroits du laboratoire Columbus par Thomas Pesquet, ils ont ensuite été redescendus sur Terre où ils ont été analysés. © Esa, Nasa

Le risque infectieux à bord, une préoccupation majeure 

Il faut savoir que l'environnement confiné de la Station spatiale, en raison du recyclage permanent de l'eau et de l'air, et du stockage à bord des déchets produits, est un terrain propice au développement de micro-organismes pathogènes dont des bactéries susceptibles de générer des risques importants tant pour les astronautes que pour l'équipement et les expériences conduites à bord.

Comme le souligne la chercheuse, ce « risque infectieux, par voie virale, bactériologique ou fongique encouru par les astronautes est une préoccupation majeure des agences spatiales » qui préparent des missions habitées à destination de la Lune et de Mars. Dans l'habitacle de la station spatiale, « la plupart des micro-organismes vivants sont transportés dans de petites gouttelettes d'eau, des aérosols, émis par les astronautes ». Ce risque est accru dans cet espace confiné, quand les micro-organismes peuvent adhérer sur une surface et échapper ainsi au système de filtration de l'air. De plus, la capacité de survie et l'infectiosité des micro-organismes bactériens sont considérablement accrues une fois qu'ils ont formé un agrégat actif dans lesquels ils sont isolés et protégés (biofilm).

Actuellement, « la stratégie de lutte contre cette bio-contamination consiste à essuyer manuellement les surfaces avec des désinfectants, ce qui, en plus d'être long et laborieux, est inefficace pour les surfaces situées dans des espaces inaccessibles ». Des équipements spatiaux et des matériaux innovants et durables sont nécessaires pour limiter la bio-contamination de surface. Mais, si « les surfaces bactéricides ont l'avantage de tuer les bactéries, l'accumulation de composants bactériens morts à la surface peut paradoxalement alimenter les bio-contaminations à long terme ». En outre, les constituants actifs de ces surfaces bactéricides « peuvent avoir des conséquences négatives sur la santé humaine ».

Maintenir les surfaces propres dans des milieux restreints ou confinés

D'où l'intérêt et la nécessité de surfaces qui « réduisent l'adhésion microbienne et repoussent les gouttelettes d'aérosol en suivant des principes physiques, ce qui évite ces conséquences et conduit en outre les micro-organismes à finir piégés dans le système de filtration de l'air ». De tels matériaux présentant le moins possible de toxicité chimique « peuvent être conçus afin de repousser ces gouttelettes ».

Au cours de l'expérience Matiss, « différentes surfaces ayant une hydrophobicité variée ont été exposées pendant de longues périodes à bord de l'ISS dans des conditions de micropesanteur de façon à permettre de moduler la biocontamination des surfaces ». Ces surfaces réagissent à l'approche de bactéries en les « empêchant de se poser, de proliférer et de créer les biofilms qui les protègent d'un environnement hostile ». Elles ont ensuite été analysées en milieu confiné par microscopie optique et les contaminations présentes ont été répertoriées. En réduisant la « surface de contact des gouttelettes d'eau avec les matériaux, l'hydrophobicité permet au premier ordre de repousser l'eau de la surface et limite ainsi l'adhésion des micro-organismes ».

On comprendra facilement que les matériaux développés et prévus pour équiper les prochaines générations de modules orbitaux, que ce soient des véhicules ou des stations, sont également « adaptables et utilisables dans le cadre d'usages terrestres ». L'idée est d'empêcher que « des bactéries se fixent sur des endroits que de nombreuses personnes sont susceptibles de toucher ». Par exemple, « les rambardes dans le métro ou les interrupteurs de lumière dans les salles d'attente, les poignées des caddies de supermarché ».

Pour en savoir plus

ISS : Thomas Pesquet teste des surfaces antibactériennes « intelligentes »

Article de Rémy Decourt publié le 28/11/2016

Matiss est une des nombreuses expériences que réalisera Thomas Pesquet tout au long de son séjour à bord de la Station spatiale. Il s'agit de tester différents matériaux capables d'empêcher des bactéries de se poser dessus. Cette expérience résume à elle seule tout l'intérêt d'utiliser le complexe orbital. Elle répond à un besoin identifié pour le secteur spatial (santé des astronautes, conception de revêtements et de surfaces spatiales) et fait le pari d'adapter des matériaux existants qui ne sont pas nativement conçus pour répondre à ce besoin spatial, avec à la clé des retombées sur Terre.

À bord de la Station spatiale internationale depuis le 20 novembre, Thomas a pris ses marques. Il s'est déjà mis au travail et une première expérience est en service. Il s'agit de Matiss qui doit étudier les performances en micropesanteur de surfaces et revêtements innovants qui empêchent les bactéries de proliférer et de créer des biofilms. Elle a été mise au point par le Cnes, le Centre national d'études spatiales, et le Medes, l'Institut de médecine et physiologie spatiale, filiale santé de la première. Elle sera pilotée et suivie par le Cadmos, le Centre du Cnes de soutien aux utilisateurs de l'ISS. Dans le cadre de la mission Proxima, celui-ci va piloter 21 des 55 expériences que va mener Thomas Pesquet pour l'Esa. Sept d'entre elles, dont Matiss, ont été mises au point et directement préparées par le Cadmos.

Il faut savoir que l'environnement confiné de la Station spatiale, en raison du recyclage permanent de l'eau et de l'air et du stockage à bord des déchets produits, est un terrain propice au développement de micro-organismes pathogènes dont des bactéries susceptibles de mener des risques importants tant pour les astronautes que pour l'équipement et les expériences conduites à bord. C'est pourquoi le Cnes souhaite réduire ces risques en s'intéressant aux propriétés antibactériennes de matériaux dans l'espace.

Conscients de ce risque, les astronautes ne les laissent évidemment pas proliférer dans l'ISS et surveillent tout endroit de la station où humidité et température s'additionnent pour former un milieu favorable. À cela s'ajoute que chaque samedi, le ménage est fait un peu partout dans l'ISS, notamment dans les zones à risque que sont les toilettes, la cuisine et les espaces dédiés au sport (transpiration). 

Améliorer les conditions de vie à bord de l’ISS 

Matiss est conçue pour évaluer le matériel le plus efficace pour nettoyer la station avant de le mettre à profit dans des applications destinées à la Terre. Cette expérience, à laquelle collabore le Leti (institut de CEA Tech, le pôle recherche technologique du CEA) avec trois partenaires français, vise à développer de nouveaux matériaux aux propriétés antibactériennes dans un environnement en apesanteur afin de voir s'ils peuvent améliorer et simplifier le nettoyage à l'intérieur de l'engin spatial ISS. Ces matériaux pourront ensuite être également utilisés dans le cadre d'usages terrestres. L'idée est d'empêcher que des bactéries se fixent sur des endroits que de nombreuses personnes sont susceptibles de toucher. Par exemple les rambardes dans le métro ou les interrupteurs de lumière dans les salles d'attente.

Matiss se présente sous la forme de quatre porte-échantillons contenant chacun cinq surfaces superhydrophobes et une surface témoin. Pour les surfaces superhydrophobes, trois sont fournies par le CEA-Leti et ont été traitées avec un coating qui modifie les forces à la surface du matériau et empêche que les gouttes d'eau adhèrent (une couche fine fluorée, de la silice organique et un polymère biocompatible.). Deux autres surfaces fournies par Saint-Gobain ont été directement texturées pour former sur quelques micromètres des micro-plots à la surface. Elles ont été choisies pour leur caractère hydrophobe, leur reproductibilité et leur intégration rapide pour  la mission de Thomas.

À l'avenir, ces matériaux pourront également être utilisés pour la construction des futurs habitats spatiaux (véhicules, etc.) afin d'améliorer l'hygiène. 

Cela vous intéressera aussi
Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités du jour. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !