Le biophysicien Jonathan Tsui a fourni au centre spatial Kennedy de la NASA de petites chambres compactes contenant 48 fragments de tissu cardiaque humain. Ceux-ci ont été chargés à bord d’un vaisseau spatial SpaceX et envoyés à la Station spatiale internationale (ISS) pendant un mois, dans le but d’étudier les effets des conditions de faible gravité sur le cœur humain en vue d’un voyage spatial à long terme.
Après seulement 30 jours dans l’espace, les échantillons de tissu cardiaque se sont non seulement affaiblis, mais ont également présenté des battements cardiaques irréguliers et des symptômes caractéristiques du vieillissement.
Les résultats de l’étude ont été publiés mardi dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences. « Avec les projets actuels de missions habitées vers Mars et au-delà, la nécessité de mieux comprendre, prévenir et contrer les effets néfastes des vols spatiaux de longue durée sur le corps est de plus en plus importante », écrivent les chercheurs dans l’article.
L’utilisation de cellules souches pluripotentes induites par l’homme
Les scientifiques savent depuis longtemps que les conditions de faible gravité et d’apesanteur ont des effets néfastes sur le corps humain. Atrophie musculaire, perte osseuse, diminution de la fonction cardiaque et rythme cardiaque irrégulier ne sont que quelques-uns des symptômes qui peuvent affecter les astronautes qui passent une période prolongée dans l’espace.
La plupart de ces problèmes, mais pas tous, disparaissent avec le temps après le retour sur Terre. Mais pour mieux comprendre ces problèmes de santé, les scientifiques ont voulu les étudier au niveau moléculaire, ce qui était jusqu’à présent difficile à réaliser.
L’équipe a utilisé des cellules souches pluripotentes induites par l’homme (qui peuvent se transformer en différents types de cellules) et les a induites à devenir des cellules du muscle cardiaque humain. Ensuite, ils ont connecté les échantillons individuels, chacun monté entre une paire de piliers. Un pilier par échantillon de tissu était rigide, tandis que l’autre était flexible, permettant au tissu de se contracter comme un cœur battant. Le pilier flexible contenait un aimant qui transmettait les données de contraction des tissus à un capteur.
L’ensemble du système est appelé « cœur sur puce » et était hébergé dans un petit appareil imitant la chambre d’un cœur humain adulte, avec lequel Tsui s’est rendu en Floride, où il a dû continuer à en prendre soin pendant un mois avant le lancement. . À bord de l’ISS, l’astronaute Jessica U. Meir s’occupait des tissus, ce qui impliquait de changer leur liquide nutritif chaque semaine.
Alors que le tissu cardiaque se contractait à bord de l’ISS, l’équipe de recherche au sol a reçu des données en temps réel. Ils ont comparé les chiffres reçus avec les mesures d’une série d’échantillons identiques restés sur Terre. Lorsque le cœur sur puce est revenu de l’ISS, l’équipe a poursuivi son analyse et les résultats ont été surprenants.
Qu’ont-ils trouvé ?
Le tissu cardiaque a évolué pour battre avec la moitié de la force des échantillons terrestres, et la période entre les battements était cinq fois plus longue. Un rythme cardiaque irrégulier, appelé arythmie, peut provoquer une insuffisance cardiaque, mais les contractions des tissus sont revenues à un rythme normal après leur retour sur Terre.
Au niveau moléculaire, les sarcomères – protéines qui facilitent la contraction – étaient plus courtes et désordonnées après une exposition à l’espace, et les mitochondries des cellules, responsables de la production d’énergie, étaient déformées.
L’année dernière, les scientifiques ont envoyé une autre série d’échantillons à bord de l’ISS, cette fois pour tester des médicaments qui pourraient contrecarrer les effets de la faible gravité. L’étude se poursuit, et comme l’impact de la faible gravité sur le tissu cardiaque est similaire à celui de la vieillesse, Les résultats pourraient avoir des implications pour le traitement des problèmes cardiaques liés à l’âge.
Référence de l’article :
Devin Mair et al., Dysfonctionnement contractile et mitochondrial induit par les vols spatiaux dans une plateforme automatisée de type cœur sur puce. Actes de l’Académie nationale des sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.240464412
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