Depuis que l’être humain est devenu un voyageur de l’espace, les scientifiques ont progressivement pu constater l’apparition fréquente de problèmes de santé, entre autres corrélés à la durée du séjour des astronautes. Cependant, jusqu’ici, bien que certains facteurs potentiels aient été suggérés et étudiés, les chercheurs ne savaient pas quel était le mécanisme clé susceptible d’avoir le plus de répercussions sur la biologie humaine dans un tel environnement. Des chercheurs ont maintenant identifié un potentiel responsable sous-jacent de ces impacts : les mitochondries — souvent décrites comme les « centrales énergétiques » des cellules, qui subiraient des changements d’activité conséquents durant les séjours spatiaux.
Pour leur étude, les chercheurs ont utilisé des données recueillies au cours de décennies de recherche expérimentale sur la Station spatiale internationale (ISS), y compris des échantillons provenant de 59 astronautes. De telles études sont essentielles pour comprendre les effets d’un environnement de faible gravité, des radiations, des espaces confinés et plus encore. Cela deviendra d’autant plus important à l’avenir, étant donné que la NASA et d’autres entités prévoient des missions spatiales de longue durée vers la Lune, Mars, et au-delà.
« Nous avons trouvé un mécanisme universel qui explique les types de changements que nous observons dans le corps dans l’espace, et dans un endroit auquel nous ne nous attendions pas », a déclaré Afshin Beheshti, auteur principal de l’étude et chercheur de KBR, qui fournit un soutien contractuel au Centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley, en Californie. « Tout se dérègle et tout commence avec les mitochondries ». Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Cell.
Un effort international
Les chercheurs ont également utilisé une base de données complète d’études animales recueillies sur la plate-forme GeneLab d’Ames, ainsi que l’étude de la NASA comparant les jumeaux identiques Mark et Scott Kelly pendant un an. La plateforme GeneLab est la première de son genre à saisir de grandes quantités de données « omiques » de biologie spatiale, pouvant être utilisées pour caractériser et quantifier les molécules biologiques telles que l’ADN, l’ARN et les protéines, ainsi que leurs effets systématiques sur les structures et les fonctions des organismes. Le groupe de travail sur les analyses du GeneLab a fait appel à des scientifiques du monde entier pour collaborer à l’étude et tirer le meilleur parti des données hébergées sur la plateforme open source.
Les mitochondries sont de minuscules structures au sein des cellules qui produisent de l’énergie pour les unités de base de la biologie qui composent notre corps. Lorsque cette production d’énergie est interrompue, de nombreux organes clés du corps et le système immunitaire peuvent être mis en danger. Cette nouvelle recherche indique que cette interruption de l’activité des mitochondries pourrait contribuer aux problèmes de santé ou de performance auxquels sont confrontés les humains dans l’espace.
Le premier indice sur le lien entre les mitochondries et les vols spatiaux est venu de la recherche sur les rongeurs. « Lorsque nous avons commencé à comparer les tissus de souris ayant participé à des missions spatiales distinctes, nous avons remarqué que les dysfonctionnements mitochondriaux ne cessaient d’apparaître », a déclaré Beheshti. « Que nous cherchions des problèmes dans les yeux ou dans le foie, les mêmes voies liées aux mitochondries étaient à l’origine du problème ».
Les données de la NASA sur les humains ont confirmé cette hypothèse. Les changements identifiés dans le système immunitaire de l’astronaute Scott Kelly au cours de son année dans l’espace à partir de 2015 peuvent s’expliquer par les changements observés dans l’activité de ses mitochondries également. Les échantillons de sang et d’urine de dizaines d’autres astronautes ont montré d’autres preuves que, dans divers types de cellules, le fait d’être dans l’espace a entraîné une altération de l’activité mitochondriale.
« C’est un grand pas vers la découverte de la façon dont notre corps peut vivre sainement ailleurs que dans l’espace », ajoute Beheshti. « Et la bonne nouvelle, c’est que c’est un problème auquel nous pouvons déjà commencer à nous attaquer. Nous pouvons examiner les contre-mesures et les médicaments que nous utilisons déjà pour traiter les troubles mitochondriaux sur Terre afin de voir comment ils pourraient fonctionner dans l’espace, pour commencer ».
Des problèmes aussi variés que les perturbations des rythmes circadiens jusqu’aux altérations cardiovasculaires, les scientifiques peuvent maintenant se tourner vers cette petite mais essentielle structure cellulaire pour poursuivre leurs recherches et trouver des solutions. Les mitochondries sont en effet le moteur des cellules, et pourraient également alimenter l’avenir de la recherche en biologie spatiale, ouvrant la voie à des découvertes qui aideront les astronautes à vivre en toute sécurité en orbite autour de la Terre et, dans un avenir relativement proche (on l’espère), bien au-delà.
