Quel impact le vol spatial a-t-il sur le cœur des astronautes ? C’est la question qui a conduit des scientifiques de l’Université Johns Hopkins à envoyer 48 échantillons de tissus cardiaques bio-ingénierie à la Station spatiale internationale. Ces échantillons ont été surveillés pendant 30 jours et comparés à des échantillons identiques prélevés sur Terre.
Une étude préoccupante sur la force de contraction cardiaque
Les chercheurs ont examiné comment la faible gravité influence la force de contraction des cellules cardiaques, également appelée forces de contraction, ainsi que les rythmes de battement irréguliers. Les résultats sont alarmants : les scientifiques ont découvert que les cellules cardiaques « ne se portent vraiment pas bien dans l’espace », battant avec une force d’environ la moitié de celle des échantillons témoins sur Terre.
Ces résultats, bien que préoccupants, ne sont pas surprenants. Des études antérieures ont déjà montré qu’après leur retour sur Terre, les astronautes présentent une réduction de la fonction musculaire cardiaque et des battements cardiaques irréguliers, connus sous le nom d’arrhythmies. Alors que certains de ces effets liés aux voyages dans l’espace s’atténuent avec le temps, ce n’est pas le cas pour tous, et cela pourrait avoir des répercussions significatives pour les missions spatiales à long terme, y compris d’éventuels voyages vers la Lune et peut-être même Mars à l’avenir.
La recherche menée par Johns Hopkins
Deok-Ho Kim, professeur d’ingénierie biomédicale et de médecine à l’École de médecine de l’Université Johns Hopkins, a dirigé ce projet révolutionnaire. En collaboration avec son étudiant en doctorat de l’époque, Jonothan Tsui, il a créé les tissus cardiaques bio-ingénierie à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines (iPSCs).
Les cellules ont été cultivées dans des dispositifs appelés « organes sur puce », qui sont des modèles miniatures de différents organes où des tissus et cellules, qu’ils soient ingénierie ou naturels, sont développés à l’intérieur de puces microfluidiques. Dans ce cas précis, la puce 3D était conçue pour imiter un cœur humain adulte dans une chambre de la taille d’un demi-téléphone mobile standard.
Des résultats alarmants sur la santé cardiaque
Les scientifiques ont constaté que les tissus envoyés dans l’espace présentaient des niveaux élevés d’inflammation et de dommages oxydatifs. Les protéines appelées sarcomères, qui aident les cellules cardiaques à se contracter, étaient devenues plus courtes et plus désordonnées. Ces changements sont comparables à ceux observés chez les personnes souffrant de maladies cardiaques.
De plus, les mitochondries, véritables centrales énergétiques des cellules, avaient grossi, pris une forme plus ronde et avaient perdu leur apparence caractéristique. Cela indique que les cellules cardiaques ont subi un stress ou une dysfonction significatifs dans l’espace, menant probablement à une production d’énergie altérée. Ce phénomène pourrait contribuer à la diminution des contractions des cellules cardiaques et à la dégradation générale de la santé cellulaire observée lors de l’expérience.
Perspectives futures de la recherche
Eun Hyun Ahn, professeur assistant en recherche en ingénierie biomédicale, a précisé que de nombreux marqueurs de dommages oxydatifs et d’inflammation sont systématiquement observés lors des vérifications après vol des astronautes. Les chercheurs envisagent de continuer à affiner leur « cœur sur puce » afin de recueillir davantage de données. Cela leur permettra de déterminer précisément comment ces dommages se produisent à l’échelle moléculaire, dans le but de protéger les astronautes lors de missions spatiales prolongées qui pourraient devenir réalité dans un avenir proche.