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Pourquoi les scientifiques essaient-ils de fabriquer des organes dans l'espace?

Cet article a été initialement publié sur La conversation. La publication a contribué l'article à Space.com Voix d'experts: Op-Ed & Insights.

Alysson R. Muotri, Professeur de pédiatrie et de médecine cellulaire et moléculaire, Université de Californie à San Diego

La gravité peut être un véritable inconvénient lorsque vous essayez de développer des organes.

C’est pourquoi les expériences spatiales sont si précieuses. Ils ont révélé une nouvelle perspective dans les sciences biologiques, y compris des aperçus sur la fabrication de tissus humains.

La gravité influence le comportement cellulaire en influant sur la façon dont les protéines et les gènes interagissent à l'intérieur des cellules, créant un tissu qui est polarisé, une étape fondamentale pour le développement naturel des organes. Malheureusement, la gravité est contre nous lorsque nous essayons de reproduire des tissus tridimensionnels complexes en laboratoire pour une transplantation médicale. Cela est difficile en raison des limites intrinsèques des bioréacteurs utilisés sur Terre.

Je suis biologiste des cellules souches et je m'intéresse à la santé et à l'évolution du cerveau. Mon laboratoire étudie comment le cerveau humain se forme à l'intérieur de l'utérus et comment les altérations de ce processus peuvent avoir des conséquences à vie sur le comportement humain, comme dans l'autisme ou la schizophrénie. Une partie de ce travail comprend la croissance des cellules cérébrales dans l'espace.

Croissance des tissus et des organes en laboratoire

Pour construire des tissus organisés dans le laboratoire, les scientifiques utilisent des échafaudages pour fournir une surface pour les cellules à attacher sur la base d'une forme rigide prédéterminée. Par exemple, un rein artificiel a besoin d'une structure, ou d'un échafaudage, d'une certaine forme pour que les cellules rénales se développent. En effet, cette stratégie aide le tissu à s'organiser dans les premiers stades mais crée des problèmes à long terme, tels que d'éventuelles réactions immunitaires à ces échafaudages synthétiques ou des structures inexactes.

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En revanche, dans des conditions d'apesanteur, les cellules peuvent s'auto-organiser librement dans leur structure tridimensionnelle correcte sans avoir besoin d'un substrat d'échafaudage. En supprimant la gravité de l'équation, nous, chercheurs, pourrions apprendre de nouvelles façons de construire des tissus humains, tels que le cartilage et les vaisseaux sanguins sans échafaudage, imitant leur arrangement cellulaire naturel dans un cadre artificiel. Bien que ce ne soit pas exactement ce qui se passe dans l'utérus (après tout, l'utérus est également soumis à la gravité), les conditions d'apesanteur nous donnent un avantage.

Et c'est précisément ce qui se passe à la Station spatiale internationale.

Ces expériences aident les chercheurs à optimiser la croissance des tissus pour une utilisation en science fondamentale, en médecine personnalisée et en transplantation d'organes.

Mais il y a d'autres raisons pour lesquelles nous devrions fabriquer des organes dans l'espace. Les missions spatiales à long terme créent une série d'altérations physiologiques dans le corps des astronautes. Bien que certaines de ces altérations soient réversibles avec le temps, d'autres ne le sont pas, compromettant les futurs vols spatiaux humains.

L'étude des corps des astronautes avant et après leur mission peut révéler ce qui ne va pas sur leurs organes, mais donne peu d'informations sur les mécanismes responsables des altérations observées. Ainsi, la croissance des tissus humains dans l'espace peut compléter ce type d'investigation et révéler des moyens de le contrer.

Enfin, toutes les formes de vie que nous connaissons ont évolué en présence de microgravité. Sans gravité, notre cerveau pourrait avoir évolué dans une trajectoire différente, ou notre foie pourrait ne pas filtrer les liquides comme il le fait sur Terre.

En recréant la formation d'organes embryonnaires dans l'espace, nous pouvons anticiper comment le corps humain dans l'utérus se développerait. Il y a plusieurs initiatives de recherche en cours dans mon laboratoire avec des organoïdes du cerveau humain à l'ISS, conçues pour apprendre l'impact de la gravité zéro sur le cerveau humain en développement. Ces projets auront des implications profondes pour la colonisation humaine future (les humains peuvent-ils se reproduire avec succès dans l'espace?). Ces études amélioreront également la génération d'organes artificiels utilisés pour tester les médicaments et les traitements sur Terre. De meilleurs traitements pour les maladies neurodéveloppementales et neurodégénératives qui affectent des millions de personnes proviendront-ils de la recherche dans l'espace?

Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.

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