Les astronautes vivent dans un environnement pratiquement sans poids, scientifiquement connu sous le nom de microgravité. Les effets de la microgravité sur le corps humain sont variés et fascinants – certains étant dommageables, d’autres réducteurs. Une nouvelle recherche trouve un but thérapeutique pour l’impact de la microgravité sur les cellules souches humaines.
Du cerveau qui se déplace vers le haut, les muscles rétrécissent, les veines se gonflent et les visages des astronautes se bouffent, les effets de la microgravité sur le corps humain sont pour le moins fascinants.
Mais comment les conditions d’apesanteur affectent-elles le cœur? Parce que cet organe vital n’a pas besoin de pomper autant de sang dans tout le corps qu’il le ferait par gravité, au fil du temps, les vaisseaux sanguins ont tendance à devenir moins élastique et plus épais, ce qui augmente le risque de maladie cardiaque.
En contrepoint de ces conséquences négatives, les scientifiques découvrent de plus en plus les effets potentiellement thérapeutiques des vols spatiaux sur le cœur humain.
Par exemple, des études ont montré que la microgravité simulée en laboratoire affecte différemment les cellules cardiaques progénitrices en fonction de leur âge. Les cellules progénitrices sont des «descendants précoces de cellules souches qui peuvent se différencier pour former un ou plusieurs types de cellules».
D’autres études sur des cellules de souris embryonnaires ont montré que la simulation de vols spatiaux affecte la tige et la différenciation des cellules souches, les aidant à se différencier plus rapidement en cellules musculaires cardiaques.
Ainsi, des chercheurs de l’Université de Loma Linda à Loma Linda, en Californie, se sont demandés si les cellules souches ainsi modifiées pouvaient être utilisées pour la réparation cardiaque.
Pour répondre à cette question, Jonathan Baio et ses collègues ont simulé les changements moléculaires qui se produiraient sous la microgravité et ont exploré leurs implications pour stimuler le potentiel thérapeutique des cellules progénitrices cardiovasculaires.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans un numéro spécial de la revue
La microgravité modifie la signalisation du calcium
Baio et son équipe ont simulé la microgravité pendant 6-7 jours sur la station spatiale internationale de la NASA et des cellules progénitrices cardiaques néonatales en culture pendant 12 jours dans le laboratoire national à bord de la station spatiale.
Les scientifiques ont cherché des changements dans l’expression des gènes et ont constaté que l’environnement de microgravité « induisait l’expression de gènes qui sont typiquement associés à un état antérieur de développement cardiovasculaire ».
Après 6-7 jours, les scientifiques ont trouvé des changements dans les voies de signalisation du calcium qui, disent-ils, pourraient être utilisés pour améliorer les thérapies à base de cellules souches pour la réparation cardiaque.
Après 30 jours, une protéine kinase dépendante du calcium, ou enzyme, appelée C alpha a été activée. Pour approfondir «l’étude de l’effet de l’induction du calcium dans les cellules progénitrices cardiaques néonatales», les chercheurs ont activé la protéine kinase sur Terre en augmentant la signalisation calcique.
Les changements notés ont amené les chercheurs à conclure que «manipuler la signalisation calcique sur Terre [présente] une nouvelle opportunité thérapeutique pour la réparation cardiaque à base de cellules».
Ce que les résultats signifient pour la réparation cardiaque
Comme le notent les auteurs, il existe déjà des essais cliniques de phase précoce qui utilisent des cellules souches du cœur pour traiter les patients atteints de cardiomyopathie ischémique ou pour aider les gens à se remettre d’une crise cardiaque.
Alors que les résultats de ces essais sont prometteurs, parfois la greffe de cellules échoue et les scientifiques débattent encore du type de cellule qui convient le mieux à la greffe.
« Par conséquent, l’application des résultats des expériences de [microgravité] à des expériences basées sur la Terre peut aider à surmonter les lacunes des essais cliniques actuels impliquant l’utilisation de [cellules progénitrices cardiaques] pour la réparation cardiaque », écrivent les auteurs.
Baio et ses collègues concluent:
« [M] anipuler l’environnement de gravité normal des cellules progénitrices précoces peut mettre en évidence les mécanismes importants par lesquels les progéniteurs cardiaques précoces se développent ou se développent.Ces idées peuvent être appliquées pour mieux comprendre le développement cardiovasculaire et améliorer les résultats des thérapies régénératives à base de cellules souches. «
Graham C. Parker, Ph.D. – Qui est affilié à l’École de médecine de l’Université Wayne State à Detroit, MI, et est le rédacteur en chef de la revue commente également les résultats.
Il dit: « Ce document fournit une preuve de concept importante pour combiner la conception expérimentale spatiale et au sol et informe le développement thérapeutique cardiaque à la fois pour le vol spatial et ici sur Terre. »
