Le cœur humain montre des signes de vieillissement après seulement un mois dans l’espace

Le cœur humain montre des signes de vieillissement après seulement un mois dans l’espace

Au cours d’un mois seulement passé dans l’espace, le tissu cardiaque artificiel s’est affaibli, ses « battements » sont devenus irréguliers et des changements moléculaires et génétiques se sont produits, imitant les effets du vieillissement. 1 Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans les Actes de l'Académie nationale des sciences.

L'étude fournit une méthode utile pour identifier les voies moléculaires responsables des effets délétères des vols spatiaux sur le cœur humain, explique Joseph Wu, cardiologue à l'Université de Stanford en Californie.

Microgravité peut nuire au corps, et les astronautes qui y sont exposés ont subi des changements cardiovasculaires tels que des battements cardiaques irréguliers. Cependant, comprendre les effets des missions spatiales de longue durée – qui peuvent durer plusieurs mois – et les changements moléculaires qui sous-tendent ces changements sont restés hors de portée, explique le co-auteur de l'étude Deok-Ho Kim, ingénieur biomédical à l'Université Johns Hopkins de Baltimore, Maryland. "Il n'est pas possible de réaliser diverses études moléculaires et fonctionnelles sur des astronautes humains", dit-il.

Un « cœur » sur une puce

Pour surmonter ce défi, Kim et ses collègues ont envoyé du tissu cardiaque conçu pour durer 30 jours. Station spatiale internationale (ISS).

Pour développer le tissu, les chercheurs ont introduit des cellules souches pluripotentes induites par l'homme, qui agissent comme des toiles vierges et se développent dans chaque type de cellule. différencier, pour se développer en cellules du muscle cardiaque humain. L'équipe a étiré des séries de six échantillons de tissu entre des paires de supports. Un poteau dans chaque paire était flexible, permettant aux motifs de se contracter comme un cœur battant. Le système, qu’ils appellent un cœur sur puce, était logé dans un boîtier environ la moitié de la taille d’un téléphone portable.

Une fois le système de cœur sur puce installé à bord de l'ISS, Kim et ses collègues ont utilisé des capteurs pour surveiller la force de la contraction et les battements des tissus en temps réel. À titre de comparaison, ils ont surveillé un autre ensemble d’échantillons de tissus restés sur Terre.

Après 12 jours sur l'ISS, la force de contraction des tissus avait diminué de près de moitié, tandis que celle des motifs au sol restait relativement stable. Cet affaiblissement est resté évident même après neuf jours de récupération sur Terre. Dans l'espace, les battements des tissus sont également devenus plus irréguliers au fil du temps, l'intervalle entre chaque battement étant multiplié par plus de cinq au 19e jour. Cependant, cette irrégularité a disparu après le retour des schémas sur Terre. Cela suggère que les astronautes de la NASA Sunita Williams et Butch Wilmore – qui sont restés bloqués sur l'ISS pendant des mois en raison de problèmes techniques avec le vaisseau spatial Starliner de Boeing – souffrent probablement d'un stress cardiovasculaire qui pourrait se résoudre à leur retour sur Terre, dit Wu.

Changements génétiques

Après le retour des tissus de l'espace, Kim et ses collègues ont utilisé la microscopie électronique à transmission pour examiner les sarcomères des échantillons, des brins de protéines responsables des contractions musculaires. Après un mois en orbite, ces faisceaux de protéines étaient devenus plus courts et plus salissants par rapport à ceux restés au sol. Les mitochondries – les machines productrices d’énergie dans les cellules – étaient également gonflées et fragmentées.

Lorsque les chercheurs ont séquencé l'ARN des modèles tissulaires, ils ont constaté une augmentation de la Expression des gènes et les voies de signalisation liées à l'inflammation et aux maladies cardiaques dans les tissus qui se trouvaient à bord de l'ISS. Dans le même temps, les gènes requis pour les protéines nécessaires à la contraction cardiaque normale et à la fonction mitochondriale ont montré des signes d’expression réduite.

Bien que l'approche du cœur sur puce soit innovante, elle ne prend pas en compte d'autres changements cardiovasculaires importants pouvant survenir dans le cœur humain, tels que la pression dans les artères, explique Wu. Cependant, il ajoute qu’une configuration similaire pourrait être utile pour étudier la façon dont d’autres organes réagissent en microgravité et à des niveaux de rayonnement extrêmes. « La capacité de cette plateforme à fonctionner en microgravité tout en maintenant la viabilité des tissus constitue un avantage majeur », précise-t-il.

Kim et ses collègues prévoient d'envoyer des tissus cardiaques et organiques supplémentaires dans l'espace pendant des périodes plus longues afin d'étudier plus en détail les effets des vols spatiaux. Ils espèrent également tester des médicaments capables de contrecarrer certains effets de la microgravité sur le cœur.

1. Mair, D.B. et coll. Proc. Natl Acad. Sci. États-Unis 121, e2404644121 (2024).

   Article
   
   Google Scholar

Télécharger les références