La recherche stéphanoise à la Station Spatiale Internationale

Depuis le 4 avril 2018, une expérience d’ingénierie cellulaire issue d’un laboratoire de l’Université Jean Monnet de Saint-Etienne est en cours au sein de la Station Spatiale Internationale. Elle permet d’étudier l’effet de la micropesanteur sur des cellules souches mésenchymateuses humaines.

 Le 4 avril 2018, des cellules souches osseuses étaient placées dans un cargo Dragon d’une fusée pour être envoyées dans la station spatiale internationale.

Mélanie Dhayer

Pour mieux comprendre les enjeux de cette aventure spatiale, la BU Santé est allée interviewer Mélanie Dhayer, doctorante à l’UJM au laboratoire INSERM-SAINBIOSE de la Faculté de médecine de Saint-Étienne.

 

 

 

 

BU : Depuis combien de temps préparez-vous ce vol spatial pour vos cellules ?

MD : Notre équipe a été sélectionnée en Décembre 2014 pour réaliser une mission spatiale mise en œuvre par la NASA et la société SpaceX. Le projet global s’intitule « Invitrobone » et vise à étudier LogoInvitrobonel’effet de la micropesanteur sur des cellules souches mésenchymateuses humaines (CSMh) issues de la moelle osseuse. Ces cellules ont la capacité de s’autorenouveler mais aussi de donner différents types cellulaires comme les adipocytes (gras), les ostéoblastes (os), les chondrocytes (cartilage)… Or, l’environnement mécanique des cellules souches est très important pour leur devenir : leur survie et leur différenciation ou renouvellement notamment.

 

VoiesdedifférentiationBU : Quelles cellules envoyez-vous dans l’espace et pour étudier quels phénomènes ?

MD : Cette mission nous permettra de mieux comprendre comment ce type cellulaire peut réagir dans l’espace. Nous nous intéresserons à différents paramètres comme :
- le caractère souche de nos cellules : sont-elles encore capables de se diviser pour donner une cellule fille identique et une cellule progénitrice ? Notre hypothèse serait que l’absence de contraintes mécaniques augmenterait le stock de cellules souches par différenciation symétrique.
- la différenciation de ces cellules. L’environnement mécanique est important pour le devenir de nos cellules. La micropesanteur peut-elle modifier les voies de différenciation de nos cellules ?
- la sénescence : la micropesanteur préserve-t-elle du vieillissement ?
- la capacité immunomodulatrice : le système immunitaire des astronautes sans gravité aurait un profil plutôt pro-inflammatoire, or les cellules souches mésenchymateuses ont des capacités immunosuppressives. La micropesanteur peut-elle jouer sur ces capacités ?

Pour répondre à toutes ces questions, il a été nécessaire de palier à toutes les contraintes liées aux vols spatiaux, notamment à l’absence d’échange gazeux, délétère pour nos cellules. La première étape de notre expérience a été d’ensemencer nos cellules souches squelettiques sur des biomatériaux qui sont des mousses en polystyrène alvetex© (encadré bleu). Après plusieurs jours de culture, les cellules sont placées dans des bioréacteurs (encadré jaune) avec 5 échantillons par bioréacteur. L’expérience se compose de 6 bioréacteurs : 3 placé en différenciation ostéoblastique dans le tray n°1 (encadré vert) et 3 en différenciation adipocytaire dans le tray n°2. Un tray contient 5 seringues de milieux spécifiques et un fixateur permettant d’alimenter les cellules en milieu neuf tous les deux jours. Les cellules sont cultivées pendant 18 jours en micropesanteur. Les trays sont ensuite placé dans une enceinte pour fournir l’énergie nécessaire pour effectuer les changements de milieu mais aussi pour maintenir une température à 37°C.

BU : Est-ce que les astronautes devront faire des expériences pour vous dans la Station Spatiale Internationale (SSI) ? Allez-vous récupérer les cellules ? Comment vont-elles rentrer sur Terre ? 

MD : Notre expérience faisant partie de SpaceX CRS-14 a ensuite été placé dans un cargo Dragon d’une fusée Falcon 9, 36 heures avant le lancement et sont partis le 2 avril. SpaceX-14 est une mission de service commercial de réapprovisionnement de la station spatiale internationale (ISS) contenant du ravitaillement pour les astronautes mais aussi plus de 1000 kg d’expériences scientifiques internationales. C’est la première mission spatiale réutilisant à la fois le Falcon 9 de la mission SpaceX CRS-12 et le cargo Dragon de la mission SpaceX CRS-8. Le cargo Dragon s’est amarré le 4 avril soit 2 jours après le décollage. Une fois cette opération réalisée, les astronautes vont devoir placer notre expérience à l’intérieur de l’ISS pour que celle-ci ait l’énergie nécessaire à son bon fonctionnement. Le retour est prévu pour le 2 mai où nous pourrons récupérer nos cellules pour étudier leur comportement. Une expérience contrôle est prévu en juin à l’agence spatiale européenne pour avoir une référence terrestre.

Sans titre-3

BU : Combien d’autres expérience seront menées sur la SSI en parallèle aux vôtres ?

MD : Dans les 1000 kg de projets scientifiques dans des conditions spatiales, voici quelques exemples d’expériences :

Mission « Validation de la plateforme multi-usage de la microgravité » avec des bioréacteurs où les cycles de lumières, la température, l’humidité et une gravité artificielle pouvant varier de 0,2 à 2g sont contrôlés. Pour cela, des mouches à fruits ont été envoyées pour voir s’il est possible de permettre la reproduction et la préservation de nouvelles générations.

Mission « Fruit fly lab 3 » utilisant aussi le modèle des mouches qui ont une analogie d’environ 77% avec les gènes impliqués dans les maladies humaines. Cette mission étudiera les effets d’un environnement spatial sur l’immunité innée (dysfonctionnement du système immunitaire et les risques infectieux pouvant être encourus par les cosmonautes lors des vols de longues durées).

Mission « Micro-11 » visant à étudier la fonction spermatique pour la première fois en conditions de micropesanteur. En effet, pour que la fécondation ait lieu, il est nécessaire que les spermatozoïdes progressent jusqu’à l’ovule, phénomène qui a toujours été soumis à la gravité. Qu’en sera-t-il en micropesanteur ?

Les différentes expériences spatiales menées au sein de l’ISS peuvent se retrouver sur ces sites :

https://twitter.com/iss_research
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/SpX-14_research_launch_feature

L’équipe stéphanoise du projet « Invitrobone » est composée de membres du groupe SAINBIOSE-LBTO, INSERM U1059 et UJM dirigé par Laurence VICO :

- Norbert LAROCHE
- Sylvie PEYROCHE
- Mélanie DHAYER
- Dr. Alain GUIGNANDON
- Mireille PAUL

Ils se sont déplacés à cape Canaveral, Florida, pour la préparation finale de la mission, Avril 2018

Pour prolonger l’expérience de ce voyage, découvrez l’exposition sur la Physiologie de l’espace des étudiants du Master 1 Ingénierie de la santé du 2 au 29 mai en BU Roanne.

Sans titre-6

Files to Watch