15 souris astronautes pour étudier les pathologies humaines

Publié par Adrien le 17/04/2013 à 12:00
Source: CNES
C'est un équipage inhabituel qui s'apprête à décoller du cosmodrome de Baïkonour le samedi 20 avril. Dans le cadre d'une expérience de biologie médicale menée en coopération avec la Russie, 15 souris astronautes vont passer un mois en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...) à bord d'un biosatellite automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes...) BION n°1. L'objectif de cette mission est d'étudier les conséquences fonctionnelles d'un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du...) spatial, d'une part sur le système cardio-vasculaire (cinq souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi...) impliquées) et, d'autre part, sur les systèmes musculaires et osseux (dix souris impliquées), afin de faire avancer la recherche médicale (La recherche médicale se divise en recherche fondamentale et clinique.).

Le système cardio-vasculaire s'adapte à la micropesanteur


Crédits: Alexander Andreev-Andrievsky.
Etudier le comportement de souris en micropesanteur doit permettre une meilleure compréhension des mécanismes et des facteurs de diverses pathologies existant sur Terre: chute de la personne âgée, ostéoporose (L'ostéoporose est une maladie caractérisée par une fragilité excessive du squelette, due à une diminution de la masse osseuse et à...) et syndrome métabolique (Le syndrome métabolique (ou syndrome X) désigné par les acronyme SMet (pour syndrome métabolique) ou MetS (pour Metabolic syndrome chez les anglophones)...).

Comme pour un vol habité humain, les souris sont placées en quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du français : quarantaine de jours) est le fait de mettre à l'écart des...) et un équipage-doublure est prévu jusqu'au moment du lancement. "L'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des souris candidates, leur consommation de nourriture et d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), leur comportement à la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) d'exercice sont surveillés de très près. Le choix final des souris se fera en fonction de ces différents critères" précise Guillemette Gauquelin-Koch, responsable de la thématique Sciences de la Vie (La vie est le nom donné :) en micropesanteur au CNES.

L'objectif du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) Mice Telemetry on Bion (MTB), mené en coopération avec l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le...) des problèmes biomédicaux (IMBP) de Moscou (), est de comprendre les mécanismes qui régissent les changements observés dans le système cardio-vasculaire en microgravité (La microgravité, dans le domaine de l'astronautique, est l'état d'un corps tel que l'ensemble des forces d'origine gravitationnelle auxquelles il est soumis possède une résultante très faible par rapport à la pesanteur à la...). 5 des souris sont équipées de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la...) implantables qui mesurent en continu la pression artérielle (La pression artérielle correspond à la pression du sang dans les artères. On parle aussi de tension artérielle, car cette pression est aussi la force exercée par le...) et la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans précision,...) cardiaque, avant, pendant et après le vol. Ce suivi permanent, rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des...) possible grâce à un système de télémétrie adapté par le CNES pour être fonctionnel dans l'espace et compatible avec le biosatellite, est une première mondiale. Si les capteurs implantés reprennent un système commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.) couramment utilisé en recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le...), il a fallu reconcevoir complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la...) le récepteur des signaux de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) artérielle et l'enregistrement pour recevoir des mesures en continu pendant toute la mission.

Les rythmes jour-nuit seront-ils conservés ?

"Pour la première fois au monde (Le mot monde peut désigner :), des mesures continues de la pression artérielle et de la fréquence cardiaque seront effectuées avant, pendant et après un vol dans l'espace" se félicite le Dr Marc-Antoine Custaud du Laboratoire de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une...) Neuro-Vasculaire de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) d'Angers. La structure apporte un support scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) et a accompagné le développement du projet. Le laboratoire exploitera également les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) issues de l'expérience.

Cette étude dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des paramètres cardio-vasculaires fournira des données scientifiques uniques pour mieux comprendre l'adaptation du système cardio-vasculaire pendant les différentes phases d'un vol spatial (Constantin Tsiolkovski (1857-1935) est considéré comme le père du vol spatial. Dès la fin du XIXe siècle, il décrit les technologies nécessaires pour aller dans...), en particulier lors du séjour en microgravité mais aussi lors des phases de décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) et du retour sur terre.

Les précédentes études faites dans des biosatellites ont surtout observé les conséquences du vol spatial sur les structures des tissus (osseux, cardiaques, vasculaire...). Les données fonctionnelles obtenues maintenant contribueront à mieux comprendre les mécanismes impliqués dans les modifications structurelles constatées.

De même l'enregistrement continu de ces paramètres vitaux que sont la fréquence cardiaque et la pression artérielle fourniront de précieux renseignements sur les conditions physiologiques des souris dans l'espace: quel est leur niveau d'activité physique (L'activité physique regroupe à la fois l'exercice physique de la vie quotidienne, maison, jardinage, commissions, travail, marche usage des escaliers déplacements transports,...) ? quel est leur niveau de stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales. Dans le langage courant, on parle de...) ? est-ce que les rythmes jour-nuit sont conservés ?

Les progrès techniques rendent aujourd'hui possible ce suivi continu grâce à un système miniaturisé, implantable dans la souris, qui communique par radio-fréquence avec un récepteur et un enregistreur. Cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) n'était pas possible avec les biosatellites précédents.

L'expérience MTB contribuera à mieux comprendre comment les êtres vivants s'adaptent aux différentes phases d'un vol spatial. Elle fournira des mesures de la pression artérielle qui ne peuvent être faites chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction,...) en continu sur d'aussi longues périodes et de manière simple.

Préparer l'homme à un vol spatial de longue durée

Au-delà d'une meilleure compréhension de la façon dont l'homme s'adapte à la microgravité, cette expérience contribuera à le préparer au mieux à un vol spatial de longue durée, mais également à mieux comprendre les syncopes du sujet âgé et à mieux identifier les sujets à risque. En effet, le traitement des fluctuations de l'ECG et de la pression artérielle est utilisé pour visualiser les tendances de variation de ces deux données pendant un test orthostatique hospitalier et, notamment, d'évaluer la sensibilité du baroréflexe. Ces enregistrements, parfois ambulatoires, ont été rendu possibles grâce à la miniaturisation exigée pour les programmes spatiaux.

En ce qui concerne les études sur les os (L. Vico, unité INSERM St Etienne) et les muscles (S. Blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un...), unité CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) Strasbourg), le vol BION reprend les études physiologiques animales interrompues depuis quelques décennies. Le séjour en microgravité entraîne une décalcification osseuse similaire à l'ostéoporose qui touche les femmes après 50 ans et les hommes après 65 ans, ainsi qu'une fonte musculaire. Des prélèvements musculaires et osseux destinés aux 2 laboratoires français seront donc effectués sur dix autres souris sur le site même de l'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est employé dans le domaine maritime ou...). Le but est d'utiliser la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des techniques d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) les plus avancées (protéomique, lipidomique, métabolique) pour déterminer au niveau musculaire et osseux le fonctionnement/malfonctionnement détaillé des réseaux métaboliques et des activités cellulaires en jeu dans les mécanismes d'adaptation à l'espace et comprendre comment ces phénomènes pourraient être inversés. L'exploration osseuse va bénéficier des techniques d'exploration les plus sophistiquées (nanotomographie par rayonnement synchrotron (Synchrotrons, synchro-cyclotrons et cyclotrons réfèrent à différents types d'accélérateurs circulaires.), nanoindentation).

Les objectifs à long terme sont de confronter ces résultats à ceux obtenus chez l'homme lors de simulation d'impesanteur (L'impesanteur est l'état d'un corps tel que l'ensemble des forces gravitationnelles et inertielles auxquelles il est soumis possède une résultante et un...) par alitement et d'ouvrir de nouvelles voies ciblées pour la mise en place de contremesures efficaces (mécanique, nutritionnelle ou pharmacologique) en support à l'exploration planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les astres représentés sont...). Ces expériences visent à mieux comprendre les mécanismes intimes de l'ostéoporose et des syndromes métaboliques qui touchent les personnes en surpoids (Le surpoids est l'état d'une personne présentant une corpulence considérée comme légèrement plus importante que la normale ou la moyenne dans une...).

Au retour du vol, seront menées des expériences similaires sur des souris dites "synchrones", avec un groupe de 15 souris installées dans des cages identiques à celle du biosatellite, mimant toutes les composantes de celui-ci (température, pression en oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) et gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) carbonique, décollage, atterrissage), seule la microgravité sera absente: ce qui permettra de déterminer la fonction exacte de l'apesanteur sur les résultats. Un 2e groupe "vivarium" sera composé de souris vivant dans des cages standards.  Enfin, un 3e groupe sera composé de souris centrifugées à 2 g dans la centrifugeuse installée à la faculté de Médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...) de St Etienne.
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