Jumeaux identiques, Scott et Mark Kelly, sont les sujets de l'étude Twins de la NASA. Scott (à gauche) a passé un an dans l'espace tandis que Mark (à droite) est resté sur Terre en tant que sujet témoin. Les chercheurs étudient les effets des voyages spatiaux sur le corps humain. Crédit :NASA
Les résultats préliminaires de la recherche pour l'étude des jumeaux de la NASA ont fait leurs débuts lors de l'atelier annuel des chercheurs du programme de recherche humaine de la NASA à Galveston, Texas la semaine du 23 janvier. L'astronaute de la NASA Scott Kelly est rentré chez lui en mars dernier après près d'un an passé dans l'espace à bord de la Station spatiale internationale. Son frère jumeau identique, Marque, resté sur Terre.
Les chercheurs ont trouvé qu'il s'agissait d'une excellente opportunité pour une étude nature versus culture, ainsi l'étude des jumeaux a été formée. En utilisant Marc, un astronaute de la NASA à la retraite, en tant que sujet de contrôle au sol, dix chercheurs partagent des échantillons biologiques prélevés sur chaque jumeau auparavant, pendant et après la mission de Scott. A partir de ces échantillons, la connaissance est acquise quant à la façon dont le corps est affecté par le temps prolongé dans l'espace. Ces études sont loin d'être terminées. Une analyse de recherche supplémentaire est en cours.
Mike Snyder, l'investigateur Integrated Omics, ont rapporté des niveaux altérés d'un panel de lipides chez Scott (le jumeau de vol) qui indiquent une inflammation. En outre, il y avait une présence accrue de 3-indolepropionique (IPA) chez Mark (le jumeau au sol). Ce métabolite est connu pour être produit uniquement par des bactéries dans l'intestin et est à l'étude en tant que thérapeutique antioxydante potentielle du cerveau. L'IPA est également connue pour aider à maintenir une activité normale de l'insuline pour réguler la glycémie après les repas.
L'enquête de Susan Bailey se concentre sur les télomères et la télomérase. Il est entendu que lorsqu'on l'examine sur de nombreuses années, les télomères diminuent en longueur à mesure qu'une personne vieillit. De façon intéressante, sur une échelle de temps d'un an seulement, Bailey a découvert que les télomères de Scott aux extrémités des chromosomes de ses globules blancs avaient augmenté de longueur dans l'espace. Cela pourrait être lié à une augmentation de l'exercice et à une réduction de l'apport calorique pendant la mission. Cependant, à son retour sur Terre, ils ont recommencé à se raccourcir. De façon intéressante, l'activité de la télomérase (l'enzyme qui répare les télomères et les allonge) a augmenté chez les deux jumeaux en novembre, qui peut être lié à un événement familial stressant se produisant à cette époque.
Dix scientifiques mènent la recherche Twins Study. Crédit :NASA
L'étude de Mathias Basner, Performance cognitive en vol spatial, regarde la cognition, en particulier la différence constatée lors d'une mission de 12 mois par rapport aux missions de six mois. Suite à la mission d'un an, il a constaté une légère diminution de la vitesse et de la précision après la mission. Globalement, cependant, les données ne prennent pas en charge un changement pertinent des performances cognitives en vol en augmentant la durée de la mission de six à 12 mois.
Dans l'enquête sur le profil biochimique, dirigé par Scott Smith, il semblait y avoir un déclin de la formation osseuse au cours de la seconde moitié de la mission de Scott. Aussi, en examinant les niveaux de protéine C réactive (un marqueur biochimique largement accepté pour l'inflammation), il semblait y avoir un pic d'inflammation peu après l'atterrissage, probablement lié au stress de la rentrée et de l'atterrissage. L'hormone du stress Cortisol était basse normale tout au long de la mission d'un an, mais les niveaux d'hormones IGF-1 ont augmenté au cours de l'année. Cette hormone est impliquée dans la santé des os et des muscles et a probablement été affectée par des contre-mesures d'exercice intense pendant le vol.
Fred Turek se concentre sur le microbiome du tractus gastro-intestinal - ou "bugs" naturellement présents dans l'intestin pour faciliter la digestion. Différences dans le viral, bactérien, et le microbiome fongique entre les jumeaux étaient prononcés à tout moment ; cependant, cela était attendu en raison de leur régime alimentaire et de leur environnement différents. Les différences entre les espèces microbiennes observées chez Scott au sol par rapport à son temps dans l'espace étaient intéressantes. Un changement était un changement dans le rapport de deux groupes bactériens dominants (c'est-à-dire, Firmicutes et Bacteroidetes) présents dans son tube digestif. Le rapport d'un groupe à l'autre a augmenté pendant le vol et est revenu aux niveaux d'avant-vol lors du retour sur Terre.
L'enquête d'Emmanuel Mignot, Études d'immunome, examine les changements dans le corps avant et après l'administration d'un vaccin contre la grippe à chaque jumeau. Suite aux vaccins contre la grippe, des récepteurs de cellules T "personnalisés" ont été créés. Ces récepteurs de cellules T uniques ont augmenté chez les deux jumeaux, ce qui était la réponse immunitaire attendue qui protège contre la grippe.
Les étudiants de l'Odyssey Academy de Galveston ont participé à un concours d'art illustrant l'étude des jumeaux. Perla Zuniga a remporté la 2e place avec son interprétation des Kelly Twins comme deux en un :l'astronaute et le Terrien. Crédit :NASA
Chris Mason effectue un séquençage du génome sur l'ADN et l'ARN contenus dans les globules blancs des jumeaux avec son enquête. Le séquençage du génome entier a été achevé et a montré que chaque jumeau a des centaines de mutations uniques dans son génome, qui sont des variantes normales. Le séquençage de l'ARN (transcriptome) a montré plus de 200, 000 molécules d'ARN qui s'exprimaient différemment entre les jumeaux. Ils regarderont de plus près pour voir si un "gène spatial" aurait pu être activé pendant que Scott était dans l'espace.
Andy Feinberg étudie l'épigénomique, ou comment l'environnement régule notre expression génique. Dans l'ADN des globules blancs de Scott, il a constaté que le niveau de méthylation, ou des modifications chimiques de l'ADN, diminué en vol - y compris un gène régulant les télomères, mais est revenu à la normale au retour. Par terre, Le niveau de méthylation de Mark dans l'ADN dérivé de ses globules blancs a augmenté à mi-parcours de l'étude mais est finalement revenu à la normale. Une variabilité a été observée dans les profils de méthylation des deux jumeaux; cependant, ce bruit épigénétique était légèrement plus élevé à Scott pendant les vols spatiaux, puis est revenu aux niveaux de base après le retour sur Terre. Ces résultats pourraient indiquer des gènes plus sensibles à un environnement changeant, que ce soit sur Terre ou dans l'espace.
Grâce à d'autres recherches intégrant ces résultats préliminaires, en coordination avec d'autres physiologiques, psychologique, et des investigations technologiques, La NASA et ses partenaires continueront de veiller à ce que les astronautes entreprennent de futures missions d'exploration spatiale en toute sécurité, efficacement et effectivement. Une publication conjointe de synthèse est prévue plus tard en 2017, à suivre par des articles de recherche d'investigateurs.
