Si les humains sont destinés à l'espace lointain, ils ont besoin de comprendre que l'environnement spatial change la santé, y compris le vieillissement et la résistance aux antibiotiques.

Un nouveau projet de la NASA pourrait aider. Il vise à développer une technologie utilisée pour étudier les « omiques », des domaines de la microbiologie importants pour la santé humaine. L'omique comprend la recherche sur les génomes, microbiomes et protéomes.

Le projet Omics in Space est dirigé par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie. Le projet a récemment été financé par le Translational Research Institute for Space Health de la NASA pendant quatre années d'études. Pendant ce temps, La NASA espère développer des conceptions imprimables en 3D pour les instruments de la Station spatiale internationale (ISS), qui peut traiter des liquides comme des échantillons de sang sans se répandre en microgravité. Ces outils pourraient permettre aux astronautes d'analyser des échantillons biologiques sans les renvoyer sur Terre.

Apprendre comment les bactéries affectent la santé de l'équipage, ou comment les gènes affectent le vieillissement et la maladie, peut assurer la sécurité des missions à long terme vers Mars et au-delà.

Pas de courrier de nuit dans l'espace

La NASA a déjà étudié les omiques avec des efforts comme l'expérience Microbial Tracking 1, qui a examiné la diversité microbienne sur la station spatiale. Mais il n'y a aucun moyen de traiter les échantillons sur la station pour le moment, ils doivent donc être envoyés sur Terre.

Il peut s'écouler des mois entre le moment où un échantillon est prélevé et une analyse est effectuée, a déclaré Kasthuri Venkateswaran du JPL, chercheur principal pour le projet Omics in Space.

"Vous n'avez pas de courrier du jour au lendemain lorsque vous allez dans l'espace, " dit Venkateswaran. " Vous devez faire toute l'analyse par vous-même. Ce projet développera un système automatisé pour étudier la biologie moléculaire avec une intervention minimale de l'équipage."

L'un des plus grands défis de la préparation des échantillons est la manipulation de fluides en microgravité. Les astronautes recueillent une variété d'échantillons, y compris leur propre salive et leur sang, ainsi que des microbes prélevés sur les parois de l'ISS. Ces échantillons doivent ensuite être mélangés avec de l'eau afin qu'ils puissent être injectés dans des instruments pour analyse. Sans les bons outils, les échantillons peuvent se répandre, flotter ou former des bulles d'air qui pourraient compromettre les résultats.

Un grand pas en 2016

L'année dernière, La NASA a fait un grand pas en séquençant l'ADN dans l'espace pour la première fois. Les astronautes ont utilisé un minuscule, outil de séquençage portable appelé MinION, développé par Oxford Nanopore Technologies.

Omics in Space s'appuiera sur ce succès en développant un extracteur d'ADN/ARN automatisé qui préparera des échantillons pour un appareil aMinION. Une partie essentielle de cet extracteur est une cartouche en plastique imprimable en 3D nécessaire pour extraire les acides nucléiques des échantillons pour le séquençage MinION.

Toute cette technologie a été testée ici sur Terre, dit Camilla Urbaniak, chercheur post-doctorant au JPL et co-investigateur sur Omics in Space.

"Nous prenons ce qu'il y a sur Terre pour analyser l'ADN et consolidons toutes les étapes dans un système automatisé, ", a déclaré Urbaniak. "Ce qui est nouveau, c'est que nous développons un guichet unique qui peut extraire et traiter tous ces échantillons."

L'avenir de la santé spatiale

Des recherches antérieures en omique ont révélé que le système immunitaire des astronautes a tendance à être plus faible après avoir vécu sur l'ISS. Les scientifiques ne savent pas pourquoi.

Le domaine de l'épigénétique, qui étudie comment les gènes sont exprimés, y compris comment les humains vieillissent, pourrait aider à expliquer comment la microgravité et les rayons cosmiques affectent notre ADN.

Mais Omics in Space ne concerne pas seulement les passagers humains qui voyagent vers l'ISS. Il y a aussi des microbes, transportés par des humains et des marchandises, qui s'accumulent à bord des engins spatiaux.

"Nous devons dresser une 'liste des passagers' des microbes qui voyagent dans l'espace, " a déclaré Nitin Singh de JPL, un autre co-chercheur sur le projet. "Puis, les astronautes peuvent détecter des marqueurs génétiques révélant si ces microbes sont utiles ou nocifs – les « bagages » que ces passagers apportent avec eux. »

Être capable de répondre aux changements de l'environnement d'un équipage est crucial lors de longs voyages spatiaux, a déclaré Ganesh Mohan de JPL, un co-investigateur du projet qui travaillera à la détection de microbes pathogènes.

« Vous pouvez voir si un microbe potentiellement dangereux augmente en nombre en temps réel. Si nécessaire, nous pourrions alors prendre des mesures pour contrer ces microbes, " dit Mohan.