La science-fiction se transforme en réalité. Avec les plans de l'humanité de retourner sur la Lune cette décennie et d'autres ambitions de voyager vers Mars dans la prochaine, nous devons trouver comment garder les astronautes en bonne santé pour ces missions de plusieurs années. Une solution longtemps défendue par la science-fiction est l'animation suspendue, ou mettre les humains dans un sommeil de type hibernation pendant la durée du voyage.

Nous pouvons nous tourner vers la nature pour obtenir des conseils et une solution potentielle à ce défi.

Il fait froid et sombre là-bas

L'espace est impitoyable. Dans ce vide glacial des ténèbres, il n'y a pas d'oxygène, aucune gravité et aucune protection contre la pluie constante de rayonnement cosmique. Les humains ont évolué sous une attraction gravitationnelle constante. Ainsi, lorsque vous placez des personnes dans l'espace, des choses étranges et dangereuses arrivent à leur corps.

Cependant, les scientifiques et les ingénieurs travaillant avec les astronautes de la Station spatiale internationale ont innové et continuent de s'attaquer à ces problèmes. Par exemple, nous savons que les vols spatiaux entraînent une perte de densité musculaire et osseuse, puisque nos os et nos muscles n'ont pas besoin de lutter contre l'attraction de la gravité pour nous déplacer.

Mais nous ne savons toujours pas comment traiter d'autres problèmes médicaux liés à l'espace, y compris les altérations du système immunitaire, problèmes de vision et bombardement par des rayonnements cosmiques dangereux.

Ces défis physiologiques sont combinés aux difficultés technologiques d'envoyer plusieurs humains sur ces longues missions où ils sont confrontés à des complications logistiques d'emballage et d'allocation de provisions et de fournitures suffisantes, ainsi que les problèmes sociaux liés à la gestion de l'isolement extrême dans l'espace lointain.

Mettre le corps en pause

L'animation suspendue et la biostase peuvent susciter des images de science-fiction d'humains dans des capsules cryogéniques. Si nous pouvions mettre les humains dans un état d'animation suspendue en ralentissant fortement voire en arrêtant complètement l'activité métabolique, nous pourrions atténuer les problèmes liés aux voyages dans l'espace :le temps, soucis de santé, la taille des engins spatiaux et l'allocation de l'approvisionnement.

Mais comment pouvons-nous mettre les humains en hibernation en toute sécurité, puis les ramener au bon moment, sans risquer de fonte musculaire et osseuse, pour ne citer que quelques défis ? Ce sont des questions que le ministère de la Défense des États-Unis et d'autres agences spatiales explorent activement.

Les animaux qui passent l'hiver dans des états d'animation suspendue (hibernation) ne subissent pas de fonte musculaire et osseuse importante. Leur existence et leur capacité à désactiver de manière réversible les processus biologiques apparemment nécessaires à la vie pourraient bien détenir la clé pour créer les conditions requises pour la stratégie d'hibernation humaine qui pourrait ouvrir la voie à la survie de longs voyages interstellaires vers des étoiles lointaines.

En réalité, l'utilisation de la biostase a déjà été proposée pour le transport d'un grand nombre de voyageurs vers Mars, où les membres de l'équipage seront nourris avec des liquides de nutrition totale spécialement formulés pendant qu'ils « dorment ».

Animaux modèles ?

Comment traduire l'hibernation chez les animaux en hibernation chez l'homme ? Des travaux récents ont découvert une telle capacité chez les animaux qui sont évolutivement similaires aux humains :les primates hibernants. Ce qui est unique à propos de ces primates, c'est qu'ils peuvent entrer dans un état d'hibernation lorsque les ressources sont rares et que les températures deviennent froides, et le faire sans baisser sérieusement leur température corporelle.

L'une des forces motrices derrière cette capacité extrême sont les microARN, de courts morceaux d'ARN qui agissent comme des silencieux de gènes moléculaires. Les microARN peuvent réguler l'expression des gènes sans altérer le code génétique lui-même. En étudiant la stratégie des microARN que ces animaux utilisent, nous pouvons exploiter cet interrupteur marche/arrêt génétique pour rapide, changements réversibles qui pourraient favoriser l'hibernation chez l'homme.

Nos travaux sur les lémuriens souris grises (Microcebus murinus) montrent comment les microARN contrôlent les processus biologiques qui restent en place pour protéger l'animal et ceux qui sont éteints pour économiser de l'énergie. Certains de ces microARN se sont avérés lutter contre la fonte musculaire pendant l'hibernation. D'autres rôles semblent impliquer la prévention de la mort cellulaire, ralentir ou arrêter la croissance cellulaire inutile, et passer des réserves de carburant des sucres rapidement consommés aux graisses brûlées plus lentement.

Alors que les microARN sont une voie de recherche prometteuse, ils ne sont qu'une pièce du puzzle. Notre laboratoire étudie également d'autres aspects de l'hibernation des primates, comme la façon dont ces lémuriens protègent leurs cellules du stress, contrôler les niveaux globaux de gènes et comment ils stockent suffisamment d'énergie pour survivre à l'hibernation.

Notre laboratoire examine également comment les microARN aident les animaux à survivre à d'autres stress environnementaux extrêmes, notamment le gel, manque d'oxygène et chaud, climats secs. Il n'y a pas de stress plus extrême que le vide de l'espace, et nous espérons que notre recherche contribuera aux nouvelles interventions basées sur l'ARN qui attirent l'attention et émergent comme thérapeutiques humaines viables.

L'espace est à notre portée, et étudier ce qui est déjà sur Terre nous aidera à y arriver.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.