La microgravité dans l'espace perturbe la physiologie humaine et nuit à la santé des astronautes, un fait réalisé pour la première fois lors des premières missions Apollo lorsque les astronautes ont subi des troubles de l'oreille interne, arythmie cardiaque, Pression artérielle faible, déshydratation, et la perte de calcium de leurs os après leurs missions.

L'une des observations les plus frappantes des missions Apollo est qu'un peu plus de la moitié des astronautes sont tombés malades du rhume ou d'autres infections dans la semaine suivant leur retour sur Terre. Certains astronautes ont même connu la réactivation de virus dormants, comme le virus de la varicelle. Ces résultats ont stimulé les études sur les effets de la faible gravité, ou "microgravité, " sur le système immunitaire, que les scientifiques explorent depuis des décennies de lancements de fusées habitées, les voyages en navette et les séjours dans les stations spatiales, ou parfois en simulant la gravité spatiale dans des laboratoires terrestres.

Dans la dernière étude menée par l'une des premières femmes astronautes, Millie Hughes-Fulford, Doctorat., des chercheurs de l'UCSF et de l'Université de Stanford ont maintenant montré que l'affaiblissement du système immunitaire d'un astronaute lors d'un voyage dans l'espace est probablement dû en partie à une activation anormale des cellules immunitaires appelées cellules T régulatrices (Tregs).

Les Tregs sont normalement déclenchés pour ralentir les réponses immunitaires lorsque l'infection ne menace plus et sont d'importants régulateurs des réponses immunitaires dans des maladies allant du cancer au COVID-19. Dans des conditions de microgravité, cependant, les chercheurs ont découvert des changements dans les Tregs qui les ont préparés à travailler avant même que le système immunitaire ne soit mis à l'épreuve. Lorsqu'ils ont stimulé une réponse immunitaire dans les cellules immunitaires humaines à partir d'échantillons de sang en microgravité, avec un produit chimique souvent utilisé dans la recherche pour imiter un agent pathogène, ils ont découvert que les Tregs aidaient à supprimer la réponse immunitaire déclenchée. Cette découverte inattendue est publiée en ligne le 7 juin dans la revue Nature Rapports scientifiques .

Hughes-Fulford est devenue la première femme spécialiste de la charge utile à orbiter autour de la Terre avec ses expériences en 1991, et pendant des décennies, jusqu'à sa mort due à une leucémie en février, elle a étudié les effets de la microgravité sur la santé, d'abord en mettant l'accent sur l'ostéoporose et plus tard en mettant l'accent sur le système immunitaire. En tant que chercheur au San Francisco Veterans Affairs Medical Center et membre du corps professoral de l'UCSF depuis longtemps affilié au Département de médecine, Hughes-Fulford a encadré les aspirants scientifiques de l'espace, y compris les co-chercheurs principaux de cette dernière étude d'immunologie.

Jordan Spatz, Doctorat., un scientifique de l'espace et étudiant en médecine de l'UCSF qui est devenu co-PI de l'étude après la mort de Hughes-Fulford, a noté qu'à mesure que les voyages dans l'espace deviennent de plus en plus commercialisés et courants, les inquiétudes concernant l'état de santé des voyageurs spatiaux sont susceptibles de croître.

"Au début du programme spatial, la plupart des astronautes étaient jeunes et en très bonne santé, mais maintenant ils ont tendance à avoir beaucoup plus de formation et sont plus âgés, " dit Spatz. " De plus, à part les astronautes, avec la commercialisation des vols spatiaux, il y aura beaucoup plus d'individus plus âgés et en moins bonne santé qui connaîtront la microgravité. Du point de vue de la médecine spatiale, nous voyons que la microgravité fait beaucoup de mal au corps humain, et nous espérons acquérir la capacité d'atténuer certains des effets de la microgravité pendant les voyages dans l'espace."

La nouvelle étude a avancé des recherches antérieures dirigées par Hughes-Fulford, confirmant certaines de ses découvertes antérieures d'expériences dans l'espace et en microgravité simulée, tout en contribuant à des découvertes moléculaires supplémentaires. Hughes-Fulford avait précédemment trouvé des réponses plus faibles des lymphocytes T du système immunitaire, dont certains attaquent directement des agents pathogènes spécifiques et dont certains aident à orchestrer la réponse immunitaire.

"C'est un double coup dur, " a déclaré le co-PI Brice Gaudillière, MARYLAND, Doctorat., professeur agrégé au département d'anesthésie de la faculté de médecine de l'université de Stanford. "Il y a un amortissement des réponses d'activation immunitaire des lymphocytes T, mais aussi une exacerbation des réponses immunosuppressives par les Tregs. » Les chercheurs ont également constaté que les lymphocytes « tueurs naturels » étaient moins actifs en microgravité simulée, tandis que les cellules B productrices d'anticorps semblaient ne pas être affectées.

Les chercheurs ont simulé la microgravité dans des échantillons de sang avec un cylindrique, cuve de culture cellulaire à rotation motorisée, un outil de recherche en microgravité établi de longue date, mais la méthode d'analyse unicellulaire était unique. Les scientifiques ont identifié des cellules immunitaires individuelles par type spécifique et ont utilisé des marqueurs métalliques et la spectroscopie de masse pour détecter et quantifier simultanément des dizaines de protéines qui jouent un rôle dans la fonction immunitaire, en plus de confirmer les modèles précédemment identifiés d'activation génique modifiée.