Les réactions de fusion nucléaire dans le soleil sont la source de chaleur et de lumière que nous recevons sur Terre. Ces réactions libèrent une quantité massive de rayonnement cosmique, y compris des rayons X et des rayons gamma, et des particules chargées qui peuvent être nocives pour tout organisme vivant.

La vie sur Terre a été protégée grâce à un champ magnétique qui force les particules chargées à rebondir d'un pôle à l'autre ainsi qu'à une atmosphère qui filtre les rayonnements nocifs.

Pendant les voyages dans l'espace, cependant, la situation est différente. Pour découvrir ce qui se passe dans une cellule lors d'un voyage dans l'espace, des scientifiques envoient de la levure de boulanger sur la Lune dans le cadre de la mission Artemis 1 de la NASA.

Dégâts cosmiques

Le rayonnement cosmique peut endommager l'ADN cellulaire, augmentant considérablement le risque humain de troubles neurodégénératifs et de maladies mortelles, comme le cancer. Étant donné que la Station spatiale internationale (ISS) est située dans l'une des deux ceintures de rayonnement de Van Allen de la Terre, qui fournit une zone de sécurité, les astronautes ne sont pas trop exposés. Cependant, les astronautes de l'ISS subissent la microgravité, qui est un autre stress qui peut modifier radicalement la physiologie cellulaire.

Alors que la NASA envisage d'envoyer des astronautes sur la Lune, puis sur Mars, ces contraintes environnementales deviennent plus difficiles.

Histoire graphique de la science et de l'ingénierie derrière les dernières étapes d'intégration et de remise du #DSRG avant son lancement sur #SLS @NASASpaceSci @NASA_SLS

L'unité de gauche ira en orbite lunaire tandis que celle de droite est la sauvegarde, juste au cas où je trébucherais en la tenant pic.twitter.com/QavR1OpzyW

— Luis Zea (@SpaceLuisZea) 14 août 2022

La stratégie la plus courante pour protéger les astronautes des effets négatifs des rayons cosmiques consiste à les protéger physiquement à l'aide de matériaux de pointe.

Leçons de l'hibernation

Plusieurs études montrent que les hibernants sont plus résistants aux fortes doses de rayonnement, et certains chercheurs ont suggéré l'utilisation de « torpeur synthétique ou induite » lors des missions spatiales pour protéger les astronautes.

Une autre façon de protéger la vie des rayons cosmiques consiste à étudier les extrêmophiles, des organismes qui peuvent remarquablement tolérer les stress environnementaux. Les tardigrades, par exemple, sont des micro-animaux qui ont montré une résistance étonnante à un certain nombre de stress, y compris les radiations nocives. Cette robustesse inhabituelle provient d'une classe de protéines appelées "protéines spécifiques au tardigrade".

Sous la supervision du biologiste moléculaire Corey Nislow, j'utilise la levure de boulanger, Saccharomyces cerevisiae , pour étudier le stress des dommages à l'ADN cosmique. Nous participons à la mission Artemis 1 de la NASA, au cours de laquelle notre collection de cellules de levure se rendra sur la Lune et reviendra dans le vaisseau spatial Orion pendant 42 jours.

Cette collection contient environ 6 000 souches de levure à code-barres, où dans chaque souche, un gène est supprimé. Lorsqu'elles sont exposées à l'environnement dans l'espace, ces souches commenceraient à être en retard si la suppression d'un gène spécifique affectait la croissance et la réplication des cellules.

Mon projet principal au laboratoire de Nislow consiste à modifier génétiquement des cellules de levure pour leur faire exprimer des protéines spécifiques au tardigrade. Nous pourrons ensuite étudier comment ces protéines peuvent modifier la physiologie des cellules et leur résistance aux stress environnementaux, surtout aux radiations, dans l'espoir que ces informations seraient utiles lorsque les scientifiques essaieraient de concevoir des mammifères avec ces protéines.

Lorsque la mission est terminée et que nous recevons nos échantillons, en utilisant les codes-barres, le nombre de chaque souche pourrait être compté pour identifier les gènes et les voies génétiques essentiels pour survivre aux dommages induits par le rayonnement cosmique.

Un organisme modèle

La levure a longtemps servi d '«organisme modèle» dans les études sur les dommages à l'ADN, ce qui signifie qu'il existe de solides connaissances de base sur les mécanismes de la levure qui réagissent aux agents endommageant l'ADN. La plupart des gènes de levure jouant un rôle dans la réponse aux dommages à l'ADN ont été bien étudiés.

Malgré les différences de complexité génétique entre la levure et l'homme, la fonction de la plupart des gènes impliqués dans la réplication de l'ADN et la réponse aux dommages à l'ADN est restée si conservée entre les deux que nous pouvons obtenir beaucoup d'informations sur la réponse aux dommages à l'ADN des cellules humaines en étudiant la levure. .

De plus, la simplicité des cellules de levure par rapport aux cellules humaines (la levure possède 6 000 gènes alors que nous avons plus de 20 000 gènes) nous permet de tirer des conclusions plus solides.

Et dans les études sur les levures, il est possible d'automatiser tout le processus d'alimentation des cellules et d'arrêt de leur croissance dans un appareil électronique de la taille d'une boîte à chaussures, alors que la culture de cellules de mammifères nécessite plus de place dans le vaisseau spatial et des machines beaucoup plus complexes.

De telles études sont essentielles pour comprendre comment le corps des astronautes peut faire face à des missions spatiales à long terme et pour développer des contre-mesures efficaces. Une fois que nous aurons identifié les gènes jouant un rôle clé dans la survie au rayonnement cosmique et à la microgravité, nous serons en mesure de rechercher des médicaments ou des traitements qui pourraient aider à augmenter la durabilité des cellules pour résister à de tels stress.

Nous pourrions ensuite les tester dans d'autres modèles (comme des souris) avant de les appliquer réellement aux astronautes. Ces connaissances pourraient également être potentiellement utiles pour la culture de plantes au-delà de la Terre. + Explorer plus loin

Un scientifique envoie de la levure et des algues dans l'espace sur Artemis 1

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.