L'espace est un environnement hostile et extrême. Ce n'est qu'une question de temps avant que les gens ordinaires soient exposés à cet environnement, soit en s'engageant dans le tourisme spatial, soit en rejoignant des colonies autonomes loin de la Terre.

À cette fin, il faut mieux comprendre comment les dangers environnementaux de l'espace affecteront la biologie de nos cellules, tissus, organes et cognition. Crucialement pour les futures colonies spatiales, nous devons savoir si nous pouvons facilement nous reproduire dans des environnements autres que ceux trouvés sur Terre.

Les effets des radiations sur nos cellules, produisant des dommages à l'ADN, sont bien documentés. Ce qui est moins clair, c'est comment des niveaux inférieurs de gravité, ce que les scientifiques appellent la microgravité, affecteront les mécanismes et les rythmes qui se déroulent dans nos cellules.

Les scientifiques commencent tout juste à étudier comment l'activité de nos cellules pourrait être affectée par l'exposition à la microgravité. Fondamentalement, les expériences sur les cellules souches embryonnaires et les modèles de développement des embryons au cours de leurs premières semaines dans l'espace nous aideront à déterminer s'il est possible pour les humains de produire une progéniture dans les colonies extraplanétaires du futur.

Conception cosmique

La capacité à se reproduire dans l'espace a été évaluée chez quelques animaux, notamment des insectes, des amphibiens, des poissons, des reptiles, des oiseaux et des rongeurs. Ils ont découvert qu'il est certainement possible pour des organismes tels que les poissons, les grenouilles et les geckos de produire des œufs fécondés pendant les vols spatiaux qui peuvent vivre et se reproduire sur Terre.

Mais le tableau est plus compliqué chez les mammifères. Une étude sur des souris, par exemple, a révélé que leur cycle œstral, qui fait partie du cycle de reproduction, était perturbé par l'exposition à la microgravité. Une autre étude a révélé que l'exposition à la microgravité provoquait des altérations neurologiques négatives chez les rats. Hypothétiquement, ces effets pourraient également être transmis aux générations suivantes.

Cela se produit probablement parce que nos cellules n'ont pas évolué pour fonctionner en microgravité. Ils ont évolué pendant des millions d'années sur Terre, dans son champ gravitationnel unique. La gravité terrestre fait partie de ce qui ancre et exerce une force physique sur nos tissus, nos cellules et notre contenu intracellulaire, aidant à contrôler des mouvements spécifiques au sein des cellules. L'étude de cela s'appelle la mécanobiologie.

La division des cellules et le mouvement des gènes et des chromosomes en leur sein, qui sont cruciaux pour le développement d'un fœtus, fonctionnent également avec et contre la force de gravité telle que nous la connaissons sur Terre. Il s'ensuit que les systèmes évolués pour fonctionner parfaitement dans la gravité terrestre peuvent être affectés lorsque la force de gravité change.

Position fœtale

Lorsqu'un embryon commence à se diviser, dans un processus appelé clivage, le taux de division peut être plus rapide à une extrémité de l'embryon qu'à l'autre. La gravité joue ici un rôle, déterminant la position des tout premiers éléments constitutifs d'une vie humaine.

La gravité aide également à établir le plan corporel correct d'un fœtus, en veillant à ce que les bonnes cellules se développent aux bons endroits, en bon nombre et dans la bonne orientation spatiale.

Les chercheurs ont étudié si les cellules souches embryonnaires, qui sont "pluripotentes" et peuvent se développer dans toutes les cellules du corps, sont affectées par la microgravité. À l'heure actuelle, il existe certaines preuves que lorsque des cellules souches embryonnaires de rongeurs sont soumises à la microgravité, leur capacité à devenir les types de cellules souhaités peut être affectée.

Il est également possible de produire des cellules souches humaines pluripotentes à partir de cellules matures normales de notre corps, appelées cellules souches pluripotentes induites. Celles-ci ont également été étudiées en microgravité, des expériences sur Terre ayant révélé que les cellules souches induites prolifèrent plus rapidement en microgravité simulée. Deux lots de ces cellules souches sont actuellement sur la Station spatiale internationale pour voir si ces résultats peuvent être reproduits dans l'espace.

Si les cellules souches adultes prolifèrent plus rapidement dans l'espace, cela pourrait ouvrir la porte aux fabricants commerciaux de cellules souches pour produire ces cellules en orbite, car il est difficile de cultiver suffisamment de cellules souches sur Terre pour traiter les maladies dégénératives avec des thérapies à base de cellules souches.

Champ gravitationnel

Outre les processus cellulaires normaux, on ne sait pas non plus comment la fécondation, la production d'hormones, la lactation et même la naissance elle-même seront affectées par l'exposition à la microgravité.

Il semble qu'une exposition à court terme à la microgravité, peut-être une demi-heure, n'aura probablement pas trop d'effet sur nos cellules. Mais des expositions plus longues de plusieurs jours ou semaines sont susceptibles d'avoir un effet. Cela ne tient pas compte de l'effet des radiations sur nos cellules et notre ADN, mais nous savons déjà comment nous protéger contre les radiations.

Les scientifiques étudient deux façons de se protéger contre les effets néfastes de la microgravité sur notre biologie :une intervention au niveau cellulaire, en utilisant des médicaments ou des nanotechnologies, et une intervention au niveau environnemental, en simulant la gravité terrestre dans des engins spatiaux ou des colonies hors du monde. Les deux domaines d'études en sont à leurs débuts.

Pourtant, l'étude des cellules souches dans l'espace offre une fenêtre précieuse sur la façon dont la grossesse pourrait fonctionner, ou ne pas fonctionner, lorsque nous sommes en dehors du champ gravitationnel de la Terre. Pour l'instant, ceux qui ont la chance d'aller dans l'espace feraient bien d'éviter de tenter de concevoir avant, pendant ou directement après un vol spatial. + Explorer plus loin

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