Emballage pour l'espace? Voici une chose que vous ne voudrez pas oublier.

Des chercheurs de la Northwestern University ont synthétisé une nouvelle forme de mélanine enrichie en sélénium. Appelé sélénomélanine, ce nouveau biomatériau est extrêmement prometteur en tant que bouclier pour les tissus humains contre les radiations nocives.

"Compte tenu de l'intérêt accru pour les voyages spatiaux, et le besoin général de poids léger, biomatériaux multifonctionnels et radioprotecteurs, nous sommes devenus enthousiasmés par le potentiel de la mélanine, " a déclaré Nathan Gianneschi de Northwestern, qui a dirigé la recherche. « Notre boursier postdoctoral Wei Cao s'est rendu compte que la mélanine contenant du sélénium offrirait une meilleure protection que d'autres formes de mélanine. Cela a soulevé la possibilité intrigante que cette mélanine non encore découverte puisse très bien exister dans la nature, utilisé de cette manière. Nous avons donc sauté la partie découverte et avons décidé de le faire nous-mêmes."

La recherche sera publiée en ligne mercredi, le 8 juillet dans le Journal de l'American Chemical Society , avant la publication dans l'édition imprimée de juillet.

Gianneschi est professeur de chimie Jacob et Rosalind Cohn au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et directeur associé de l'Institut international de nanotechnologie. Cao est le premier auteur de l'article.

La mélanine est présente dans la plupart des organismes des règnes végétal et animal, ainsi que dans les bactéries et les champignons. Bien que mieux connu pour la pigmentation, la mélanine offre également une protection précieuse contre les radiations. Cinq types de mélanine ont été observés dans la nature, avec de la phéomélanine (le pigment des cheveux roux) qui absorbe les rayons X plus efficacement que l'eumélanine la plus courante (les pigments noirs et bruns des cheveux foncés).

Une exposition indésirable aux rayonnements se produit au cours de nombreuses activités courantes, du voyage en avion au diagnostic radiologique et à la radiothérapie clinique. C'est une considération encore plus importante dans des cas extrêmes comme un dysfonctionnement d'un réacteur nucléaire ou un voyage spatial habité. L'étude "Twins Study" de la NASA a montré des dommages à l'ADN de l'astronaute Scott Kelly pendant son année en orbite. Un astronaute en mission sur Mars pourrait recevoir jusqu'à 700 fois plus de rayonnement que sur Terre.

Par rapport au poids et à l'encombrement des matériaux radioprotecteurs traditionnels comme le plomb, mélanine, elle est plus légère et plus flexible dans son utilisation. Des échantillons de mélanine sont actuellement en orbite à la Station spatiale internationale, en cours d'étude par une autre équipe de recherche pour la réponse du matériau à l'exposition aux rayonnements. Des études récentes ont porté sur la phéomélanine, qui contient du soufre, comme le meilleur candidat à cette fin.

L'équipe de Gianneschi a émis l'hypothèse, cependant, qu'un nouveau type de mélanine, enrichi en sélénium au lieu de soufre, offrirait une meilleure protection contre les rayons X. Le sélénium est un micronutriment essentiel qui joue un rôle important dans la prévention du cancer, et des recherches antérieures rapportent que les composés du sélénium peuvent protéger les animaux contre les radiations. Ces composés se trouvent dans les protéines humaines normales, mais n'ont pas été associés à la mélanine dans la nature auparavant.

L'équipe de Gianneschi a synthétisé le nouveau biomatériau, qu'ils appelaient "sélénomélanine, " et l'a utilisé pour traiter les cellules vivantes. A titre de comparaison, ils ont également préparé des cellules traitées avec de la phéomélanine et de l'eumélanine synthétiques, ainsi que des cellules sans mélanine protectrice.

Après avoir reçu une dose de rayonnement qui serait mortelle pour un être humain, seules les cellules traitées avec de la sélénomélanine présentaient encore un cycle cellulaire normal.

"Nos résultats ont démontré que la sélénomélanine offre une protection supérieure contre les radiations, " a déclaré Gianneschi. " Nous avons également constaté qu'il était plus facile de synthétiser la sélénomélanine que la phéomélanine, et ce que nous avons créé était plus proche que la phéomélanine synthétique de la mélanine trouvée dans la nature."

Des tests supplémentaires avec des bactéries ont montré que la sélénomélanine peut être biosynthétisée, ce qui signifie que les cellules vivantes nourries avec des nutriments appropriés peuvent alors produire elles-mêmes de la sélénomélanine et conserver ses propriétés radioprotectrices. En réalité, bien que les chercheurs aient synthétisé la sélénomélanine dans leur laboratoire, ils pensent qu'il est peut-être déjà présent dans la nature.

"Avec une source abondante de sélénium dans l'environnement, certains organismes peuvent avoir été capables de s'adapter à des circonstances extrêmes telles que le rayonnement grâce aux effets bénéfiques de la sélénomélanine, " a déclaré Gianneschi.

"Nos travaux indiquent la possibilité que la mélanine puisse agir comme un référentiel pour le sélénium, contribuer à faire en sorte que les organismes en bénéficient, " a déclaré Cao. " La sélénomélanine peut jouer un rôle important dans la façon dont le sélénium est métabolisé et distribué biologiquement. C'est un domaine pour une enquête plus approfondie."

Gianneschi et son équipe envisagent que ce nouveau biomatériau puisse être appliqué à la peau d'une personne, comme une crème solaire à base de mélanine. Il pourrait également être utilisé comme film protecteur pour protéger les matériaux des rayonnements pendant le transport.