Les cellules cardiaques changent (un peu) après un tour dans l’espace

Seule une poignée d’entre nous a eu la chance d’aller dans l’espace. Si les changements physiologiques qu’entraînent les sorties hors de notre atmosphère sont encore peu connus, de nouvelles recherches démontrent qu’elle peuvent avoir des conséquences sur notre cœur. Récemment, des chercheurs de l’université de Stanford (Etats-Unis) ont analysé que les cellules du muscle cardiaque dérivées de cellules souches ont une remarquable capacité d'adaptation à leur environnement pendant et après les vols spatiaux. L'exposition à la micro-gravité a modifié l'expression de milliers de gènes, mais les schémas d'expression génétique sont réapparus dans les 10 jours suivant leur retour sur Terre. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Stem Cell Reports.

Un voyage dans l’espace

Pour l'auteur principal de l'étude, Joseph Wu, directeur de l’institut cardiovasculaire de l’université de Stanford, “cette étude est nouvelle parce qu'elle est la première à utiliser des cellules souches pluripotentes humaines pour étudier les effets des vols spatiaux sur la fonction cardiaque humaine”. Des études antérieures ont montré que les vols spatiaux induisaient des changements physiologiques dans la fonction cardiaque, notamment une réduction de la fréquence cardiaque, une baisse de la pression artérielle et une augmentation du débit cardiaque. Mais jusqu'à présent, la plupart des études de physiologie de la microgravité cardiovasculaire ont été menées soit sur des modèles non-humains, soit au niveau des tissus, des organes ou des systèmes. 

Pour remédier à ce problème, des cardiomyocytes (des cellules du muscle cardiaque) dérivés de cellules souches battantes (hiPSC-CMs) ont été lancés sur la Station spatiale internationale à bord d'un vaisseau spatial SpaceX dans le cadre d'une mission commerciale de ravitaillement. Dans le même temps, les scientifiques ont cultivé sur Terre des hiPSC-CMs de contrôle, à des fins de comparaison.

À leur retour sur Terre, les hiPSC-CMs envoyés dans l'espace présentaient une structure et une morphologie normales. Cependant, ils se sont adaptés en modifiant leurs habitudes de battement et de recyclage du calcium. “Nous sommes surpris de la rapidité avec laquelle les cellules du muscle cardiaque humain peuvent s'adapter à l'environnement dans lequel elles sont placées, y compris la microgravité” se réjouit Joseph Wu. “Ces études pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes cellulaires qui pourraient améliorer la santé des astronautes durant les vols spatiaux de longue durée ou jeter les bases de nouvelles connaissances pour améliorer la santé cardiaque sur Terre.”

De nouvelles expériences à venir avec différentes cellules

Les chercheurs ont également effectué le séquençage de l'ARN des hiPSC-CMs prélevés après quatre semaines et demie à bord de la Station spatiale internationale et 10 jours après leur retour sur Terre. Ces résultats ont montré que 2 635 gènes étaient exprimés différemment entre les échantillons de contrôle en vol, après vol et au sol. Selon Joseph Wu, les limites de l'étude incluent sa courte durée et l'utilisation de la culture cellulaire 2D. 

L’équipe prévoit d’examiner à nouveau les effets des vols spatiaux et de la microgravité, à l'aide cette fois de tissus cardiaques tridimensionnels dérivés du hiPSC, qui sont plus pertinents sur le plan physiologique, ainsi que différents types de cellules, y compris les celles des vaisseaux sanguins. “Nous prévoyons également de tester différents traitements sur les cellules cardiaques humaines, afin de déterminer si nous pouvons prévenir certains des changements que subissent les cellules cardiaques pendant les vols spatiaux”, conclut Joseph Wu.