Les voyages dans l'espace peuvent détenir la clé de la réparation cardiaque
Les astronautes vivent dans un environnement pratiquement en apesanteur, scientifiquement connu sous le nom de microgravité. Les effets de la microgravité sur le corps humain sont variés et fascinants - certains sont dommageables, certains rachetants. De nouvelles recherches trouvent un but thérapeutique à l'impact de la microgravité sur les cellules souches humaines.
Du cerveau se déplaçant vers le haut au rétrécissement des muscles, aux veines gonflées et aux visages des astronautes gonflés, les effets de la microgravité sur le corps humain sont pour le moins fascinants.
Mais comment les conditions d'apesanteur affectent-elles le cœur? Étant donné que cet organe vital n’a pas besoin de pomper autant de sang dans tout le corps que par gravité, avec le temps, les vaisseaux sanguins ont tendance à devenir moins élastiques et plus épais, ce qui augmente le risque de maladie cardiaque.
Cependant, en contrepoint à ces conséquences négatives, les scientifiques découvrent de plus en plus d'effets potentiellement thérapeutiques des vols spatiaux sur le cœur humain.
Par exemple, des études ont montré que la microgravité simulée en laboratoire affecte les cellules cardiaques progénitrices différemment selon leur âge. Les cellules progénitrices sont «les premiers descendants de cellules souches qui peuvent se différencier pour former un ou plusieurs types de cellules».
D'autres études sur des cellules embryonnaires de souris ont montré que la simulation du vol spatial affecte la souche et la différenciation des cellules souches, les aidant à se différencier plus rapidement en cellules musculaires cardiaques.
Ainsi, des chercheurs de l'Université de Loma Linda à Loma Linda, en Californie, se sont demandé si les cellules souches ainsi modifiées pourraient être utilisées pour la réparation cardiaque.
Pour répondre à cette question, Jonathan Baio et ses collègues ont simulé les changements moléculaires qui se produiraient sous microgravité et ont exploré leurs implications pour augmenter le potentiel thérapeutique des cellules progénitrices cardiovasculaires.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans un numéro spécial de la revue Cellules souches et développement.
La microgravité modifie la signalisation du calcium
Baio et son équipe ont simulé la microgravité pendant 6 à 7 jours sur la Station spatiale internationale de la NASA et cultivé des cellules progénitrices cardiaques néonatales pendant 12 jours dans le laboratoire national à bord de la station spatiale.
Les scientifiques ont recherché des changements dans l'expression des gènes et ont découvert que l'environnement de microgravité «induisait l'expression de gènes généralement associés à un état antérieur de développement cardiovasculaire».
Après 6 à 7 jours, les scientifiques ont découvert des changements dans les voies de signalisation du calcium qui, disent-ils, pourraient être utilisés pour améliorer les thérapies à base de cellules souches pour la réparation cardiaque.
Après 30 jours, une protéine kinase dépendante du calcium, ou enzyme, appelée C alpha, a été activée. Pour «explorer davantage l'effet de l'induction du calcium chez les nouveau-nés [cellules progénitrices cardiaques]», les chercheurs ont activé la protéine kinase sur Terre en augmentant la signalisation du calcium.
Les changements notés ont amené les chercheurs à conclure que «la manipulation de la signalisation du calcium sur Terre [présente] une nouvelle opportunité thérapeutique pour la réparation cardiaque cellulaire».
Ce que les résultats signifient pour la réparation cardiaque
Comme le notent les auteurs, il existe déjà des essais cliniques de phase précoce qui utilisent des cellules souches cardiaques pour traiter des patients atteints de cardiomyopathie ischémique ou pour aider les personnes à se remettre d'une crise cardiaque.
Bien que les résultats de ces essais soient prometteurs, la greffe de cellules échoue parfois et les scientifiques se demandent toujours quel type de cellule convient le mieux à la greffe.
«Par conséquent, l'application des résultats des expériences [de microgravité] aux expériences terrestres peut aider à surmonter les lacunes des essais cliniques actuels impliquant l'utilisation de [cellules progénitrices cardiaques] pour la réparation cardiaque», écrivent les auteurs.
Baio et ses collègues concluent:
«[M] anipuler l'environnement de gravité normal des [cellules progénitrices cardiaques] précoces peut mettre en évidence des mécanismes importants par lesquels les progéniteurs cardiaques précoces se développent ou se développent. Ces connaissances peuvent être appliquées pour mieux comprendre le développement cardiovasculaire et améliorer les résultats des thérapies régénératives à base de cellules souches. »
Graham C. Parker, Ph.D. - qui est affilié à la Wayne State University School of Medicine à Detroit, MI, et est le rédacteur en chef de la revue Cellule souche et développement - commente également les résultats.
Il dit: «Cet article fournit une preuve de concept importante pour combiner la conception expérimentale spatiale et terrestre et informe le développement thérapeutique cardiaque à la fois pour les vols spatiaux et ici sur Terre.»
