Reportée au mois d’avril de cette année, la mission Artemis II embarquera quatre astronautes à bord d’une capsule exiguë de environ 9m3, Orion. Si ceux vivant et travaillant à bord de la Station Spatiale Internationale (ISS) bénéficient encore de la protection de la magnétosphère terrestre, les pionniers d’Artemis II devront s’en affranchir, puisqu’ils orbiteront pendant 10 jours à 400 000 km du plancher des vaches. Un environnement hostile, qui, pour la première fois depuis plus de 50 ans, accueillera de nouveau ces aventuriers, qui seront bombardés de rayonnements cosmiques et de particules solaires.
Pour anticiper l’impact de ce périple sur la santé des voyageurs, la NASA a préparé une expérience baptisée AVATAR (A Virtual Astronaut Tissue Analog Response). Ainsi, la capsule Orion embarquera des « organes sur puce » (organ-chips) contenant les cellules souches des astronautes eux-mêmes, pour observer en temps réel les dégâts cellulaires provoqués par l’environnement spatial sans mettre leur vie en péril. Comme l’explique Nicky Fox, administratrice associée à la NASA : « Chaque puce tissulaire est un minuscule échantillon créé de manière unique pour examiner comment les effets de l’espace lointain agissent sur chaque explorateur avant d’y aller ». Mieux vaut prévenir que guérir !
Des organes miniatures dans une clé USB
Puisqu’il ne faut pas emporter trop de poids lorsqu’on quitte l’atmosphère terrestre, la NASA a décidé de reproduire ces mini-organes dans de petits dispositifs microphysiologiques de la taille d’une simple clé USB (voir photo ci-dessous). Conçus par l’entreprise Emulate, Inc., ces puces mimeront l’architecture et les fonctions organiques de l’équipage. Pour le moment, il ne s’agit pas de reproduire un organe au complet, mais de se focaliser sur le centre névralgique de notre survie : la moelle osseuse.
Pourquoi cette substance en particulier ? Car c’est elle qui fabrique nos globules rouges et nos cellules immunitaires ; ses cellules se divisent à un rythme effréné, ce qui en fait la cible la plus fragile face aux particules du rayonnement cosmique.
Pour recréer cet écosystème complexe dans quelques centimètres de polymère, les scientifiques ont purifié des cellules souches issues du sang des astronautes d’Artemis II à l’aide de billes magnétiques, avant de les injecter dans les micro-canaux de la puce. À l’intérieur, un flux de nutriments simule la circulation sanguine, permettant aux cellules de se comporter exactement comme si elles étaient encore dans le corps des pilotes.
Fixées à l’intérieur de l’habitacle, ces puces seront logées dans un boîtier automatisé ultra-perfectionné développé par Space Tango (voir photo ci-dessous). Ce mini-laboratoire autonome, alimenté par batterie, veillera sur les cellules 24h/24, leur fournissant nutriments et une température stable. En voyageant côte à côte avec les astronautes, ces avatars subiront exactement le même stress radiatif et les mêmes effets de la microgravité.
L’intérêt de garder ces avatars à l’intérieur de la cabine, aux côtés de l’équipage, est de disposer de témoins biologiques sacrifiables. Une fois la capsule Orion récupérée dans l’Océan Pacifique, les puces seront envoyées en laboratoire pour un séquençage d’ARN. Cette technique de pointe permettra de mesurer comment des milliers de gènes ont changé de comportement sous l’influence du voyage. En comparant les dégâts subis par les puces à ceux (plus superficiels) observés sur les astronautes, la NASA pourra créer un modèle prédictif de la réponse biologique individuelle face aux agressions extrêmes de l’espace.
Pour Lisa Carnell, directrice de la division des sciences biologiques à la NASA, cela permettra également de fournir aux astronautes un suivi de santé personnalisé : « Il sera essentiel de comprendre s’il existe des besoins de santé uniques et spécifiques à chaque astronaute, afin que nous puissions envoyer les fournitures appropriées avec eux », explique-t-elle.
Vers l’infini et au-delà !
Ce modèle sera un outil indispensable avant d’envisager l’autre grand saut dans l’espace, encore plus lointain : le voyage vers Mars. Sur un trajet de plusieurs mois vers la Planète Rouge, l’accès aux soins sera quasi nul. Ainsi, savoir à l’avance comment le système immunitaire de l’astronaute X ou Y va réagir permettra de concevoir une pharmacie personnalisée, adaptée au profil génétique de chaque explorateur.
Cette technologie d’organes sur puce étant déjà utilisée sur Terre, notamment en oncologie pour prédire si un patient supportera sa chimio, elle change ici de dimension. En forçant ces puces à survivre six mois dans des conditions extrêmes, la NASA booste une innovation qui nous servira à tous.
L’expérience AVATAR revêt donc une double utilité, dressant un pont entre l’astrophysique et l’oncologie ; c’est tout à fait logique. Nombre d’innovations communes aujourd’hui sont directement issues de la R&D spatiale : capteurs photo de votre smartphone (CMOS), GPS, couvertures de survie, nourriture lyophilisée… L’espace, avec le domaine militaire, est certainement le banc d’essai le plus exigeant pour concevoir et mettre à l’épreuve des technologies. Il est fort probable qu’AVATAR, à l’avenir, devienne aussi indispensable à nos oncologues que le GPS l’est aujourd’hui à nos déplacements quotidiens. Enfin, ne nous emballons pas trop, il est tout aussi probable que l’expérience se heurte à la dure réalité du vide spatial et ne livre pas les résultats escomptés dès ce premier essai. Mais même dans ce cas, rien n’est perdu et la NASA retiendra la leçon pour ses prochaines missions du programme Artemis !
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