Astronautes jumeaux : Pas de changements épigénétiques notables lors du voyage dans l’espace

Scott Kelly, un astronaute, a passé 1 an dans l’espace tandis que son frère jumeau est resté sur Terre. Il n’y a pas de changements notables sur l’ADN entre les deux.


Scott Kelly effectuant la batterie de tests de cognition à bord de la Station spatiale internationale - Crédit : NASA
Scott Kelly effectuant la batterie de tests de cognition à bord de la Station spatiale internationale - Crédit : NASA

Dans une étude marquante, un groupe de scientifiques américains de Johns Hopkins, de l’Université de Stanford et d’autres institutions n’a révélé aucune différence majeure durable entre les épigénomes de l’ , qui a passé un an dans l’espace à bord de la , et son frère jumeau, Mark, qui est resté sur Terre.

Des astronautes jumeaux pour tester le danger des vols spatiaux

Les résultats ne sont pas clairs concernant cette étude sur les dangers des voyages spatiaux sur le génome d’une personne selon les scientifiques, mais la recherche sur de nouveaux astronautes dans l’espace pourrait éventuellement aider les scientifiques à prévoir les types de risques médicaux auxquels ils pourraient être exposés lors de longs voyages dans l’espace. On peut citer une gravité moindre que sur Terre, l’exposition aux rayons ultraviolets nocifs et autres risques pour la santé.

C’est le début de la génomique humaine dans l’espace selon Andrew Feinberg, M.D., professeur distingué de médecine, de génie biomédical et de santé mentale à l’Université Johns Hopkins de Bloomberg. Nous avons mis au point les méthodes permettant de réaliser ce type d’études en génomique humaine et nous devrions en faire plus pour tirer des conclusions sur ce qui se passe pour les humains dans l’espace.

Les changements épigénétiques

Les changements épigénétiques impliquent des modifications chimiques à l’ADN qui peuvent influencer l’activité des gènes, mais ces changements n’affectent pas le sous-jacent. Les changements affectent quand et comment un gène est lu ou exprimé pour ses instructions codant pour la protéine. Lorsque des changements épigénétiques se produisent au mauvais moment ou à un mauvais endroit, le processus peut également activer ou désactiver les gènes au mauvais moment et au mauvais endroit.

Astronautes  jumeaux - Andrew Feinberg et Lindsay Rizzardi testent les procédures de purification des échantillons de sang dans l'avion en microgravité de la NASA, appelé "Vomit Comet" - Crédit : Johns Hopkins Medicine

Andrew Feinberg et Lindsay Rizzardi testent les procédures de purification des échantillons de sang dans l’avion en microgravité de la NASA, appelé « Vomit Comet » – Crédit : Johns Hopkins Medicine

Les scientifiques ont longtemps surveillé et étudié les effets physiologiques des voyages dans l’espace sur les astronautes. Cependant, la plupart de ces astronautes effectuent des missions spatiales de six mois ou moins et non les missions plus longues nécessaires pour se rendre sur Mars ou ailleurs.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre l’impact des longues missions de sur le corps humain, qui sont davantage exposées aux radiations, à un régime alimentaire restreint, à moins d’activité physique, à une gravité réduite et à des cycles de sommeil perturbés.

Les avantages et inconvénients de l’étude sur des jumeaux

Feinberg note qu’étudier des jumeaux identiques, qui, par nature, ont le même matériel génétique, constituait une occasion importante et rare de comparer les changements physiologiques et génomiques lorsqu’un jumeau partait dans l’espace et l’autre restait sur Terre. Cependant, comme nous n’avons que deux personnes dans notre étude, nous ne pouvons pas dire que ces changements sont dus au voyage spatial selon Feinberg. Nous avons besoin de plus d’études sur les astronautes pour tirer de telles conclusions.

Pour l’étude, publiée dans Science, les scientifiques ont recueilli des échantillons de sang, des données physiologiques et des mesures cognitives auprès de Scott et Mark Kelly à divers moments au cours de 27 mois avant, pendant et après la mission spatiale d’un an de Scott.

Les échantillons de Scott pendant le vol ont été recueillis sur la station spatiale lorsque des expéditions en provenance de la Terre sont arrivées sur une fusée Soyouz et, le même jour, ont été réexpédiés sur Terre afin que les échantillons puissent être traités dans les 48 heures.

Pas de changements majeurs sur l’ADN des astronautes jumeaux

Plus précisément, Feinberg et son équipe ont examiné deux types de globules blancs (CD4+ et +) isolés du sang de Mark et Scott. Ils se sont concentrés sur les marques épigénétiques consistant en des modifications chimiques appelées groupes méthyle, qui sont ajoutées à l’ADN au cours d’un processus appelé .

Astronautes jumeaux  - Scott Kelly, un astronaute, a passé 1 an dans l'espace tandis que son frère jumeau est resté sur Terre. Il n'y a pas de changements notables sur l'ADN entre les deux.

Scott et Mark Kelly

Dans l’ensemble, ils ont constaté que le nombre de changements épigénétiques dans l’ADN de Mark, lié à la Terre, était à peu près égal à celui de son jumeau dans l’espace. La méthylation globale entre les jumeaux était inférieure à 5 % pendant la mission. La différence la plus importante a eu lieu neuf mois après le début de la mission lorsque 79 % de l’ADN de Scott était méthylé contre 83% de celui de Mark.

Une augmentation de la réponse immunitaire chez l’astronaute

Les emplacements des changements de méthylation dans le génome étaient différents pour chaque jumeau. Par exemple, les scientifiques ont découvert des changements de méthylation à proximité de gènes impliqués dans les réponses du système immunitaire chez Scott pendant son séjour dans l’espace, mais pas chez Mark. C’est en corrélation avec les données d’autres chercheurs participant à la présente étude qui ont trouvé des augmentations de certains marqueurs biochimiques associés à l’inflammation chez Scott, mais pas chez Mark.

Il était encourageant de constater qu’il n’y avait pas de perturbation massive de l’épigénome chez Mark ou Scott selon Rizzardi. Cependant, avec seulement deux personnes dans l’étude, nous sommes limités dans les conclusions que nous pouvons tirer sur l’effet du voyage dans l’espace sur le génome. Mais les résultats nous donnent des indices sur ce que nous devrions examiner de plus près dans les futures études sur les astronautes.

Des modifications qui reviennent à la normale, de retour sur terre

Dans la présente étude, les échantillons biologiques de Scott ont été renvoyés sur Terre immédiatement, mais à l’avenir, les astronautes pourraient devoir traiter et stocker des échantillons dans l’engin spatial. Feinberg, Rizzardi et le scientifique de la NASA Brian Crucian ont élaboré des instructions détaillées pour la réalisation d’expériences complexes en microgravité.

Feinberg et Rizzardi ont voyagé pendant une semaine à bord du Vomit Comet, un avion qui simule l’apesanteur, afin de tester leurs protocoles afin de relever le défi de la collecte, de la purification et de la conservation des échantillons de sang à bord de la station spatiale.

Parmi les études menées par des scientifiques de l’Université de Stanford, de l’Université d’État du Colorado, de l’Université Cornell et d’autres, on a des les résultats notables concernant l’allongement des télomères de Scott et les embouts protecteurs des chromosomes. L’allongement des télomères, comme indiqué précédemment, est revenu à la normale lorsque Scott est revenu sur Terre.

Changement sur le globe oculaire, affectant l’acuité visuelle

En outre, plus de 90 % des gènes qui ont modifié les niveaux d’activité pendant le vol de Scott sont revenus à la normale six mois après le vol. Cependant, note Feinberg, ces changements ne sont pas une indication du vol spatial, ils ne diffèrent pas non plus de ce qui pourrait se produire normalement.

Les scientifiques ont également découvert que la forme du globe oculaire de Scott changeait au cours du vol, notamment un nerf rétinien plus épais et des plis dans la couche de la choroïde qui entoure l’oeil. Ces changements affectent généralement l’acuité visuelle et, selon Feinberg, se sont produits chez d’autres astronautes masculins, mais pas chez les femmes.

Les scientifiques ont également observé des changements cognitifs et une augmentation du niveau de stress chez Scott pendant le vol, qui, encore une fois, peuvent ne pas être attribués au vol spatial.

Selon Feinberg, cette étude jette les bases pour prédire les fonctions génétiques et physiologiques d’un astronaute au cours d’une mission à long terme. Si nous savons à quoi nous attendre, nous pouvons anticiper les problèmes de santé que les astronautes peuvent rencontrer et veiller à ce que les médicaments et autres remèdes soient efficaces lors d’une mission.

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Houssen Moshinaly

Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009 et vulgarisateur scientifique.

Je m'intéresse à tous les sujets scientifiques allant de l'Archéologie à la Zoologie. Je ne suis pas un expert, mais j'essaie d'apporter mes avis éclairés sur de nombreux sujets scientifiques.

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