Une nouvelle étude publiée dans un Nature Partner Journal, npj Microgravité, découvre qu’un composé artificiel administré à des souris à bord de la Station spatiale internationale (ISS) a largement évité la perte osseuse associée au temps passé dans l’espace. L’étude, dirigée par une équipe transdisciplinaire de professeurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et du Forsyth Institute de Cambridge, Massachusetts, met en évidence une thérapie prometteuse pour atténuer la perte osseuse extrême due aux voyages spatiaux de longue durée ainsi que la dégénérescence musculo-squelettique. sur Terre.
La perte osseuse induite par la microgravité constitue depuis longtemps une préoccupation majeure pour les missions spatiales à long terme. La diminution de la charge mécanique due à la microgravité induit une perte osseuse 12 fois supérieure à celle observée sur Terre. Les astronautes en orbite terrestre basse peuvent subir une perte osseuse allant jusqu’à 1 % par mois, mettant en danger la santé du squelette des astronautes et augmentant le risque de fractures lors de vols spatiaux de longue durée et plus tard dans la vie.
La stratégie actuelle d’atténuation de la perte osseuse repose sur la charge mécanique induite par l’exercice pour favoriser la formation osseuse, mais elle est loin d’être parfaite pour les membres d’équipage passant jusqu’à six mois en microgravité. L’exercice n’empêche pas toujours la perte osseuse, prend un temps précieux pour l’équipage et peut être contre-indiqué pour certains types de blessures. La nouvelle étude dirigée par Chia Soo, MD, vice-présidente de la recherche à la Division de chirurgie plastique et reconstructive, professeur aux départements de chirurgie et de chirurgie orthopédique de la faculté de médecine David Geffen de l’UCLA, a étudié si l’administration systémique de la molécule de type NELL-1 (NELL-1) peut réduire la perte osseuse induite par la microgravité. Découvert par Kang Ting, DMD, DMSc au Forsyth Institute, NELL-1 est crucial pour le développement osseux et le maintien de la densité osseuse. Le professeur Ting a également dirigé de nombreuses études démontrant que l’administration locale de NELL-1 peut régénérer les tissus musculo-squelettiques tels que les os et le cartilage.
La livraison systémique de NELL-1 à bord de l’ISS nécessite que l’équipe minimise le nombre d’injections. Ben Wu, DDS, PhD et Yulong Zhang, PhD de l’Institut Forsyth ont amélioré le potentiel thérapeutique de NELL-1 en prolongeant la demi-vie de la molécule de 5,5 heures à 15,5 heures sans perte de bioactivité, et en bioconjugué un bisphosphonate inerte (BP) pour créer un » molécule intelligente » BP-NELL-PEG qui cible plus spécifiquement les tissus osseux sans les effets délétères courants de la BP.
La molécule modifiée a ensuite été évaluée de manière approfondie par les équipes Soo et Ting pour déterminer l’efficacité et la sécurité du BP-NELL-PEG sur terre. Ils ont constaté que BP-NELL-PEG affichait une spécificité supérieure pour le tissu osseux sans provoquer d’effets indésirables observables.
Pour vérifier l’applicabilité pratique du BP-NELL-PEG dans des conditions spatiales réelles, les chercheurs ont travaillé avec le Center for the Advancement of Science in Space (CASIS) et la National Aeronautics and Space Administration (NASA) Ames pour préparer en profondeur le SpaceX CRS-11. mission vers l’ISS, où les astronautes Peggy Whitson, PhD et Jack D. Fisher, MS ont réalisé les études. La moitié des souris de l’ISS ont été exposées à la microgravité (« TERM Flight ») pendant une longue période de 9 semaines pour simuler les défis d’un voyage spatial de longue durée, tandis que les souris restantes ont été ramenées sur Terre 4,5 semaines après le lancement, pour le tout premier retour d’animaux vivants (« LAR Flight ») de souris dans l’histoire des États-Unis. Les groupes TERM et LAR Flight ont été traités avec un contrôle BP-NELL-PEG ou une solution saline tamponnée au phosphate (PBS). Une cohorte équivalente de souris est restée au Kennedy Space Center et a été traitée de la même manière avec BP-NELL-PEG ou PBS pour servir de contrôles normaux de la gravité terrestre (« Sol »).
Les souris volantes et terrestres traitées avec BP-NELL-PEG ont présenté une augmentation significative de la formation osseuse. Les souris traitées dans l’espace et sur Terre n’ont présenté aucun effet néfaste apparent sur la santé.
« Nos résultats sont extrêmement prometteurs pour l’avenir de l’exploration spatiale, en particulier pour les missions impliquant des séjours prolongés en microgravité », a déclaré l’auteur correspondant principal Chia Soo. « Si des études humaines confirment cela, BP-NELL-PEG pourrait être un outil prometteur pour lutter contre la perte osseuse et la détérioration musculo-squelettique, en particulier lorsque l’entraînement en résistance conventionnel n’est pas réalisable en raison de blessures ou d’autres facteurs incapacitants », a déclaré le co-co-chercheur principal. , Kang Ting.
« Cette stratégie de bio-ingénierie peut également avoir des avantages importants sur Terre, offrant une thérapie potentielle pour les patients souffrant d’ostéoporose extrême et d’autres affections osseuses », a déclaré Ben Wu, co-co-chercheur principal.
« Dans la prochaine étape, le scientifique du projet UCLA, Pin Ha, MD, DDS, MS, supervise l’analyse des données de retour d’animaux vivants. Nous espérons que cela fournira un aperçu de la manière d’aider les futurs astronautes à se remettre de missions spatiales de plus longue durée. » dit Chia Soo.
La recherche est soutenue par des subventions de CASIS et des National Institutes of Health. Un financement et un soutien supplémentaires sont fournis par la division de chirurgie plastique et reconstructive de l’UCLA, le département de chirurgie de l’UCLA, le département de chirurgie orthopédique de l’UCLA et le centre de recherche de l’hôpital orthopédique de l’UCLA, la Fondation de l’Association américaine des orthodontistes et la Fondation internationale d’orthodontie. Pin Ha et Yulong Zhang, ainsi que le professeur agrégé Jin Hee Kwak, DDS, sont les co-premiers auteurs et ont contribué à parts égales à ce projet.
