Les bienfaits de la Station spatiale internationale pour l'humanité

Rôle de la Station spatiale internationale dans la mise au point des vaccins

Vous est-il déjà arrivé de souffrir d'une intoxication alimentaire si terrible que vous vous êtes demandé comment il est possible que personne n'ait encore trouvé un traitement efficace ou un moyen de prévention infaillible contre cette maladie? Il se peut bien que vous ou une personne de votre entourage ayez été atteint d'une infection à staphylocoque si agressive qu'elle résiste à presque tous les antibiotiques utilisés par la profession médicale. La mise au point de vaccins contre différents agents pathogènes a eu un impact sur la santé mondiale qu'il était impossible de prévoir aussi récemment qu'au début du XXe siècle, et il existe encore de nombreux agents pathogènes contre lesquels nous devons nous protéger. L'essor de la mise au point des vaccins est favorisé par les conditions de microgravité à bord de la Station spatiale internationale.

Les chercheurs Timothy Hammond, Ph. D. , au Centre médical Durham pour les anciens combattants (ou Durham Veterans Affairs Medical Center), et Cheryl Nickerson, Ph. D., à l'Université d'État de l'Arizona, ont tous deux mené des expériences en vol utilisant la microgravité dans le but de découvrir des agents thérapeutiques ou des vaccins contre la bactérie Salmonella. La salmonellose est l'une des formes les plus courantes d'intoxication alimentaire aux États-Unis. À l'échelle mondiale, la diarrhée due à Salmonella demeure une des trois principales causes de mortalité infantile. La découverte d'un vaccin pourrait donc entraîner une amélioration spectaculaire de la santé dans les pays en développement. Il a été établi que l'environnement spatial induit des changements majeurs dans les cellules microbiennes qui sont directement mises en cause dans les maladies infectieuses; il provoque notamment des altérations des taux de croissance microbienne, une résistance aux antibiotiques, l'invasion microbienne des tissus hôtes, l'augmentation de la virulence (capacité relative d'un microbe de causer la maladie) ainsi que des changements génétiques chez le microorganisme. Globalement, ces travaux ont révélé que la microgravité augmente la virulence de ce microorganisme. Les cibles identifiées à partir de chacune de ces altérations induites par la microgravité pourraient être l'occasion de développer des agents thérapeutiques nouveaux et améliorés, y compris des vaccins, ainsi que des agents biologiques et pharmaceutiques visant expressément à éradiquer cet agent pathogène.

Les premiers travaux qui ont jeté les bases de la mise au point de vaccins dans des conditions de microgravité ont débuté en 1998. À l'époque, Cheryl Nickerson a reçu du financement de la NASA pour tenter de comprendre comment les bactéries Salmonella réagissent à des conditions de microgravité. Cette étude a été la première des nombreuses études qui ont été réalisées par cette équipe sur les bactéries Salmonella cultivées dans un milieu de microgravité absolue ou dans des conditions de microgravité analogues, au sol.

Les expériences suivantes menées à bord de vols de la navette spatiale ont porté sur la virulence du Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM) ainsi que d'autres microbes. SARM est un staphylocoque résistant à certains antibiotiques de types bêta lactamines, notamment la méthicilline, la pénicilline et l'amoxicilline. Les infections graves ou potentiellement mortelles à SARM touchent plus souvent les patients en milieux de soins de santé. SARM est particulièrement préoccupant dans les hôpitaux, où les patients qui présentent des plaies ouvertes, dont le système immunitaire est affaibli ou qui sont porteurs de dispositifs invasifs sont plus à risque d'infection que la population générale.

Les études dans l'espace portant sur Salmonella et sur SARM sont réalisées dans le cadre du programme National Laboratory Pathfinderdes États-Unis; elles visent à faire la démonstration de l'utilisation de la station spatiale comme plateforme de recherche pour des activités commerciales de recherche et développement. Cette approche « pionnière » de la recherche fait appel à une gamme d'expériences en vol pour identifier les composantes des microorganismes qui contribuent à accroître la virulence dans l'espace, puis elle applique les données ainsi obtenues à la détermination de cibles pour les agents thérapeutiques antimicrobiens, y compris les vaccins. La découverte des facteurs responsables de la croissance et de la virulence des bactéries contribuera à la mise au point de nouveaux traitements, notamment de vaccins. En fait, la recherche sur Salmonella réalisée dans l'espace par la société commerciale Astrogenetix a conduit à la découverte d'un vaccin candidat contre cet agent pathogène. Les étapes de la planification ont été amorcées en vue de l'examen et du développement commercial de ce vaccin.

Plus récemment, deux équipes de l'Université d'État de l'Arizona, dirigées par Cherryl Nickerson et Roy Curtiss III, Ph. D., ont collaboré à la préparation de vaccins qui ont été envoyés à la station spatiale au cours de la mission STS-135. Cette étude vise à améliorer les vaccins existants contre Streptococcus pneumoniae – bactérie qui provoque des maladies potentiellement mortelles, comme la pneumonie, la méningite et la bactériémie. Ce microorganisme est responsable de plus de 10 millions de décès annuellement; il est particulièrement dangereux chez les nouveau-nés et les personnes âgées, dont la réponse aux vaccins antipneumococcinques actuels habituellement administrés par injection est plus faible. Un vaccin contenant une souche de Salmonella recombinante atténuée (RASV pour Recombinant Attenuated Salmonella Vaccine), administré par voie orale, fait actuellement l'objet d'essais cliniques. Les équipes de chercheurs de l'Université d'État de l'Arizona s'emploient actuellement à accroître l'efficacité de ce vaccin antipneumococcique en optimisant sa capacité d'induire une réponse immunitaire protectrice. « Nous avons la possibilité d'utiliser le vol spatial comme une plateforme unique de recherche et de développement de nouvelles applications, qui pourraient éventuellement aider à combattre une maladie dévastatrice à l'échelle mondiale », affirme Cherryl Nickerson. Les échantillons envoyés à la station spatiale étaient une souche génétiquement modifiée de Salmonella, qui est porteuse d'un antigène protecteur contre la bactérie Streptococcus pneumoniae. Les cibles moléculaires identifiées grâce à ces travaux pourraient déboucher sur la mise au point de nouveaux vaccins antipneumococciques de type RASV et sur l'amélioration des vaccins existants afin de prévenir la maladie dans la population générale. En outre, comme il est possible de produire des vaccins de type RASV contre un vaste éventail d'agents pathogènes touchant les humains, le résultat de cette étude pourrait influer sur le développement de vaccins contre de nombreuses autres maladies, en plus de la pneumonie.

Ces travaux de recherche effectués dans l'espace montrent que la Station spatiale internationale, utilisée comme laboratoire national, est une ressource précieuse qui peut servir les intérêts des humains sur Terre. La découverte de cibles thérapeutiques pour les infections à SARM et à Salmonella est un exemple des efforts qui sont déployés pour mettre à profit les nouvelles conditions de microgravité dans le but de mettre au point de nouveaux agents thérapeutiques. À mesure que le programme de la station spatiale internationale (ISS) approchera de son terme, on observera une augmentation des possibilités d'utilisation du laboratoire national de l'ISS comme plateforme pour la découverte de médicaments. Globalement, ces résultats ne représentent qu'une fraction des innombrables possibilités de découvertes futures liées à la microgravité. Les scientifiques qui participent à ces études prévoient la réalisation d'une série continue d'expériences à la station spatiale; cet accès direct contribuera à accélérer les progrès dans la mise au point de plusieurs vaccins différents qui pourraient sauver des vies.

L'astronaute John Phillips

L'astronaute John Phillips, spécialiste de mission pour STS-119 (Système de transport spatial), amorce l'expérience sur SARM (Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline) sur le pont intermédiaire de la navette spatiale Discovery. (Source : NASA)

Cheryl Nickerson

Cheryl Nickerson de l'Institut de biodesign à l'Université d'État de l'Arizona (Source : Nick Meek)

salmonelle envahissant des cellules humaines cultivées

Un exemple de salmonelle envahissant des cellules humaines cultivées. (Source : Rocky Mountain Laboratories, NIAID (National Institute of Allergy and Infectious Diseases), NIH (National Institutes of Health))

Tara Ruttley, Ph. D.
Scientifique associée, Programme de l'ISS
NASA