Les bienfaits de la Station spatiale internationale pour l'humanité

Détection précoce des changements immunitaires afin de prévenir les lésions douloureuses du zona chez les astronautes et chez les patients sur Terre

(Adapté d'un article original publié dans NASA Technology Innovation Vol. 15; 3, 2010; NP-2010-06-658-HQ)

Le stress physiologique, émotionnel et psychologique associé au vol dans l'espace peut entraîner une baisse de l'immunité, se traduisant par une réactivation du virus responsable du zona, maladie caractérisée par des lésions cutanées douloureuses. La NASA a mis au point une technologie qui permet de détecter les changements immunitaires suffisamment tôt pour pouvoir amorcer un traitement avant l'apparition des lésions douloureuses, aussi bien chez les astronautes que les patients sur Terre. La détection et le traitement précoces permettront de réduire la durée de la maladie et ses répercussions à long terme.

Il est difficile de sélectionner un ou plusieurs biomarqueurs ou indicateurs de l'immunité chez les personnes en bonne santé, toutefois, les herpèsvirus sont devenus des outils utiles dans la détection précoce des altérations du système immunitaire, et on le doit en bonne partie aux expériences réalisées chez les astronautes. Huit herpèsvirus peuvent être présents dans l'organisme humain, et la plupart des gens sont infectés par un ou plusieurs d'entre eux. Les herpèsvirus peuvent provoquer des maladies courantes telles que les « boutons de fièvre » (virus herpès simplex ou HSV), une mononucléose infectieuse (virus Epstein-Barr ou EBV), la varicelle et le zona (virus varicelle-zona ou VZV). Chez les personnes immunodéprimées, les herpèsvirus peuvent provoquer plusieurs types de cancer, comme le carcinome, le syndrome lymphoprolifératif, etc.

Selon les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies, un million de cas de zona sont recensés annuellement aux États-Unis, et 100 000 à 200 000 d'entre eux développent ensuite une affection particulièrement douloureuse et parfois débilitante appelée « algies postzostériennes », qui peut persister pendant des mois, voire des années. À l'instar du VZV, les sept autres herpèsvirus existent également à l'état inactif dans différents tissus de l'organisme, et ils peuvent aussi être réactivés et provoquer une maladie durant les périodes de déficit immunitaire.

L'âge est la principale cause de l'affaiblissement du système immunitaire, mais le stress chronique peut également entraîner une diminution de l'immunité et une augmentation du risque de maladies secondaires, comme le zona dû au VZV. La chimiothérapie, les greffes d'organes et les maladies infectieuses, notamment l'infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), entraînent aussi un déficit immunitaire. La réactivation virale est donc considérée comme un indicateur important des changements immunitaires cliniquement pertinents. Des études ont révélé que chez des sujets immunodéprimés, le taux d'excrétion de l'(EBV) dans la salive était 90 fois plus élevé que chez des personnes en bonne santé.

Les herpèsvirus sont déjà présents chez les astronautes, comme chez au moins 95 % de l'ensemble de la population adulte dans le monde entier. C'est pourquoi la mesure de la présence de l'herpèsvirus dans les liquides organiques des astronautes constitue un biomarqueur précieux de l'immunité. Il est généralement admis que les divers facteurs de stress associés aux vols dans l'espace sont responsables de la diminution observée de l'immunité. Au Centre spatial Johnson de la NASA, les chercheurs ont constaté que quatre herpèsvirus touchant les humains sont réactivés et peuvent être détectés dans les liquides organiques en réaction au vol spatial. En raison de la baisse de l'immunité cellulaire, les virus peuvent sortir de leur état latent et devenir des agents infectieux actifs. Les virus se multiplient et sont excrétés dans la salive, l'urine ou le sang, où ils peuvent être détectés et quantifiés à l'aide d'une réaction de polymérisation en chaîne (PCR) pour chaque virus. L'épreuve PCR permet de détecter l'ADN viral avec une grande sensibilité et une spécificité élevée; l'utilisateur peut ainsi répliquer sélectivement des séquences d'ADN virales. La découverte de la présence du VZV dans la salive des astronautes a été le premier indice d'une réactivation du virus et de son excrétion chez des personnes asymptomatiques. On a constaté, par la suite, que le VZV présent dans la salive des astronautes était intact et infectieux, et qu'il pouvait par conséquent entraîner un risque de maladie chez des sujets non infectés.

On a également eu recours à la méthode PCR pour étudier le zona provoqué par le VZV chez des patients de la population générale. Dans cette étude, qui a misé à la fois sur l'expérience des médecins du Health Science Center de l'Université du Texas, à Houston, et des scientifiques du Centre spatial Johnson, le VZV était présent dans la salive chez les 54 patients atteints de zona le jour où le traitement a été amorcé. Le traitement antiviral a entraîné une atténuation de la douleur et des lésions cutanées, accompagnée d'une baisse des taux de VZV. Le plus petit nombre de copies du VZV chez les patients atteints de zona recoupait la limite supérieure des taux de VZV mesurés chez les astronautes, ce qui donne à penser qu'il existe un risque potentiel de zona dû à une réactivation du VZV dans l'espace.

Cette technique de détection a été utilisée pour faciliter le diagnostic précoce du zona chez un patient âgé de 21 ans, ce qui a permis une intervention médicale rapide. On a ainsi pu prévenir la formation des lésions cutanées et réduire la durée de la douleur associée à la forme aigüe de la maladie. Dans une autre étude de la NASA, la technique de PCRutilisée dans l'espace a permis de détecter le VZV dans le sérum et les cellules mononuclées du sang périphérique chez la totalité des 25 patients atteints de zona. Pour la première fois, la preuve a été faite que la virémie (présence du virus dans le sang) est une manifestation courante du zona. L'épreuve de PCR nécessite toutefois de l'équipement volumineux et complexe, peu adapté à un vol spatial.

Afin de surmonter cet obstacle et d'examiner la réactivation virale chez les membres d'équipage, la NASA a mis au point une méthode rapide de détection du VZV dans les liquides organiques, et une demande de brevet est en attente à ce sujet. Cette nouvelle méthode nécessite un petit échantillon de salive, qui est mélangé à des réactifs spéciaux produisant une coloration rouge lorsque le VZV est présent. Cette technique facilite la détection précoce du virus, avant l'apparition des lésions cutanées, ce qui permet d'administrer sans tarder un traitement antiviral et, ainsi, de limiter les lésions nerveuses et de prévenir les manifestations aigües de la maladie. On s'attend à ce que l'intervention rapide prévienne les algies postzostériennes. L'appareil a été conçu de façon à pouvoir être utilisé dans le cabinet d'un médecin ou dans un engin spatial. On peut le modifier facilement pour permettre la détection d'autres virus dans la salive, les urines, le sang ou le liquide céphalorachidien. C'est une réaction anticorps antigène qui assure la sensibilité et la spécificité de cette méthode.

Dans une autre étude collaborative, la NASA et le Centre des sciences de la santé de l'Université du Colorado (Denver) ont mis au point un outil de prélèvement pour l'évaluation des hormones du stress dans la salive pendant les missions de navettes spatiales. Des échantillons de salive sont recueillis sur des bandelettes individuelles de papier filtre et séchés. Les échantillons séchés demeurent stables à la température ambiante pendant une période pouvant atteindre six mois; on peut ainsi les analyser après le retour sur Terre. L'analyse permet de mesurer les taux de cortisol et de déhydroépiandrostérone (DHEA), deux hormones importantes associées au stress et à la régulation du système immunitaire. Le papier filtre peut également servir à détecter les protéines et autres molécules d'intérêt dans la salive. Des carnets de ces papiers filtres sont maintenant utilisés dans les laboratoires universitaires et gouvernementaux pour le prélèvement de salive à distance.

Ces études font ressortir l'intérêt potentiel de mettre à la disposition du grand public une technologie qui pourrait prévenir une affection douloureuse et débilitante chez environ un million de personnes chaque année, aux États-Unis seulement.

virus

Satish K. Mehta, Ph. D.
Services-conseils
Centre spatial Johnson de la NASA
Duane L. Pierson, Ph. D.
Centre spatial Johnson de la NASA
C. Mark Ott, Ph. D.
Centre spatial Johnson de la NASA

Les auteurs sont affiliés à la Division des facteurs d'habitabilité et environnementaux (ou Habitability and Environmental Factors Division) au Centre spatial Johnson de la NASA. Satish K. Mehta, Ph. D., est un scientifique principal; C. Mark Ott, Ph. D., est un microbiologiste principal et Duane L. Pierson, Ph. D., est le microbiologiste en chef.