La recherche spatiale au Canada : étude de la perte osseuse dans l'espace grâce à eOSTEO

Les astronautes perdent de la masse osseuse lorsqu'ils sont dans l'espace. (Photo : NASA)

Les astronautes perdent de la masse osseuse lorsqu'ils sont dans l'espace. (Photo : NASA)

Lors d'un long séjour dans l'espace, les os s'affaiblissent. « Les cellules osseuses n'étant plus stimulées par le poids corporel commencent à absorber les tissus osseux en libérant des minéraux dans la circulation sanguine. Les os qui supportent habituellement le corps ont des parois plus minces et leur densité est réduite. La perte osseuse est donc plus importante au niveau des jambes et des hanches qu'au niveau des bras. En fait, le seul bras qui ne subit pas cette déperdition osseuse dans l'espace est le Canadarm! », de lancer à la blague Nicole Buckley, directrice des sciences physiques et de la vie à l'Agence spatiale canadienne (ASC).

« Un astronaute qui passe trois mois dans l'espace peut perdre jusqu'à dix pour cent de sa masse osseuse », de dire Lowell Misener, gestionnaire de projet chez Systems Technologies. Il s'agit d'un phénomène qui s'apparente sur Terre à de l'ostéoporose avancée, un problème dont souffrent environ 1,4 million de Canadiens. « Toutefois, en l'absence de pesanteur, la perte osseuse se produit dix fois pus rapidement que sur Terre et, même s'ils sont en bonne santé, les astronautes ne sont pas à l'abri de ce genre de problème. L'espace nous offre des conditions qui accélèrent l'évolution de certaines pathologies osseuses, particulièrement la déperdition osseuse, et cela en favorise l'étude. »

Après un séjour de 90 jours dans l'espace, une portion des tissus osseux perdus ne pourra pas se régénérer une fois l'astronaute de retour sur Terre. « Une mission à destination de Mars pourrait même entraîner de graves fractures chez les astronautes », souligne M. Misener.

L'CSA s'est associée à des partenaires industriels et universitaires dans le but de concevoir, de construire et d'exploiter un laboratoire spatial miniature entièrement automatisé pour l'étude de la perte osseuse dans les conditions uniques qu'offre la microgravité et, plus particulièrement, pour aider les chercheurs à mieux comprendre les processus qui sous-tendent ce phénomène. Le matériel désigné eOSTEO a été mis au point par Millenium Biologix Inc. et Systems Technologies, tandis que Orion Canada a appuyé les préparatifs entourant le lancement. Parmi les partenaires universitaires, on compte l'Université de Toronto et l'Université McGill. Le système eOSTEO reçoit également un appui des Instituts de recherche en santé du Canada.

La mission e-OSTEO utilisera un mini-laboratoire entièrement automatisé afin d'observer la croissance de cellule osseuses en microgravité. (Photo : Agence spatiale canadienne)

La mission e-OSTEO utilisera un mini-laboratoire entièrement automatisé afin d'observer la croissance de cellule osseuses en microgravité. (Photo : Agence spatiale canadienne)

Une expérience spatiale automatisée de conception canadienne

Le système eOSTEO offrira à la communauté internationale des chercheurs des conditions propices à la croissance de cellules osseuses en microgravité. Devant être lancés le 14 septembre 2007, deux systèmes eOSTEO resteront en orbite autour de la Terre pendant 12 jours à bord d'un satellite russe (disponible en anglais seulement). L'un d'eux abrite des expériences canadiennes, tandis que l'autre contient des expériences conçues par des scientifiques européens. Dans l'intervalle, les mêmes expériences sont réalisées au sol de manière à ce que les chercheurs puissent comparer la croissance des cellules osseuses dans l'espace au phénomène qui se produit en présence de pesanteur. Les stations terrestres canadiennes de Saint Hubert, au Québec, et de Saskatoon, en Saskatchewan, seront mises à contribution pour le téléchargement des données provenant du satellite.

Dre Rene Harrison. Photo : Ken Jones, avec la permission de l'Université de Toronto à Scarborough.
Dre Rene Harrison. Photo : Ken Jones, avec la permission de l'Université de Toronto à Scarborough.

Les trois expériences canadiennes visent à déterminer :

  • comment les cellules osseuses réagissent en microgravité à certains signaux qui font augmenter et diminuer l'ossification. Les travaux sont dirigés par Reginald Gorczynski du Réseau universitaire de santé de Toronto (associé à l'Université de Toronto);
  • si la microgravité compromet l'architecture des cellules osseuses. Cette expérience est menée par Rene Harrison de l'Université de Toronto;
  • si une hormone favorisant la formation des os peut, en conditions d'impesanteur, prévenir la mort des cellules intervenant dans l'ossification. Andrew Karaplis de l'Université McGill étudiera le phénomène.

Des travaux internationaux de recherche spatiale ayant des retombées à long terme

Les recherches effectuées sur les causes de la déperdition osseuse dans l'espace pourraient donner lieu à une meilleure compréhension de l'ostéoporose et d'autres maladies sur Terre et faire avancer les travaux pour élaborer des contremesures et peut être même de nouveaux traitements. L'expérience eOSTEO est une version améliorée de l'expérience OSTEO, une étude semblable réalisée en 1998 à bord de la navette spatiale. Des astronautes, y compris John Glenn, l'astronaute chevronné de la NASA, ont exécuté les différentes tâches liées aux expériences. Grâce aux compétences et aux connaissances ainsi acquises, Millenium Biologix et Systems Technologies ont mis au point un système automatisé de génie tissulaire. « L'élaboration de chacun des aspects de ce système de génie tissulaire s'est d'abord appuyée sur OSTEO, mais de façon simplifiée », d'ajouter Lowell Misener.

L'équipe d'eOSTEO

The eOSTEO team