L’utilisation d’organismes non modèles dans la recherche médicale est un domaine en pleine expansion qui a déjà eu un impact significatif sur la santé humaine. Les informations obtenues grâce à l’étude des caractéristiques uniques des mammifères sont utilisées pour développer de nouveaux agents thérapeutiques. La capacité remarquable des mammifères à hiberner offre des avantages physiologiques et métaboliques uniques qui sont activement explorés pour des applications potentielles en santé humaine sur Terre. Ces avantages promettent également de réduire bon nombre des risques pour la santé physique et mentale associés aux voyages dans l’espace.
Une caractéristique essentielle de l’hibernation est un état d’économie d’énergie appelé torpeur, qui implique une réduction active et souvent profonde du taux métabolique par rapport à l’homéostasie de base. Les avantages potentiels supplémentaires incluent le maintien de la stabilité musculaire et osseuse malgré une immobilisation prolongée et la protection contre les radiolésions. Malgré ce potentiel remarquable, l’infrastructure spatiale nécessaire à l’étude de la torpeur des rongeurs en laboratoire n’existe pas à l’heure actuelle, et l’hibernation en microgravité n’a jamais été étudiée. Il s’agit d’une lacune majeure dans la compréhension de l’hibernation et de ses applications potentielles pour les vols spatiaux habités.
L’installation STASH disposera également de chambres animales d’une taille pouvant accueillir une variété d’espèces animales hibernantes et non hibernantes, augmentant ainsi son applicabilité à diverses études sur l’ISS en permettant des mesures physiologiques en temps réel. L’installation STASH est développée en collaboration avec BioServe Space Technologies pour être intégrée au Space Automated Biological Laboratory (SABL). Cela permettra des applications pratiques de cette recherche et améliorera notre compréhension de l’hibernation et de la physiologie des mammifères dans l’espace.
Les objectifs à court terme du projet STASH sont de nouvelles recherches sur la science fondamentale de l’hibernation en microgravité, jetant les bases de ses avantages potentiels pour la santé humaine. Il s’agit notamment de déterminer si l’hibernation offre la protection attendue contre la perte de la fonction osseuse et musculaire normale. Les objectifs à moyen terme du projet sont de développer des applications translationnelles de la recherche sur l’hibernation. Celles-ci incluent l’utilisation de STASH à la fois pour tester des molécules bioactives qui imitent les signatures transcriptionnelles de l’hibernation et pour évaluer les méthodes d’induction de torpeur synthétique pour leur capacité à fournir une protection similaire.
En tant qu’objectif à long terme lors d’une mission habitée vers Mars, la torpeur humaine synthétique pourrait agir comme une contre-mesure appropriée qui changerait tout dans l’exploration spatiale, atténuant ou éliminant tous les dangers inclus dans l’acronyme RIDGE de la NASA pour les dangers des voyages dans l’espace : rayonnement cosmique. , isolement et conclusion, distance de la Terre, champs gravitationnels et environnements hostiles/fermés.
La torpeur est un état de torpeur à court terme, accompagné d’un ralentissement du pouls, de la respiration et d’une diminution de la température corporelle, dont la transition et le réveil se produisent assez rapidement. Si vous ramassez soigneusement les animaux, ils risquent de ne pas se réveiller. De nombreux termes liés aux états de métabolisme lent – animation suspendue, torpeur, hibernation, hibernation, torpeur, diapause, stupeur – peuvent être divisés en deux grandes catégories : animation suspendue et hypobiose.
Le mot «anabiose» signifie «retour à la vie», et il s’agit du ralentissement métabolique le plus sévère dont un organisme vivant soit capable. Les meilleures espèces pour survivre à des conditions défavorables et mortelles pour d’autres organismes sont les spores bactériennes et les kystes de protozoaires, ainsi que les tardigrades, célèbres pour leur étonnante vitalité. En état d’animation suspendue, ces minuscules organismes sont capables de résister à un refroidissement extrême jusqu’à -217 degrés Celsius, à une ébullition pendant plusieurs heures, à une irradiation et même à une exposition à l’espace.
Pour les organismes plus complexes, un tel « arrêt complet » du métabolisme est impossible, mais dans la nature, il existe de nombreuses variantes de son ralentissement. L’un d’eux, la torpeur, se produit chez les animaux poïkilothermes (à sang froid, ne maintenant pas une température corporelle constante) – reptiles, amphibiens, poissons, insectes. Durant la torpeur hivernale, leur température corporelle peut descendre en dessous de zéro. Les animaux qui se préparent à geler jusqu’aux os accumulent dans leurs cellules des substances cryoprotectrices, comme le glycérol ou le saccharose, pour les protéger des dommages causés par les cristaux de glace.
Un type particulier de torpeur, décrit en détail pour les insectes – la diapause – peut survenir à n’importe quel stade du développement de l’organisme (ontogenèse), tandis que le développement s’arrête et est reporté à des temps meilleurs. Ces formes et d’autres formes d’activité fonctionnelle réduite, telles que l’hibernation ou l’hypothermie, sont collectivement appelées hypobiose. Cela peut être soit naturel – sous la forme d’un mécanisme adaptatif qui permet au corps de s’adapter aux conditions environnementales changeantes – soit artificiel.
Les animaux homéothermes – à sang chaud – hibernent pour attendre la fin de conditions défavorables. L’hibernation hivernale (hibernation) aide à attendre la fin du froid et du manque de nourriture, et l’hibernation estivale (estivation) aide à attendre la fin de la chaleur et de la sécheresse. En hibernant, les animaux homéothermes perdent en fait la capacité de maintenir leur température corporelle pendant un certain temps, c’est pourquoi ils sont également appelés hétérothermes car parfois ils ont le sang chaud et parfois non.
Pendant l’hibernation, la respiration, le rythme cardiaque et l’activité nerveuse ralentissent et la température corporelle diminue. Certains rongeurs, insectivores, chauves-souris, ours et même oiseaux hibernent. On pensait que les primates n’hibernaient pas jusqu’à ce qu’on découvre en 2004 que le lémurien à grosse queue (Cheirogaleus medius) passe sept mois par an en hibernation, caché dans un creux, pour survivre à la saison chaude à Madagascar.
