La microgravité dans l’espace peut altérer les cellules humaines. Nous savons maintenant comment
Les scientifiques ont découvert comment les cellules vivantes peuvent réagir et s’adapter à la quasi-apesanteur vécue dans l’espace. Cette découverte pourrait aider à protéger les astronautes des risques sanitaires néfastes associés aux missions spatiales à long terme.
Bien que l’espace ne soit pas complètement exempt de l’effet de la gravité, en particulier immédiatement autour de la Terre, cette force fondamentale est beaucoup plus faible en orbite qu’à la surface de notre planète. Par exemple, l’effet de la gravité à la Station spatiale internationale (ISS), à seulement 354 km au-dessus de la surface de la Terre, est 90 % plus faible que sur la terre ferme. Cette gravité limitée est qualifiée de « microgravité » et est connue pour déclencher certaines réactions de stress dans les cellules des êtres vivants.
Des chercheurs, dont Rita Miller, professeur de biochimie et de biologie moléculaire à l’Oklahoma State University à Stillwater, ont découvert qu’un modificateur de protéine appelé « petit modificateur de type ubiquitine » ou « SUMO » peut aider les cellules à s’adapter à la microgravité dans des circonstances artificiellement simulées.
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« Dans des conditions de gravité normales, SUMO est connu pour répondre au stress et jouer un rôle essentiel dans de nombreux processus cellulaires, y compris la réparation des dommages à l’ADN, la régulation du cytosquelette, la division cellulaire et le renouvellement des protéines », a déclaré Miller dans un communiqué. (s’ouvre dans un nouvel onglet). « C’est la première fois qu’il a été démontré que SUMO joue un rôle dans la réponse de la cellule à la microgravité. »
SUMO interagit généralement avec les protéines par le biais de deux types de liaisons chimiques, en formant une liaison covalente – le partage d’électrons pour former des paires d’électrons entre les atomes – avec un acide aminé essentiel appelé lysine, ou via des interactions non covalentes avec un autre partenaire de liaison. Miller et l’équipe ont examiné les deux types de liaison SUMO, ou SUMOylation, dans les cellules de levure en gravité terrestre et en microgravité.
Ils ont découvert que dans cet organisme, couramment utilisé par les biologistes pour évaluer et modéliser les processus cellulaires, les cellules qu’ils ont analysées subissaient six divisions cellulaires, qu’elles soient exposées à la gravité terrestre normale ou à la microgravité.
Pour découvrir les processus cellulaires affectés par la microgravité, l’équipe a simulé ces conditions dans la levure à l’aide d’un récipient de culture cellulaire développé par la NASA. Ils ont ensuite comparé les niveaux d’expression des protéines (la manière dont les protéines sont synthétisées, modifiées et régulées dans les organismes vivants) dans les cellules qui ont été exposées à cette condition de faible gravité et dans d’autres cellules qui ont subi une gravité terrestre normale. Ils ont également cherché quelles protéines interagissaient avec SUMO dans chaque situation.
Ce que Miller et l’équipe ont découvert, c’est qu’en microgravité, 37 protéines avaient interagi avec SUMO et que celles-ci montraient que les niveaux d’expression avaient augmenté de 50 % par rapport à la même mesure dans les cellules exposées à la gravité terrestre normale.
Parmi les 37 protéines affectées, certaines sont vitales pour la réparation de l’ADN endommagé, ce qui peut être causé dans l’espace en raison du risque accru d’exposition au rayonnement cosmique. D’autres protéines dont l’interaction avec SUMO était affectée par la microgravité comprenaient celles impliquées dans la production d’énergie et de protéines, le maintien de la forme cellulaire, la division cellulaire et le transport des protéines dans les cellules.
« Étant donné que SUMO peut modifier plusieurs facteurs de transcription, notre travail peut également conduire à une meilleure compréhension de la façon dont il contrôle diverses cascades de signalisation en réponse à la microgravité simulée », a déclaré Miller.
L’équipe va maintenant tenter de découvrir si l’absence de cette modification SUMO dans des protéines sélectionnées peut réellement être nocive pour les cellules exposées à la microgravité.
Étudiant diplômé du laboratoire de Miller, Jeremy Sabo, présentera les résultats à Découvrez BMB (s’ouvre dans un nouvel onglet)la réunion annuelle de l’American Society for Biochemistry and Molecular Biology, qui se tiendra du 25 au 28 mars à Seattle.
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