Pourquoi le corps des astronautes dépérit dans l’espace : une nouvelle étude de l’ISS identifie les mitochondries défaillantes comme cause racine
Image à la une : L’astronaute de la JAXA Soichi Noguchi travaillant sur des expériences de culture cellulaire dans le module Kibo de l’ISS ; crédit : JAXA/NASA
Les astronautes perdent de la masse musculaire et de la densité osseuse dans l’espace, un problème bien connu qui limite les vols spatiaux de longue durée depuis des décennies. Aujourd’hui, une étude publiée le 16 juillet dans Nature Communications (DOI : 10.1038/s41467-026-10783-2) a tracé la cause racine jusqu’à un mécanisme moléculaire spécifique : la microgravité perturbe la capacité des mitochondries à produire leurs propres protéines, créant un déficit énergétique qui entraîne le dépérissement tissulaire dans tout le corps.
Les résultats, basés sur des expériences menées à bord du module Kibo de la Station spatiale internationale par l’astronaute de la JAXA Soichi Noguchi, identifient une voie mécanosensorielle complète qui relie la force de gravité à la production d’énergie cellulaire. Ces travaux offrent une cible moléculaire pour des contre-mesures qui pourraient protéger les astronautes lors d’une mission de trois ans vers Mars.
Ce que l’étude a révélé
L’équipe de recherche, dirigée par Wakigawa et ses collègues, a utilisé une technique appelée profilage des ribosomes sur des cellules humaines et des vers C. elegans cultivés à bord de l’ISS pour mesurer la production de protéines à l’échelle du génome. Ils ont constaté qu’après seulement 24 heures en microgravité, les 13 protéines codées par l’ADN mitochondrial avaient significativement moins de ribosomes attachés, ce qui signifie que leur production était supprimée.
L’effet était hautement spécifique. Les protéines codées par le noyau destinées aux mitochondries n’ont montré aucun changement. Seul le propre génome des mitochondries était affecté. Et surtout, le même effet est apparu dans les cellules humaines, les vers et les souris, indiquant un mécanisme biologique fondamental conservé chez tous les eucaryotes.
Après 48 heures en microgravité, les cellules ont montré une adaptation partielle, mais la traduction mitochondriale est restée déprimée.
La voie moléculaire
L’article décrit une chaîne de signalisation complète de la gravité à la fonction mitochondriale :
1. Les cellules détectent la gravité par la force de leur adhérence à la matrice environnante, via les protéines d’adhésion cellulaire laminine-intégrine
2. Ce signal mécanique voyage à travers une cascade : intégrine vers FAK vers RAC1 vers PAK1 vers BAD vers les protéines de la famille Bcl-2
3. Le signal atteint la voie de synthèse des acides gras mitochondriaux (mtFAS), qui consomme une molécule appelée malonyl-CoA
4. Lorsque la gravité diminue, le malonyl-CoA s’accumule et provoque la malonylation de la lysine de la machinerie de traduction mitochondriale, supprimant à la fois les phases d’initiation et d’élongation de la production de protéines.
Le résultat est moins de protéines mitochondriales, moins de production d’ATP, et finalement moins d’énergie pour la contraction et la réparation musculaires.
L’hypergravité (10 fois la gravité terrestre) a eu l’effet inverse, activant la traduction mitochondriale. Et l’effet était réversible : le retour des cellules à une gravité normale a restauré la production.
Lien avec le problème connu
Les scientifiques savent depuis des années que les muscles des astronautes dépérissent dans l’espace. Des biopsies d’astronautes après six mois à bord de l’ISS ont montré une régulation négative dramatique du protéome mitochondrial, en particulier dans le muscle soléaire, un muscle postural anti-gravité qui est le premier et le plus sévèrement touché.
La nouvelle étude fournit une explication moléculaire unifiée pour ces observations. Le muscle soléaire est exactement le tissu où la charge mécanique est la plus réduite en microgravité, et le modèle murin de l’étude a confirmé que le déchargement des membres postérieurs réduisait la traduction mitochondriale par la même voie.
« Ce mécanisme est distinct des dommages liés aux radiations ou du stress oxydatif », ont noté les auteurs. L’équipe a explicitement exclu les dommages à l’ADN mitochondrial, la fragmentation ou les réponses au stress, confirmant qu’il s’agit d’un effet purement mécanosensoriel.
Pourquoi c’est important pour Mars
Une mission aller-retour vers Mars durant environ trois ans exposerait les astronautes à une microgravité continue, faisant de la fonte musculaire et osseuse une barrière biomédicale critique. L’identification de la dysfonction mitochondriale comme cause en amont, plutôt que comme conséquence en aval, ouvre de nouvelles voies pour les contre-mesures.
L’intervention la plus directe est mécanique : l’exercice et la gravité artificielle activeraient directement la cascade de signalisation FAK-à-mtFAS. Les astronautes qui s’exercent davantage montrent déjà une meilleure préservation de la masse musculaire et de la fonction mitochondriale. Mais l’exercice seul pourrait être insuffisant pour des missions de plusieurs années.
L’article identifie plusieurs cibles pharmacologiques potentielles :
- Agonistes de la laminine-intégrine pour renforcer artificiellement la signalisation d’adhésion cellulaire
- Activateurs de FAK pour contourner l’étape de détection de la gravité
- Stimulateurs de la voie mtFAS qui empêchent la malonylation de la machinerie de traduction
- Activateurs de Sirt5 pour inverser la modification chimique suppressive
« Ces résultats fournissent une feuille de route pour le développement de médicaments qui pourraient préserver la santé musculaire et osseuse lors des missions spatiales profondes », ont conclu les auteurs.
Traduit par Lydie