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Le sort des astronautes de la NASA Sunita Williams et Barry Wilmore bloqués à bord de la Station spatiale internationale (ISS) et les inquiétudes concernant leur santé ont mis les voyages spatiaux sous le feu des projecteurs. Les astronautes n’avaient prévu qu’une mission de huit jours vers l’ISS mais ont passé cinq mois sur la station en raison d’un dysfonctionnement de leur Boeing Starliner. Ils devraient rentrer chez eux à bord de la capsule SpaceX en février de l’année prochaine. Alors que l’Inde devrait disposer de sa propre station spatiale d’ici 2035, des mesures visant à renforcer son programme spatial constituent une nécessité cruciale. Les retards imprévus dans les missions de retour et les missions à long terme suscitent des inquiétudess sur la santé et le bien-être des astronautes. Cela ouvre la voie à la recherche et au développement de technologies pouvant assister les explorateurs de l’espace lors de leurs séjours. L’accord récemment signé entre l’Organisation indienne de recherche spatiale (ISRO) et le Département de biotechnologie (DBT) constitue une opportunité idéale pour un développement commercial innovant dans le secteur des sciences de la vie.
Pourquoi une recherche innovante est-elle nécessaire ?
Les voyages spatiaux habités sont en pleine révolution. Les agences spatiales nationales et les sociétés spatiales commerciales, dont SpaceX et Blue Origin, progressent rapidement dans ce domaine. La plupart des explorations spatiales ont consisté en missions de courte ou de courte durée, mais des explorations spatiales de longue durée et lointaines seront probablement tentées dans un avenir proche. Parallèlement, l’ISS, exploitée conjointement par les États-Unis, le Canada, la Russie et le Japon, sera probablement mise hors service d’ici le début des années 2030. La Chine possède déjà sa propre station spatiale (la station spatiale Tiangong) et d’autres pays, dont l’Inde, sont en passe de rendre opérationnelles leurs propres stations. En conséquence, l’ISRO prévoit d’étendre ses programmes d’exploration spatiale et a l’intention d’inclure des séjours prolongés dans l’espace pour les humains.
La plupart des explorations spatiales ont consisté en missions de courte ou de courte durée, mais des explorations spatiales de longue durée et lointaines seront probablement tentées dans un avenir proche.
Les derniers récits des astronautes de la NASA Sunita Williams et Barry Wilmore souffrant d’une perte de poids et d’une perte musculaire ont attiré l’attention sur les défis de santé considérables que présentent les vols spatiaux habités et sur la nécessité de solutions uniques pour gérer la santé de l’espace. La perte de poids, la diminution de la masse musculaire, la diminution de la densité osseuse, l’exposition aux radiations, la vulnérabilité aux infections, les calculs rénaux, l’acuité visuelle altérée et le stress accompagné de séjours prolongés non planifiés sont quelques-uns des principaux obstacles auxquels sont confrontés les explorateurs de l’espace. D’autres défis incluent les réponses corporelles aux nouvelles gravités dans le vaisseau spatial et la station spatiale, l’accès limité aux fournitures et soins médicaux spécialisés, et les changements de comportement en réponse à l’isolement et au confinement. Ces changements physiologiques ont été décrits par des experts en santé de l’Institut lunaire et planétaire américain comme des « stress naturels » liés à l’exploration de l’ISS. Il existe cependant un manque de connaissances dans la compréhension de l’impact à long terme de l’espace sur la santé humaine. Il est également nécessaire de développer des méthodes innovantes pour prendre en compte la santé globale des explorateurs de l’espace et, par conséquent, garantir la productivité des missions spatiales. Cela représente une impulsion pour améliorer notre compréhension de l’effet de l’espace sur la santé humaine et pour développer des technologies capables d’atténuer les défis posés par les voyages spatiaux.
Que peut faire la biotechnologie ?
À la lumière des programmes d’expansion spatiale de l’Inde, notamment de la prochaine station spatiale indienne, la station Bharatiya Antariksha (BAS), dont la construction est prévue entre 2028 et 2035, une approche multidisciplinaire pour surmonter les obstacles rencontrés par les astronautes est essentielle. L’Organisation indienne de recherche spatiale (ISRO) et le Département de biotechnologie (DBT) ont récemment signé un protocole d’accord (MoU) marquant l’intégration formelle de la science spatiale avec la biotechnologie, ouvrant ainsi la voie à une nouvelle ère de recherche transformatrice. L’accord récemment signé entre l’ISRO et le DBT implique la conception et la conduite d’expériences qui examineront la dynamique de l’apesanteur sur l’atrophie musculaire et la santé cardiovasculaire, l’impact des radiations sur la santé à long terme, l’effet d’une altération du microbiote sur l’immunité intestinale et la efficacité et stabilité des médicaments utilisés dans l’espace. De plus, des expériences biologiques comme La détermination de la nature des algues pouvant être utilisées comme compléments nutritionnels pour les voyages dans l’espace, la conception de méthodes innovantes de conservation des aliments, l’utilisation d’algues pour la production de carburéacteur et le développement de méthodes visant à améliorer le recyclage des déchets sont également en cours. Des expériences sur ces questions seront probablement menées dans le cadre de trois missions d’essai sans équipage, qui devraient avoir lieu avant la mission indienne Gaganyaan.
L’accord récemment signé entre l’ISRO et le DBT implique la conception et la conduite d’expériences qui examineront la dynamique de l’apesanteur sur l’atrophie musculaire et la santé cardiovasculaire, l’impact des radiations sur la santé à long terme, l’effet d’une altération du microbiote sur l’immunité intestinale et la efficacité et stabilité des médicaments utilisés dans l’espace.
En plus d’améliorer le bien-être des voyageurs spatiaux, la recherche en biotechnologie spatiale a toujours été utilisée pour comprendre la physiopathologie des maladies et a contribué au développement de traitements. Des études collaboratives entre l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) et l’Agence spatiale italienne (ASI) ont été utilisées pour étudier la progression de la maladie d’Alzheimer (MA) après que des études ont démontré que la formation de fibrilles amyloïdes – les structures qui contribuent à l’apparition de la MA – pourrait être étudié efficacement dans des conditions de microgravité ou d’apesanteur. De même, les expériences de surveillance des voies respiratoires de l’Agence spatiale européenne (ESA) ont contribué à la surveillance et au diagnostic des affections respiratoires, telles que l’asthme et l’inflammation pulmonaire. Parallèlement, la recherche sur les cellules souches dans l’espace est utile à la médecine régénérative et à l’évolution de la médecine personnalisée pour les maladies neurodégénératives telles que les accidents vasculaires cérébraux, la démence et le cancer.
En outre, la biotechnologie spatiale favorise la biofabrication de produits commercialement pertinents, notamment pour lutter contre les problèmes de santé. Notamment, les études de développement de médicaments ont tiré parti des conditions uniques de la microgravité, qui assurent la stabilité des structures protéiques. Les protéines sont généralement utilisées comme thérapies médicamenteuses ou comme cibles médicamenteuses et sont analysées efficacement sous leur forme cristalline. En conséquence, les études sur la croissance des cristaux de protéines (PCG) ont conduit au développement de médicaments ciblant la tuberculose, la MA, le cancer et la dystrophie musculaire. De plus, la microgravité déclenche des changements physiologiques, notamment des modifications vasculaires et des dysfonctionnements immunitaires, qui ressemblent au vieillissement et aux maladies chroniques. Ces conditions soulignent la nécessité d’aborder la santé spatiale, mais elles représentent également des conditions expérimentales uniques qui imitent des états biologiques naturels qui peuvent être reproduits, offrant ainsi la possibilité d’étudier la progression des maladies et de développer des thérapies pour y remédier. Par exemple, les technologies de biofabrication, notamment la bio-impression 3D de tissus et d’organoïdes (in vitro modèles d’organes humains), ont contribué à faire progresser les connaissances sur le développement et la régénération des tissus, en particulier dans les os, le cartilage, le foie et le cœur. Cela a également le potentiel de traduire les travaux de recherche en dispositifs biomédicaux issus de l’ingénierie tissulaire.
La microgravité déclenche des changements physiologiques, notamment des modifications vasculaires et un dysfonctionnement immunitaire, qui ressemblent au vieillissement et aux maladies chroniques.
D’autres projets commerciaux incluent le développement de systèmes de purification de l’eau, menés par une alliance entre la société aérospatiale danoise (DAC) et Aquaporin Space Alliance ApS (ASA). Enfin, la biotechnologie spatiale et l’agriculture ont contribué au développement de cultures et d’agriculture spatiales résistantes au climat, principalement dans le cadre de la stratégie Whole-Body Edible and Elite Plant (WBEEP), qui vise à produire des parties comestibles riches en nutriments et à haut rendement.
La voie à suivre
Les voyages spatiaux effectués par les agences spatiales nationales et la récente apparition du tourisme spatial ont ouvert plusieurs nouvelles entreprises dans les domaines de la science, de la technologie et de la médecine. La nouvelle collaboration entre DBT et ISRO est une entreprise passionnante dans laquelle les puissances de la biotechnologie peuvent être exploitées pour améliorer le programme spatial habité du pays, ouvrant ainsi la voie à la « deuxième ère spatiale » de l’Inde. Cela constitue également pour l’Inde un moyen de renforcer sa bioéconomie. La collaboration entre les chercheurs en technologie spatiale, en biotechnologie et dans des secteurs connexes, tels que l’intelligence artificielle (IA) et la robotique, peut formuler une structure de gouvernance pour le développement de produits biomédicaux. L’engagement multipartite peut contribuer à la priorisation et au développement de produits commercialement pertinents, principalement axés sur la santé, la nutrition et le recyclage de l’eau. Les partenariats public-privé (PPP) ont contribué à l’expansion du secteur spatial indien. Les start-up axées sur le spatial ont considérablement augmenté, avec plus de 300 contribuant à l’innovation. Plus récemment, la biotechnologie a pris de l’importance à la lumière de la COVID-19 et du récent dévoilement des politiques BioE3 (Biotechnologie pour l’économie, l’environnement et l’emploi) et Bio-RIDE (Biotechnology Research Innovation and Entrepreneurship Development) qui visent à promouvoir la biofabrication dans Inde. L’objectif est d’atteindre une bioéconomie de 300 milliards de dollars d’ici 2030. En outre, comme l’ont mentionné plus tôt les chercheurs de l’ORF, l’Inde peut s’engager dans une diplomatie spatiale avec d’autres pays par le biais de l’Initiative sur les technologies critiques et émergentes (iCET) et du Dialogue quadrilatéral sur la sécurité (QUAD). (un regroupement de l’Australie, de l’Inde, du Japon et des États-Unis) pour le développement d’innovations durables intégrant la biotechnologie à l’ordre du jour. Les nouveautés centrées sur la santé humaine, les produits pharmaceutiques, la médecine régénérative, la gestion des déchets et le recyclage sont très demandées. Cela démontre une formidable opportunité pour les chercheurs indiens de développer le tempérament scientifique du pays et d’augmenter ses prouesses commerciales.
La biotechnologie a pris de l’importance à la lumière du COVID-19 et du récent dévoilement des politiques BioE3 (Biotechnologie pour l’économie, l’environnement et l’emploi) et Bio-RIDE (Biotechnology Research Innovation and Entrepreneurship Development) qui visent à promouvoir la biofabrication en Inde.
La prochaine station spatiale de l’Inde et l’expansion de son programme spatial sont des opportunités permettant au pays de développer et de renforcer ses capacités. Alors que l’Inde entre dans la « deuxième ère spatiale » (qui comprend l’incorporation de missions spatiales de plus longue durée et de longue durée), garantir la santé et le bien-être des voyageurs spatiaux reste essentiel. Les enquêtes sur l’impact à long terme de l’espace sur la santé humaine et l’élaboration de mesures visant à atténuer les effets néfastes sur la santé peuvent être canalisées par la coopération avec la biotechnologie et les secteurs connexes. En outre, les conditions particulières de microgravité offrent une plate-forme unique pour la recherche en sciences de la vie, conduisant au développement de produits de santé commercialement viables pouvant être utilisés par les explorateurs de l’espace ainsi que par les habitants de la Terre. Avec des progrès significatifs réalisés dans les domaines des voyages spatiaux et du tourisme, l’Inde doit saisir les opportunités présentées par le nouvel accord ISRO-DBT et contribuer à l’expansion de la bioéconomie pour l’avenir.
Lakshmi Ramakrishnan est chercheur associé à la Observer Research Foundation
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