Les missions spatiales de longue durée engendrent divers facteurs de risque qui impactent significativement la structure et la fonction cérébrale des astronautes, avec des effets potentiels à long terme restant à étudier. Des neurones du système nerveux central humain encapsulés dans un biodispositif microfluidique pourraient permettre d’éviter l’utilisation d’animaux pour étudier ces processus.
Quels sont les effets des voyages spatiaux sur les fonctions cérébrales ?
Ces effets englobent des changements dans la morphologie cérébrale et les capacités cognitives, y compris l’attention et la prise de décision. L’exposition aiguë à la microgravité est connue pour affecter l’orientation spatiale et la coordination sensori-motrice, tandis qu’une exposition chronique est considérée comme endommageant les structures neuronales sensibles et induisant des modifications épigénétiques de leur ADN, entraînant une altération des fonctions cognitives et comportementales. Les radiations cosmiques, en outre, peuvent entraîner une accumulation de β amyloïde, des neuro-inflammations et des altérations cognitives. Aussi, le vol spatial pourrait accélérer le vieillissement cérébral, parallèlement aux effets observés sur les systèmes cardiovasculaire et musculosquelettique. Ces derniers sont l’objectif principal du Laboratoire de recherche de la Station spatiale internationale mais peu d’études ont été menées sur le rôle de la microgravité dans les maladies neurodégénératives liées à l’âge.
Une étude en vol suborbital pour étudier le comportement électrophysiologique des neurones du système nerveux central humain
Etudier le comportement des cellules neuronales lors de l’exposition à la microgravité en orbite terrestre basse constitue une première étape essentielle pour comprendre les effets de la microgravité sur le fonctionnement cérébral.
Cette étude détaille la préparation et la validation de ce biodispositif microfluidique neuronal associé à un réseau de microélectrodes 3D intégré pour étudier l’électrophysiologie, c’est-à-dire analyser en temps réel des neurones électriquement actifs, fournissant des informations sur leur comportement dans les conditions environnementales extrêmes imposées par un vol spatial. Initialement, la fonction de l’appareil a été testée avec des neurones hippocampiques de rats. Ce système a ensuite été appliqué aux neurones glutamatergiques humains pendant huit jours précédant le vol suborbital. Les tests ont confirmé la viabilité des cellules, et le système a été intégré à un « CubeLab » pour maintenir un environnement contrôlé.
Des résultats concluants
Les résultats ont montré que les neurones humains exposés à la microgravité présentaient une expression modifiée des transporteurs de glutamate tout en maintenant des marqueurs de différenciation neuronale. Ces résultats offrent une plateforme prometteuse pour comprendre les troubles neurologiques, la neuro-inflammation et les impacts cognitifs des voyages spatiaux, avec des applications plus larges pour la recherche sur la santé cérébrale sur Terre.
Ce modèle offre également d’autres avantages par rapport aux cultures de rongeurs : une plus grande pertinence pour l’application humaine, la reproductibilité et la flexibilité.
Source : Padilla et al. Adoption of microfluidic MEA technology for electrophysiology of 3D neuronal networks exposed to suborbital conditions. Microgravity 2025,11:20
