La professeure Laneuville a consacré une bonne partie de sa carrière à mieux comprendre les facteurs génétiques du déconditionnement, c’est-à-dire le déclin progressif des fonctions physiques et physiologiques dû à une longue période d’inactivité. Bien que le déconditionnement soit le plus souvent associé au vieillissement, aux maladies chroniques ou à l’alitement prolongé, les astronautes en subissent aussi les effets à cause de la très faible gravité de leur environnement.
Pendant sept ans, l’équipe de la professeure Laneuville a procédé au séquençage et à l’analyse génétique d’échantillons de sang de 14 astronautes ayant vécu à bord de la Station spatiale internationale (SSI). Leur but? Comprendre les mécanismes biologiques du déconditionnement et élaborer des stratégies pour faire contrepoids.
Le déconditionnement entraîne une faiblesse musculaire, une diminution de l’endurance cardiovasculaire, de la fatigue et une mobilité réduite, ce qui limite l’autonomie et diminue la qualité de vie. La gestion de ces changements complexes nécessite une approche multidisciplinaire faisant intervenir des physiothérapeutes, des psychologues, des nutritionnistes et des physiatres (spécialistes en médecine physique et en réadaptation), qui travaillent ensemble pour aider patientes et patients à retrouver leur autonomie. Cependant, après des semaines de rééducation, il arrive que l’état de certaines personnes ne s’améliore pas. Pour la professeure Laneuville, cette situation soulève une importante question : pourquoi les traitements ne fonctionnent-ils pas dans tous les cas?
Pour répondre à cette question, son équipe s’est intéressée aux astronautes. En effet, l’espace constitue un environnement unique en son genre pour étudier le déconditionnement, car la microgravité reproduit les effets de l’inactivité physique prolongée. Malgré leur excellente condition physique, les astronautes subissent des changements physiologiques rapides dans l’espace, notamment une suppression du système immunitaire. Cet affaiblissement de l’immunité peut réactiver des virus à l’état latent, comme l’herpès et la varicelle. Gérables sur la Terre, ces virus posent toutefois de graves risques pour la santé lors de missions de longue durée dans l’espace.
« Si la varicelle se réactive sous forme de zona, l’astronaute aura besoin de soins médicaux », explique la professeure Laneuville. Ses recherches visent à déterminer les biomarqueurs permettant de prédire le déclin du système immunitaire afin de prévenir les problèmes de santé graves avant qu’ils ne se manifestent, à la fois dans l’espace et sur la Terre.
Le projet MARROW : un terreau de recherche exceptionnel
Le projet MARROW (Marrow Adipose Reaction: Red Or White) a vu le jour en 2016, après l’obtention, par l’équipe de la professeure Laneuville, d’un financement et d’un accès à une rare étude de la NASA sur les astronautes. Ces études ne sont réalisées que tous les cinq à dix ans; c’était donc une occasion tout à fait exceptionnelle de participer aux progrès de la science
La recherche exigeait une planification et une exécution méticuleuses. L’équipe a d’abord prélevé des échantillons de sang avant le départ des astronautes en guise de données de référence. En cours de mission, des échantillons étaient renvoyés sur la Terre à l’aide de capsules spéciales et de navettes cargo qui étaient parachutées dans l’océan ou dans un désert du Kazakhstan. Des prélèvements ont aussi été faits après le retour des astronautes au siège de la NASA à Houston. La professeure Laneuville se souvient qu’il a fallu « remplir beaucoup de paperasse, élaborer des protocoles et faire preuve de patience ».
Une fois arrivés à l’Université d’Ottawa, les précieux échantillons ont été traités par la professeure Laneuville et séquencés dans les installations de Génome Québec à Montréal. Les données ont ensuite été analysées dans le laboratoire de la professeure Laneuville. Son équipe était la seule au monde à avoir accès aux échantillons de sang de 14 astronautes, dont 3 sont des femmes. Ce vaste ensemble de données a permis d’étudier en détail les changements du système immunitaire et les modifications de l’expression des gènes – éléments fondamentaux pour les recherches en cours.
Le succès de leur étude est le fruit d’un véritable travail d’équipe et d’une étroite collaboration entre des chercheuses et chercheurs expérimentés et des étudiantes et étudiants dévoués. La professeure Laneuville a travaillé en tandem avec le Dr Guy Trudel, un médecin et physiatre avec qui elle collabore depuis près de 30 ans. « Guy m’a initiée à la recherche sur le déconditionnement et, outre ce projet sur les astronautes, nous avons souvent travaillé ensemble, notamment pour mener des études sur l’alitement, raconte la professeure Laneuville. Nous co-rédigeons des articles, des propositions de projet et des protocoles expérimentaux. C’est un partenariat polyvalent. »
Les étudiants et étudiantes faisaient partie intégrante du projet, y apportant des idées neuves et se chargeant de la majeure partie des tâches pratiques. Daniel Stratis, étudiant à la maîtrise ès sciences avec spécialisation en informatique et statistique, a géré les énormes ensembles de données de séquençage, qui comprenaient des millions de fichiers par échantillon. Son travail a fait l’objet de deux publications dans d’importantes revues et lui a valu une nomination à un prestigieux prix pour la qualité de sa thèse. Megan MacIntyre-Newell, elle aussi étudiante à la maîtrise ès sciences, a extrait les globules blancs de près de 200 échantillons sanguins. Elle a fait preuve d’une grande débrouillardise et d’un dévouement remarquable. « Nos étudiantes et étudiants apportent un regard neuf à nos recherches, ce qui en améliore la qualité, et grâce à leur travail, tout va rondement », insiste la professeure Laneuville. Leur participation est essentielle à notre succès. »
Le laboratoire de la professeure Laneuville a bénéficié du soutien indispensable de l’Agence spatiale canadienne, qui a financé le matériel, le séquençage et la rémunération des étudiantes et étudiants. L’Agence spatiale européenne a, pour sa part, financé les études sur l’alitement, tandis que la NASA et d’autres agences spatiales ont principalement soutenu la recherche sur les astronautes. Ces travaux révolutionnaires n’auraient pas été possibles sans une collaboration internationale.
Bien entendu, la recherche spatiale vient avec son lot de difficultés, qu’il s’agisse de trouver du financement concurrentiel ou de manipuler des échantillons de sang congelés envoyés depuis l’espace. Mais la professeure Laneuville dit que le jeu en veut la chandelle : « J’adore ce que je fais. Tant que j’aurai des idées et du financement, je continuerai. »
En fin de compte, les travaux de la professeure Laneuville visent à améliorer les soins de santé, tant pour les astronautes qui s’aventureront sur Mars que pour les personnes qui se remettent d’une maladie ou d’une blessure ici même, sur notre planète. Elle est très reconnaissante envers les astronautes et les personnes qui se sont portées volontaires pour rester alitées : « J’aimerais pouvoir remercier chacune d’entre elles personnellement. Leur contribution n’a pas de prix. »
Pour en savoir plus :
- Astronauts are more likely to get sick while in space. Here’s why
- Voyager dans l’espace modifie l’expression des gènes de globules blancs, ce qui affaiblit le système immunitaire | Notre université (uottawa.ca)
- Studying the effects of ageing and immobility in space with Tim Peake (vidéo)
- Space Station Live: The Measure of the Marrow (vidéo)
- Scientists Find Increased Red Blood Cell Destruction During Spaceflight - NASA
- Why Astronauts Have Weaker Immune Systems in Space
- Frontiers | The transcriptome response of astronaut leukocytes to long missions aboard the International Space Station reveals immune modulation
- Study reveals how immune system of astronauts breaks down