Les astronautes qui passent six mois dans l’espace sont exposés à peu près à la même quantité de rayonnement que 1 000 radiographies pulmonaires. Le fait que plusieurs types de radiations bombardent leur corps les expose à un risque de cancer, de lésions du système nerveux central, de perte osseuse et de certaines maladies cardiovasculaires. Personne n’est certain du niveau exact de risque, il n’est donc pas surprenant que la NASA ait financé des recherches sur une nouvelle méthode de mesure des dommages causés par les radiations aux humains. Un résultat que personne n’aurait pu prédire est que, 19 ans plus tard, la science fondamentale soutient un test de diagnostic pour améliorer le traitement du cancer sur Terre, appelé OncoMate MSI Dx Analysis System.

Les dosimètres mesurent l’exposition aux rayonnements et les astronautes les portent dans l’espace pour avoir une estimation de la quantité à laquelle un individu est exposé. Mais les dosimètres ne peuvent pas mesurer l’impact de ce rayonnement sur le corps, selon Honglu Wu. Scientifique principal au Johnson Space Center de la NASA à Houston, Wu est spécialisé dans la biodosimétrie, qui identifie les niveaux de changements physiologiques, chimiques et biologiques causés par l’exposition aux rayonnements.

« Le type de rayonnement est différent dans l’espace, et nous avons une connaissance limitée des risques, en particulier pour les missions spatiales à long terme vers la Lune et Mars », a-t-il déclaré. « Nous voulons avoir des informations biodosimétriques ou des biomarqueurs fiables pour prédire ce risque. »

Un biomarqueur est une molécule biologique trouvée dans le corps qui est le signe d’un processus normal ou anormal. Une façon pour les scientifiques de voir les changements est de comparer des échantillons de l’ADN d’un astronaute prises avant de partir et après être retournées sur Terre. Ceux-ci fournissent des informations, mais ce n’est toujours pas suffisant.

« En prenant le cancer comme exemple, au moment où vous détectez les marqueurs du cancer, il est déjà trop tard. Nous voulons être en mesure de déterminer le risque plus tôt afin de pouvoir prendre des mesures de contre-mesure plus tôt ou limiter le temps de vol », a déclaré Wu.

Un autre type de satellite

Une étude de recherche de 2002 financée par le Bureau de la recherche biologique et physique de la NASA a exploré la possibilité que des sections spécifiques d’ADN, appelées microsatellites, puissent enregistrer avec précision les dommages causés par les radiations au fil du temps.

Alors que certains microsatellites peuvent muter et entraîner des maladies, d’autres microsatellites peuvent muter sans effet nocif pour une personne. Ces derniers sont également plus sensibles aux dommages causés par les radiations. Cela signifie qu’ils peuvent accumuler des dommages causés par les radiations et être utilisés pour identifier le niveau d’exposition cumulé d’un individu, ce qui en fait le premier endroit à regarder, selon Jeff Bacher, scientifique principal chez Promega Corporation, basée à Fitchburg, dans le Wisconsin.

Il a dirigé l’étude financée par la NASA au Laboratoire national de Brookhaven, qui consistait à exposer des cellules humaines et des souris pour mesurer les effets des radiations. « L’objectif était de développer une méthode pour mesurer une exposition personnalisée aux rayonnements en utilisant des microsatellites comme indicateur ou marqueur. Y avait-il une relation biunivoque entre l’exposition aux rayonnements reçue par nos échantillons et les dommages détectables ? » dit Bacher.

L’utilisation de microsatellites comme biomarqueurs dans les tests n’a rien de nouveau. Ils sont plus couramment utilisés dans les tests médico-légaux et même dans les analyses de parenté, comme les tests de paternité. Les premiers travaux de l’équipe ont identifié des microsatellites qui pourraient être utilisés pour dépister les tumeurs cancéreuses, menant au lancement éventuel d’un produit pour la recherche clinique.

Dans le cadre de l’étude de la NASA, les chercheurs avaient besoin d’indicateurs plus sensibles, ce qui a conduit à la découverte que certains groupes de longues répétitions mononucléotidiques (LMR), un type de microsatellite, étaient leur meilleure option.

La recherche a montré qu’à mesure que la dose de rayonnement augmentait, les fréquences de mutation dans ces parties de l’ADN augmentaient également.

Grâce aux recherches de la NASA, cet ensemble de LMR a aidé l’équipe à développer le test OncoMate approuvé par la Food and Drug Administration (FDA).

Recherche d’une botte de foin génétique

Essayer de rechercher dans un génome humain des preuves de dommages moléculaires peut s’apparenter à chercher une aiguille dans une botte de foin. Mais la recherche d’un biomarqueur connu permet de se concentrer sur un indicateur fiable de problème. Pour le cancer, une maladie moléculaire, l’identification des mutations génétiques dans une tumeur est essentielle pour choisir les meilleurs médicaments pour le traitement.

En utilisant les connaissances acquises grâce à l’étude de la NASA, l’équipe de recherche a développé une méthode pour mesurer le nombre de modifications apportées aux microsatellites lors de la réplication de l’ADN, lorsque les cellules se divisent. Les cellules cancéreuses avec un nombre important de changements, une condition appelée instabilité microsatellite (MSI) élevée, peuvent indiquer un défaut génétique qui pourrait être causé par le syndrome de Lynch et d’autres conditions. Trouver cette aiguille dans la botte de foin génomique est la première étape d’un diagnostic.

Maladie héréditaire, le syndrome de Lynch est une mutation génétique qui augmente le risque de cancer du côlon, de l’endomètre, de l’estomac, de l’ovaire et d’autres cancers. Selon Bacher, environ 1 personne sur 279 est atteinte du syndrome de Lynch, mais la plupart ne le savent pas. En 2021, la FDA a autorisé OncoMate MSI comme test pour déterminer le statut MSI dans les tumeurs cancéreuses colorectales. Ce test préliminaire peut identifier la nécessité d’un dépistage et d’un diagnostic du syndrome de Lynch, permettant de surveiller et de trouver certaines des formes de cancer les plus traitables.

« Le travail effectué par le Dr Bacher grâce au financement de la NASA contribue désormais à améliorer la façon dont nous pouvons détecter les tumeurs MSI », a déclaré Annette Burkhouse, responsable des affaires médicales chez Promega. « Grâce à cette détection améliorée, nous pouvons mieux aider les médecins et les patients à prendre de bonnes décisions concernant les options de traitement. C’est là que se situe l’impact le plus large.

L’examen de la composition moléculaire des cellules cancéreuses permet aux médecins de choisir les traitements connus pour réduire ce type spécifique de tumeur. Un exemple de cela implique le test MSI développé par Promega pour une utilisation dans des études de recherche. À l’aide de la technologie d’analyse MSI, une étude réalisée en 2015 au centre de cancérologie de Johns Hopkins a révélé que les tumeurs à forte teneur en MSI répondaient bien aux nouveaux médicaments d’immunothérapie. La société travaille actuellement avec la FDA pour étendre l’utilisation d’OncoMate en tant que test de diagnostic compagnon. Une fois qu’un type de cancer est identifié, OncoMate sera utilisé pour déterminer s’il répondra bien aux médicaments oncologiques immunitaires, selon Burkhouse.

D’autres pays utilisent déjà OncoMate d’autres manières. En Europe, le test est utilisé pour diagnostiquer un MSI élevé pour toute tumeur trouvée dans le corps. Promega soutient neuf études de recherche à travers le monde pour identifier d’autres façons dont le test pourrait s’avérer bénéfique. Burkhouse attribue les découvertes futures, en partie, au soutien de la NASA à la recherche scientifique.

« Des projets de recherche comme celui que la NASA a financé avec Promega il y a des années conduisent à des choses inattendues. »

Pour en savoir plus sur les retombées de la Station spatiale internationale, visitez : spinoff.nasa.gov/ISS-Spinoffs-2023

La source: Retombées de la NASA