Le voyage dans l’espace est incontestablement l’une des initiatives les plus incroyables réalisées par l’humanité. Afin de rendre cela possible à long terme, il est essentiel de s’adapter aux conditions du monde extraterrestre, comme la réparation des blessures que cet environnement peut causer à notre corps.

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Pour la première fois, du cartilage humain a été créé dans les circonstances extraterrestres, par un astronaute de la Station spatiale internationale. Cette technique existe déjà sur Terre grâce à des bio-imprimantes, mais dépend fortement de la gravité et des échafaudages pour rassembler les cellules cartilagineuses.

Étant donné l’absence de telles conditions dans le milieu cosmique, le nouveau procédé utilise le magnétisme, intégré dans une machine d’assemblage. Les forces de microgravité et l’accélération sont alors contrées, et les cellules cartilagineuses sont immobilisées et réunies grâce au fluide magnétique.

Les chercheurs ont effectué des études préliminaires avant d’entamer les expériences à bord de l’ISS. La création de modèles mathématiques et de simulations informatiques a permis d’explorer la variabilité du processus, à la suite de laquelle l’équipe a envoyé des sphéroïdes contenant des cellules cartilagineuses humaines et un assembleur magnétique sur mesure.

Simulation du champ magnétique et de la cinétique de l’assemblage sphéroïde tissulaire.
(A) Système d’aimants installés dans le bioassembleur magnétique. (B) Champ magnétique généré par un système d’aimants. (C) Modélisation du processus d’assemblage de la construction. (D) Forme modélisée de la construction après l’assemblage. (E) Cinétique de l’assemblage de construction en fonction des concentrations de gadobutrol et de la température.

Avant de commencer la synthèse, il est nécessaire de refroidir les sphéroïdes cartilagineux, afin de les débarrasser de l’hydrogel qui les entoure et les réunir correctement dans la machine.

Utkan Demirci, radiologue de l’Université de Stanford, déclare qu’il s’agit de la toute première tentative de rassemblement de structures aussi complexes, dans l’environnement spatial.

Les scientifiques pensent à de futures réalisations possibles, notamment la fabrication d’articles à base de composés biologiques et inorganiques, telle que les os, par exemple.

5 Etudes morphologiques de constructions tissulaires 3D obtenues par lévitation magnétique dans l’espace.
Photographies time-lapse de l’assemblage de construction à l’intérieur du bioassembleur magnétique dans l’espace. (B) Simulation informatique de la fusion de la chondrosphère en construction 3D à l’aide du logiciel «Surface Evolver». (C) Étapes séquentielles réelles de la construction de bioassemblage dans l’espace; des instantanés de l’enregistrement vidéo time-lapse. (D) Macrophotographie de la construction 3D assemblée retournée sur Terre. (E) Histologie [coloration à l’hématoxyline et à l’éosine (HE)] et immunohistochimie [marqueur de prolifération Ki-67 et marqueur d’apoptose caspase-3 (Casp-3)] de construction de tissu 3D assemblé dans l’expérience spatiale.
Kenn Brakke, Susquehanna University, Selinsgrove, PA, États-Unis; Elizaveta Koudan, Laboratoire de recherche biotechnologique «Solutions de bio-impression 3D», Moscou, Russie.

Toutefois, il s’agit de projets difficilement concrétisables, qui nécessitent un matériel adapté à l’atmosphère extraterrestre et qui soit d’une certaine solidité pour pouvoir tenir tout le temps des voyages spatiaux. Pour cela, chercheurs s’axent particulièrement vers des méthodes de développement de l’ingénierie tissulaire.

En plus de l’émergence d’autres initiatives telles que la fabrication de viande et de fruits dans l’espace, l’exploration d’autres planètes semble plus accessible aux astronautes.

Dans une perspective à long terme, Demirci explique qu’il serait envisageable de créer des tissus fonctionnels durant les voyages spatiaux, et les tester ensuite dans l’environnement cosmique.


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