L'espace, un nouveau laboratoire pour l'innovation thérapeutique

L'espace, l’apesanteur et la microgravité en général sont des sources potentielles d’avancées thérapeutiques dont on parle encore rarement, bien que leurs applications potentielles dans de multiples domaines soient aujourd’hui envisageables d’ici peu d’années. Tout porte à penser que les bénéfices seront considérables et révolutionneront les méthodes de traitement terrestres traditionnelles. En voici quelques points forts évoqués lors d’une séance thématique de l’Académie de pharmacie, le 14 janvier dernier.

De fait, les données des recherches menées tant au sein de la station spatiale internationale, dans les avions 0 G, ainsi que grâce aux techniques dénommées "immersion sèche" - une méthode simulant la microgravité en plongeant un sujet dans un bain d'eau thermostaté, isolé par une bâche étanche -, constituent déjà un corpus très prometteur. Cela permet d’étudier les modifications physiologiques des organismes vivants, ou encore de développer de nouveaux médicaments. En effet, en étudiant les différences de fonctionnement d’organoïdes cardiaques ou cérébraux - qui représentent des modèles plus physiologiques que des cultures cellulaires classiques terrestres -, on identifie de nouvelles cibles thérapeutiques.

De nombreux enseignements sont aussi à tirer du comportement des cellules cancéreuses chez lesquelles la prolifération peut être augmentée ou diminuée selon le type de cancer. Les cultures cellulaires 3D peuvent révéler de nouvelles voies de signalisation lorsqu’elles croissent en microgravité. Enfin, ces recherches peuvent aussi aboutir à l’amélioration de produits déjà connus, notamment en ce qui concerne le degré de pureté ou l'obtention de nouvelles structures cristallines impossibles à obtenir sur Terre. 

Vers de nouveaux médicaments 

Une nouvelle ère s'est ouverte ces dernières années, dont les potentialités semblent infinies, comme l’identification de nouvelles régulations géniques, l’élucidation de la structure 3D des protéines, la détermination de nouvelles cibles vaccinales ou encore le développement de nouveaux antibiotiques.

Ainsi que l’a indiqué le Pr Paul Kamoun (société SpacePharma-EU), le concept de "pharmaceutique spatiale", apparaît particulièrement fécond. "La microgravité permet notamment de 'faire des expériences' en l’absence de convection thermique, de sédimentation/stratification, de pression hydrostatique et avec un contact réduit avec les parois des récipients", a-t-il détaillé. En pratique, la microgravité permet, par exemple, d’obtenir des microstructures impossibles à réaliser sur Terre, comme de plus gros cristaux de protéines, plus ordonnés et plus homogènes - concernant notamment des anticorps monoclonaux - avec comme application la mise au point de formes sous-cutanées remplaçant des formes intraveineuses.

Parmi les travaux menés au sein de la station spatiale internationale (ISS), le Pr Kamoun a également cité la préparation de suspensions colloïdales cristallines de faible viscosité et de forte concentration, l’amélioration de la stabilité des préparations avec réduction des stabilisants et la formation spontanée de micro-encapsulations nanométriques. 

Régénération vasculaire et vieillissement cellulaire 

Le Pr David Smadja (Hôpital Européen Georges-Pompidou, Inserm PARCC*) a quant à lui présenté certains de ses axes de recherche ainsi que ses projets mettant à profit la microgravité en prolongement de ses travaux novateurs menés sur Terre publiés en 2008 concernant la thérapie cellulaire dans l'ischémie des membres inférieurs utilisant à l’époque un mélange de cellules mononucléées de la moelle osseuse (essai OptiPEC : Optimization of Progenitor Endothelial Cells in the Treatment of Critical leg ischemia).

"Depuis une quinzaine d’années, nous avons essayé de comprendre quelles cellules souches étaient capables de régénérer des vaisseaux sanguins dans un contexte ischémique et nous avons identifié en 2015 un type de petites cellules souches présentes dans la moelle osseuse capable de se différencier en cellules souches vasculaires puis en cellules vasculaires. Dans un travail publié en 2022, nous avons confirmé ces premiers résultats au regard du potentiel de ces cellules à former des vaisseaux sanguins."

Dans ce contexte, l’envoi dans l’espace espéré en 2027-2028 de ces cellules progénitrices endothéliales aura pour objectif d’étudier l’impact de la microgravité sur le maintien du phénotype régénératif de ces dernières, d’autant que des travaux antérieurs ont conduit à penser que ces cellules pourraient bénéficier d’un séjour en microgravité favorisant une augmentation de leur pluripotence. "Une phase suivante devrait être représentée par leur multiplication dans des bioréacteurs envoyés dans l’espace afin d’obtenir les quantités nécessaires à administrer aux patients pour améliorer le traitement sur Terre de diverses pathologies, comme l’artérite des membres inférieurs, la fibrose pulmonaire idiopathique, voire peut-être la BPCO ; des maladies s’accompagnant toutes d'atteintes vasculaires."

Et ce n’est pas tout, car un autre versant des recherches animées par le Pr Smadja vise à explorer les mécanismes impliqués dans le vieillissement vasculaire/endothélial, dont on sait qu’il est fortement accéléré en microgravité, avec l’espoir d’identifier de nouvelles voies impliquées dans ce dernier et de pouvoir proposer ensuite de nouvelles stratégies thérapeutiques pour protéger le vaisseau sanguin. 

* Paris Cardiovascular Research Center.