Il y a plusieurs années, Clay Wang a emmené ses enfants au California Space Center pour leur montrer la navette spatiale. Mais en regardant Endeavour et en pensant à l'exploration humaine de l'espace extra-atmosphérique, le pharmacologue s'est également demandé: et si l'équipe manquait de médicaments à mi-chemin de Mars? Beaucoup de choses peuvent mal tourner au cours d'une mission de trois ans sur Mars. Et vous ne pouvez emporter avec vous qu'un nombre limité de médicaments.
«Dans le cas de la nourriture, vous pouvez prédire avec précision la quantité de nourriture dont les astronautes auront besoin», explique Wang. "Vous ne pouvez pas faire ça avec des médicaments."
Que faire en cas de besoin d'un médicament qui n'a pas été mis en place? Le problème est aggravé par le fait que dans l'environnement spatial, de nombreux médicaments perdent leur pouvoir et se décomposent plus rapidement que sur Terre.
Pour ces raisons, Wang pense que les futurs explorateurs de Mars devraient cultiver leurs propres médicaments. Dans son laboratoire de l'Université de Californie du Sud, il se prépare à mener une expérience pour rendre cela possible.
Si tout se passe comme prévu, quelques spécimens chanceux de champignons appelés Aspergillus nidulans voyageront sur une fusée SpaceX jusqu'à la Station spatiale internationale.
Ce type particulier de champignon est essentiel pour la recherche biomédicale. Les scientifiques ont étudié le génome d'A. Nidulans de très loin, mais des parties inconnues subsistent. Les fonctions de nombreux gènes sont inconnues et l'équipe de Wang espère que le stress cosmique aidera les gènes à s'activer et à produire de nouveaux composants. Si nous considérons A. nidulans comme une usine, «beaucoup de machines de cette usine ont été éteintes, nous ne savons donc pas ce qu'elles font», explique Wang. "Dans l'espace, ils peuvent s'allumer."
Dans la plupart des cas, A. nidulans ne produit que quelques classes de composés, mais Wang dit que son laboratoire a découvert qu '«ils produisent différents produits naturels en fonction des conditions dans lesquelles ils poussent». L'équipe espère que les conditions stressantes uniques de l'espace permettront de stimuler la créativité et de produire des ingrédients pouvant être incorporés dans les médicaments. Cela aiderait à la fois les terriens et les astronautes dans l'espace.
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L'équipe de Wang souhaite également transformer A. nidulans ou d'autres champignons en usines capables de produire une grande variété de médicaments dans l'espace. Mais d'abord, ils doivent voir comment les conditions de rayonnement élevé et de faible gravité affecteront les plantes. Quels composés produiront-ils, en quelles quantités? Quels gènes sont activés, comment sont-ils supprimés?
Pour le savoir, des échantillons de champignons seront envoyés à une station spatiale pendant plusieurs jours, puis congelés jusqu'à leur retour sur Terre. Une fois les champignons de l'espace de retour, les scientifiques compareront leurs métabolites, protéines et modèles d'expression génique à ceux de la Terre.
Les chercheurs pourraient ensuite utiliser ces informations pour élever des souches résistantes à l'espace du champignon A. nidulans ou d'autres espèces, s'ils peuvent en trouver de meilleures pour le travail.
Par exemple, A. nidulans est capable de produire des composés qui combattent la faible densité osseuse, un problème qui afflige les astronautes qui passent beaucoup de temps en dehors de la gravité. Habituellement, le champignon produit ce composé en petites quantités, mais en sélectionnant sélectivement des souches qui produisent de grandes quantités de ce composé, les scientifiques pourraient produire des versions plus productives.
Wang pense que les futurs explorateurs de Mars pourraient prendre quelques spores de chaque souche et les cultiver au besoin, produisant des médicaments en seulement 2 à 4 jours. Contrairement aux plantes, les champignons n'ont pas besoin de sol ni de conditions d'éclairage particulières. Tout ce qu'il faut, c'est du gaspillage alimentaire et de l'eau.
À l'avenir, le génie génétique pourrait aider les champignons à produire toutes sortes de médicaments antibactériens, antifongiques et même anticancéreux sur le chemin de Mars et de retour. Avec leur aide, il serait possible de fabriquer n'importe quel médicament dérivé des champignons.
«La grande avancée en biologie synthétique est la capacité de reprogrammer ces organismes», déclare Wang. "Non seulement nous pouvons les reprogrammer, mais nous pouvons les manipuler facilement."
Après tout, dit Wang, les astronautes n'auront même pas à emporter une trousse de premiers soins avec eux. Si les explorateurs de Mars sont à court de griseowulfin, le contrôle au sol leur enverra par courrier électronique la séquence de gènes utilisée pour fabriquer le médicament, et un synthétiseur d'ADN peut écrire ces codes dans une cellule artificielle, qui produira ensuite le médicament.
Mais bien que les scientifiques puissent déjà inscrire de l'ADN dans des cellules artificielles, l'application pratique de cette technologie est loin de nous plusieurs décennies.
ILYA KHEL
