La laitue spatiale génétiquement modifiée pourrait aider à garder les os des astronautes en bonne santé lors d’un long voyage vers Mars

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Les astronautes ont pris leur première bouchée de laitue spatiale en 2015. La romaine rouge « outredgeous » est entrée dans l’histoire en tant que nourriture inaugurale être cultivé, récolté et mangé en orbite – bien que les astronautes aient encore du chemin à faire avant de pouvoir faire une salade. Pour faire pousser des plantes à fleurs comme les tomates, les concombres et les poivrons, ils devront remplacer les abeilles comme pollinisateurs.

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Même seule, sans autres composants de la salade, la laitue de l’espace avait un goût « génial », selon l’astronaute américain Kjell Lindgren. Bien qu’avec un peu plus d’amertume que la laitue de terre car, tout comme les humains, les plantes étaient stressé par la microgravité sur le Station spatiale internationale (ISS).

La laitue de l’espace n’a pas seulement bon goût. C’est nutritif aussi. Une étude de 2020 publiée dans la revue Frontières en phytologie découvert qu’elle contenait les mêmes vitamines et minéraux que la laitue cultivée sur Terre.

Maintenant, dans une preuve de concept financée par la NASA via le Centre d’utilisation du génie biologique dans l’espace (CUBES), chercheurs à Université de Californie, Davis, Collège d’ingénierie développent des laitues transgéniques qui pourraient un jour fournir des médicaments ainsi que des aliments stimulant le moral sur l’ISS et au-delà.

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La NASA prévoit d’envoyer des humains sur Mars dans les années 2030 et s’attend à ce qu’un aller simple dure environ neuf mois. Pour atténuer la perte de densité osseuse sur le 225 millions de kilomètres voyage dans l’espace lointain, les chercheurs ont mis au point une laitue génétiquement modifiée qui produit un médicament stimulant les os.

« En microgravité, il existe un certain nombre d’effets physiologiques sur le corps humain, dont l’un est la réduction de la densité minérale osseuse », a expliqué Kevin Yates, un étudiant diplômé travaillant avec le professeur Karen McDonald et le professeur auxiliaire Somen Nandi à l’UC Davis. dans une présentation à la réunion de printemps du Société américaine de chimie.

« Ainsi, normalement dans la gravité de la Terre, le corps décompose constamment les os et les reconstruit pour réparer les microfractures et réguler l’apport de calcium dans le sang. Mais cela se déséquilibre en microgravité.

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Ce serait une bonne pause de la nourriture en poudre et déshydratée

Des études ont montré que l’exercice seul n’est pas suffisant pour prévenir la perte de densité osseuse dans l’espace, a déclaré Yates. Si leur preuve de concept réussit, les astronautes pourraient développer leur propre traitement sur de longs vols spatiaux, comme le 21 mois aller-retour voyage vers Mars (neuf pour y arriver, trois pour attendre un alignement planétaire approprié et neuf pour retourner sur Terre).

Les voyages dans l’espace lointain obligeraient les astronautes à transporter et à reconstituer des stocks de médicaments périssables, tels que l’hormone parathyroïdienne (PTH), qui est le médicament injectable utilisé pour protéger leurs os. Les semences transgéniques rendraient la cargaison plus légère et plus robuste.

Les chercheurs ont choisi la laitue comme véhicule pour la PTH parce qu’elle a été cultivée avec succès sur l’ISS, explique Nandi dans une interview avec le Poste nationale. C’est aussi très productif : une plante génère des milliers de graines.

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« Vous obtenez cette amplification biologique de la quantité de matière », a déclaré McDonald dans la présentation. « Donc, c’est un moyen très simple et rentable de fabriquer un médicament. »

L’équipe a atterri sur deux types de laitue pour leur preuve de concept : romaine et croustillante (alias iceberg). Les premiers poussent bien dans les conditions qu’ils s’attendent à avoir dans l’espace ; ils ont choisi ce dernier parce qu’il a montré la meilleure performance dans leur sélection initiale.

Lors de la culture de plantes dans l’espace, il est important de tenir compte de leurs phénotypes et de leur morphologie, déclare Yates dans une interview avec le Poste nationale. « Vous devez considérer la superficie dont vous avez besoin pour faire pousser une plante ? Quelle hauteur atteint-il ? À quel point les feuilles sont-elles réparties? Dans quelle mesure est-il susceptible de brûlure de la pointe d’avoir trop de lumière ?

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« Donc, vous voulez choisir une plante qui est la mieux adaptée pour pousser dans le type de réacteur végétal dans lequel vous allez la faire pousser. »

Les astronautes auraient besoin de manger environ huit tasses de laitue par jour pour obtenir la dose souhaitée. Comme cela fait beaucoup de salade, les chercheurs tentent d’augmenter la quantité de médicament afin que les astronautes n’aient pas à en consommer autant.

« Nous avons bon espoir de pouvoir… (l’améliorer) », déclare Nandi. « Donc, ce n’est pas un nombre définitif. »

Yates ajoute que le comportement de la molécule – qui est composée de deux parties – affectera également le dosage. Une fois qu’ils l’auront testé sur des modèles animaux, ils pourront déterminer comment les deux parties se lient. « Cela peut également affecter la dose en la réduisant potentiellement de moitié. »

D’autres tests sont nécessaires pour déterminer la biodisponibilité du médicament stimulant les os de la laitue, dit Nandi. L’équipe évalue également d’autres facteurs, tels que la quantité de médicament que les plantes peuvent produire, quelles feuilles contiennent les niveaux les plus élevés et le moment idéal de la récolte.

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Les chercheurs espèrent tester la laitue dans des conditions spatiales et analyser sa stabilité sur plusieurs générations pour s’assurer qu’elle maintient son niveau de production.

Alors que la laitue cultivée sur l’ISS s’est avérée avoir un goût agréablement amer, semblable à celui d’une fusée, la saveur de la variété transgénique de l’équipe reste à découvrir. Avant que les humains puissent en manger, des études sur les animaux et des essais cliniques doivent être réalisés pour tester son efficacité et son innocuité.

Mais Yates espère qu’elle aura un goût « tout aussi délicieux que la laitue ordinaire et que ce serait une bonne pause dans les aliments en poudre et déshydratés que les voyageurs spatiaux de longue durée pourraient autrement manger la plupart du temps ».

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Nandi note que « l’opportunité est exceptionnelle » pour leur laitue transgénique sur Terre ainsi que dans l’espace lointain.

Chez CUBES, ils se spécialisent dans l’utilisation de la biologie pour résoudre les défis dans les environnements à faibles ressources. Les technologies qu’ils conçoivent pour être utilisées sur des engins spatiaux ou des surfaces planétaires peuvent également améliorer la vie sur Terre.

« Il y a des endroits où la médecine est nécessaire, mais il n’est pas possible de mettre en place une installation capable de fabriquer des protéines thérapeutiques. Mais il serait possible de construire une serre, par exemple, et de faire pousser des plantes pour produire des médicaments », explique Yates.

« Donc, beaucoup de choses que nous développons pour les vols spatiaux ont aussi certainement des applications sur Terre. »