Pharmacologie spatiale : ces laboratoires qui gravitent vers l’avenir

Depuis plusieurs années, les chercheurs s’intéressent de près aux effets de la microgravité sur les mécanismes biologiques. Le terme le plus exact serait d’ailleurs micropesanteur bien que, comme le mentionne le Larousse, ces mots soient synonymes. Il ne s’agit pas d’une absence totale de gravité, mais d’une pesanteur extrêmement réduite par rapport à celle que nous expérimentons sur Terre. Cette quasi-apesanteur permet d’observer des phénomènes difficiles, voire impossibles, à reproduire au sol. Une opportunité dont la recherche pharmaceutique profite déjà.

Dans l’espace, la micropesanteur modifie les processus physiques et biologiques. Les liquides se mélangent différemment, les cellules adoptent des comportements inédits et vieillissent plus vite, ce qui accélère les recherches, et les cristaux se forment de manière plus ordonnée et stable. Ces conditions offrent aux scientifiques l’opportunité d’étudier des structures moléculaires complexes avec une précision accrue. La cristallisation des protéines en est un exemple. Les protéines jouent un rôle fondamental dans notre organisme: elles participent au bon fonctionnement du système immunitaire, mais sont aussi impliquées dans de nombreuses pathologies, y compris virales. Les médicaments agissent souvent en se liant à une protéine cible pour en modifier l’activité. Dans bien des cas, la protéine responsable de la maladie fonctionne comme une serrure biologique: le traitement doit être conçu comme une clé capable de s’y ajuster parfaitement. Plus l’interaction est précise, plus le médicament sera efficace, avec un minimum d’effets secondaires. Pour concevoir cette «clé», les chercheurs doivent connaître avec précision la structure de la protéine. L’analyser sous forme cristallisée reste l’une des meilleures méthodes. Sur Terre, la gravité complique la formation de cristaux bien ordonnés. En micropesanteur, en revanche, ils sont plus grands et plus réguliers, ce qui facilite l’analyse structurale et permet de développer des traitements plus ciblés, notamment contre le cancer.

La microgravité offre également un environnement unique pour la culture de cellules en 3D, permettant de créer des modèles plus réalistes de maladies complexes. En l’absence de pesanteur, les cellules peuvent s’assembler spontanément en sphéroïdes ou en structures tissulaires sans avoir besoin de support artificiel, reproduisant ainsi plus fidèlement les conditions in vivo. Cette approche est particulièrement bénéfique pour l’étude des maladies neurodégénératives telles qu’Alzheimer et Parkinson, où la complexité des interactions cellulaires joue un rôle clé dans la progression de la maladie. Au-delà de la modélisation, la microgravité permet aussi d’observer certains processus biologiques sous un nouveau jour. Elle influe, par exemple, sur la manière dont les cellules cardiaques interagissent et prolifèrent, ouvrant des pistes prometteuses pour la médecine régénérative.

Au-delà de la pharmacologie spatiale, d’autres pistes sont à l’étude. Et c’est peut-être dans l’impression 3D de tissus humains que se niche l’un des potentiels les plus prometteurs. Sur Terre, ces structures s’effondrent sous leur propre poids. En microgravité, les cellules conservent leur forme et s’organisent différemment, rendant possible la fabrication de tissus complexes. Des démonstrations ont été réalisées à bord de l’ISS, notamment par la société Techshot, rachetée par Redwire en 2021. Si l’impression d’organes fonctionnels comme le cœur ou le foie reste encore inaccessible, des tissus simples comme la peau ou le cartilage pourraient être les premiers à bénéficier d’une fabrication maîtrisée en orbite. Par exemple, fin 2023, un ménisque de genou y a été imprimé avec succès. Une avancée majeure pour la médecine régénérative !

Redwire n’est qu’un exemple des ambitions croissantes du secteur privé dans l’espace. Cette entreprise incarne une nouvelle génération d’acteurs qui misent sur l’orbite terrestre pour faire avancer la recherche biomédicale. Des sociétés comme Space Tango ou Axiom Space conçoivent des modules de recherche spécialisés, pensés pour accueillir des expériences pharmaceutiques et biologiques en micropesanteur. Leur promesse: offrir des services clé-en-main à des laboratoires, universités ou start-ups souhaitant explorer l’environnement spatial sans dépendre totalement des agences gouvernementales.

Parmi ses projets phares, Redwire a développé le Pharmaceutical In-space Laboratory (PIL), un dispositif embarqué qui permet de cultiver en orbite des cristaux pharmaceutiques de haute qualité. Plusieurs lots expérimentaux, notamment des traitements contre le diabète, ont déjà été renvoyés sur Terre après avoir été produits en microgravité. À terme, leur objectif est de rendre cette production répétable et commercialisable. De son côté, Space Tango conçoit des plateformes automatisées, modulaires et personnalisables, pour mener des expériences scientifiques et réaliser des prototypes à bord de l’ISS, notamment dans le développement pharmaceutique, la biotechnologie et la biofabrication. En décembre dernier, l’entreprise a marqué une étape majeure en réussissant la première impression 3D en orbite d’un dispositif médical destiné à la régénération nerveuse, l’implant NeuroSpan Bridge.

Axiom Space mise, elle, sur la collaboration avec des équipes scientifiques du monde entier pour étudier les effets de la microgravité sur les cellules humaines, notamment en matière de réponse inflammatoire. Elle s’intéresse en particulier à la manière dont les cellules immunitaires régulent l’expression de certains gènes dans l’espace, afin de mieux comprendre les mécanismes de l’inflammation et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Axiom développe également des projets de biofabrication en orbite, en partenariat avec des instituts spécialisés dans la médecine régénérative.

Enfin, à une échelle plus miniaturisée, la société helvético-israélienne SpacePharma mise sur des laboratoires entièrement automatisés, de la taille d’une boîte à chaussures, capables de mener des expériences complexes sans intervention humaine. Ces «lab-on-satellite» peuvent être déployés à bord de l’ISS ou sur des plateformes autonomes, avec un contrôle à distance depuis la Terre. En rendant la recherche spatiale plus accessible, SpacePharma vise à la démocratiser. Ses dispositifs ont déjà permis de tester des traitements anticancéreux, des formulations pharmaceutiques et des protocoles de culture cellulaire.