Le temps prolongé dans l’espace affaiblit les os des astronautes, de sorte que les scientifiques s’efforcent de mieux comprendre comment les os détectent et répondent aux forces habituelles placées sur dans le but de garder leurs os solides

La capacité du squelette à s’adapter à la charge mécanique – les forces exercées sur les os par la gravité et les muscles en réponse au mouvement – est essentielle à la santé des os, et des circonstances comme un vol spatial ou une lésion de la moelle épinière peuvent interférer, dit le Dr Meghan E McGee-Lawrence, ingénieur biomédical au Département de biologie cellulaire et d’anatomie du Medical College of Georgia

“C’est un problème pour les astronautes qui sont à bord de la Station spatiale internationale pendant de longues périodes, et cela continuera à être un problème pour finalement essayer d’envoyer des astronautes sur Mars”, dit McGee-Lawrence C’est aussi un problème ici sur Terre suite à une lésion de la moelle épinière, une longue période d’alitement et pour une population inactive de tout âge

McGee-Lawrence vient de recevoir une subvention de 750000 $ de la NASA pour l’aider à mieux comprendre comment le manque de gravité et d’autres causes de désuétude affectent la dynamique habituelle du squelette, et les moyens de restaurer une dynamique saine lorsque les options habituelles comme l’augmentation de l’activité physique et l’haltérophilie n’est pas viable

“Si nous pouvons trouver un moyen de rendre l’os plus sensible aux sollicitations mécaniques, nous pourrions augmenter la masse osseuse avec moins d’effort C’est un objectif à long terme », dit-elle

Elle se concentre sur les capteurs naturels de charge mécanique sur l’os appelés ostéocytes Ce sont les cellules les plus courantes de l’os, et le laboratoire de McGee-Lawrence a été le premier à signaler que des déchirures, appelées perturbations de la membrane plasmique, se produisent dans les ostéocytes avec une charge mécanique, et que, lorsque tout va bien, le résultat est des larmes guéries et de la construction. OS

Ils ont montré que les perturbations de la membrane plasmique se produisent dans les ostéocytes sains en moins d’une minute en réponse à la charge et déclenchent immédiatement des changements comme laisser entrer plus de calcium, qui à son tour modifie l’expression des molécules qui régulent l’activité des ostéoblastes et des os formant les os – des ostéoclastes consommant

Le calcium présent en abondance dans le liquide extracellulaire autour des ostéocytes se précipite à travers la nouvelle ouverture où le minéral, mieux connu pour la formation d’os et de dents solides, fonctionne plutôt comme un appel à l’action pour ces cellules.

Lorsqu’il y a peu de déchirures et peu de charge mécanique, le message aux ostéoblastes est qu’un os plus dense n’est pas nécessaire et que les ostéoclastes résorbent une partie de la matrice osseuse À l’inverse, lorsque les ostéocytes ressentent beaucoup de charge et de déchirement, ils demanderont aux ostéoblastes de renforcer la densité osseuse et aux ostéoclastes de réduire la résorption.

Son laboratoire a montré que le simple fait de se promener dans des cages produit des déchirures dans les os longs des souris, qui, comme ceux de nos jambes, supportent notre poids et nous permettent de bouger Cette base de référence suggère que ces larmes font partie de la réponse de routine à l’attraction gravitationnelle quotidienne, dit-elle, et l’une des raisons pour lesquelles les astronautes luttent contre la perte osseuse dans l’espace.

Ils examinent donc directement ce qui arrive à la formation et à la réparation des perturbations de la membrane plasmique dans les ostéocytes en réponse à la désutilisation Ils recherchent également des moyens de normaliser ce processus apparemment essentiel pour maintenir un os sain face à la désuétude qui se produit dans l’espace ainsi que sur Terre.

“Ce que nous espérons savoir, c’est comment ce mécanisme de rupture de la membrane est affecté par la désuétude et contribue-t-il à la perte osseuse qui est vécue avec désuétude et, si tel est le cas, pouvons-nous faire quelque chose pour inverser ces processus”, dit-elle “Pouvons-nous faire quelque chose pour les ostéocytes pour les rendre plus susceptibles d’éprouver des déchirures ou plus susceptibles de réparer ces déchirures et ensuite, en conséquence, réduire la perte osseuse pendant la non-utilisation?”

Elle et ses collègues ont des preuves que moins de larmes ne sont pas bonnes et veulent explorer davantage ce qui arrive au taux de réparation en cas de désuétude Ils veulent également connaître le meilleur taux de guérison: une réparation lente augmente-t-elle la survie des ostéocytes ou la survie s’améliore-t-elle avec une réparation rapide? Il est certain que si les larmes ne guérissent pas, les ostéocytes ne survivent pas

“La bonne nouvelle, c’est que nous pouvons le composer dans les deux sens”, dit-elle Mais ils théorisent qu’une réparation plus rapide n’est pas nécessairement meilleure car ils soupçonnent que la quantité de calcium qui entre en corrélation avec la réponse de la cellule à la déchirure

“Pensez à une rupture de membrane comme à une porte dans la cellule Si vous claquez la porte trop rapidement, cela signifie que la cellule n’a pas assez de temps pour ressentir cette déchirure et déclencher le signal pour répondre », dit-elle.

Puisqu’ils connaissent déjà assez bien la machinerie moléculaire qui aide à guérir les larmes, ils disposent déjà de moyens génétiques et pharmacologiques pour modifier à la fois la sensibilité d’un ostéocyte à la déchirure et la rapidité avec laquelle il se répare. Elle pense que les protéines impliquées dans la réparation des déchirures de la membrane, comme PRKD1, qui réside dans la membrane cellulaire et est une arrivée précoce sur un site de déchirure, sont des cibles logiques pour les deux.

“Le but ultime est de trouver un moyen, qu’il s’agisse d’un traitement médicamenteux ou d’un autre type de régime, qui puisse améliorer le fonctionnement de ces processus chez les astronautes et les personnes sur terre qui sont également en désuétude”, at-elle dit

Malgré des contre-mesures comme l’entraînement en résistance, les astronautes perdent 1-15% de leur densité minérale osseuse dans des endroits porteurs, comme les hanches et les genoux, par mois, dit-elle, et le voyage prévu de sept mois vers Mars signifiera probablement que chaque astronaute développera une ostéopénie, un affaiblissement de la masse osseuse qui généralement survient avec l’âge et 80% développeront de l’ostéoporose “C’est vraiment un problème Non seulement ils perdent activement des os pendant qu’ils sont dans l’espace, mais ils doivent à un moment donné revenir à la gravité et puis que se passe-t-il? »dit-elle Des études suggèrent que la récupération osseuse est longue pour les astronautes, même s’ils sont en bonne forme physique lorsqu’ils partent

Ainsi, elle et son équipe de recherche font également la chronique de ce qui arrive à la déchirure et à la réparation avec la reprise de l’utilisation et comment cela est en corrélation avec la résistance osseuse de leur modèle animal. Conformément à l’expérience des astronautes, ils ont des preuves que si la reprise de l’utilisation peut aider, les ostéocytes sont moins susceptibles de réparer et de survivre aux larmes après une longue période d’inactivité.

Il existe des thérapies efficaces, comme les bisphosphonates, qui peuvent aider à la perte osseuse liée à l’âge, mais elles ne se sont pas avérées efficaces lorsque la désuétude est le principal facteur. «C’est pourquoi nous devons proposer de meilleures cibles, des cibles plus efficaces, pour essayer de prévenir la perte osseuse induite par la désutilisation», dit-elle.

McGee-Lawrence a travaillé avec le biologiste cellulaire MCG maintenant à la retraite, le Dr Paul McNeil, un expert en réparation de la membrane plasmique, qui a documenté la poussée de calcium à l’intérieur d’une cellule lorsqu’une déchirure se produit dans de nombreux types de cellules, y compris les cellules musculaires La déchirure et la réparation de la membrane cellulaire musculaire sont essentielles à la croissance des muscles en réponse à l’haltérophilie

Bien qu’il soit clair depuis longtemps que la charge mécanique se traduit également par des os plus solides, comment reste-t-elle une question, dit-elle Comme ce que McNeil a exploré avec le muscle, elle soupçonne que les déchirures de la membrane plasmique sont essentielles

“Nous pensons que la formation de ces déchirures est importante pour savoir comment les cellules osseuses savent qu’elles sont exposées à ce niveau de charge”, dit-elle, en particulier de la charge à fort impact résultant de la course et du saut. “Les cellules ont besoin d’un moyen de savoir ce qui se passe en dehors de leur membrane cellulaire C’est une façon de faire ça”

Chaque ostéocyte en forme d’étoile a 50 à 60 processus en forme de bras, similaires aux dendrites des cellules nerveuses, qui lui permettent de détecter ce qui se passe autour de lui, de communiquer avec d’autres ostéocytes ainsi qu’avec les ostéoblastes et ostéoclastes Comme pour de nombreux types de cellules, le nombre d’ostéocytes diminue avec l’âge ainsi que la capacité de votre os à répondre au poids, ou au manque de charge, mis dessus

L’ostéoporose est appelée une maladie silencieuse, car il n’y a généralement aucun symptôme jusqu’à ce qu’un os se brise ou qu’un effondrement des vertèbres ne se brise, selon le Centre national de ressources sur l’ostéoporose et les maladies osseuses associées des National Institutes of Health Elle affecte les deux sexes et tous les groupes raciaux et ethniques et peut survenir à tout âge, bien que le risque augmente avec l’âge L’inactivité et le tabagisme augmentent également le risque et certains médicaments, comme les corticostéroïdes, peuvent également

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Tags: Anatomie, Modèle animal, Os, Santé osseuse, Densité minérale osseuse, Calcium, Cellule, Membrane cellulaire, Biologie cellulaire, Génétique, Muscle, Nerf, Ostéopénie, Ostéoporose, Activité physique, Recherche, Course à pied, Fumer, Moelle épinière Blessures, dents

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Astronaute, Espace, NASA

Actualités – États-Unis – Un ingénieur biomédical reçoit une subvention de la NASA pour trouver des moyens de garder les os des astronautes solides dans l’espace

Source: https://www.news-medical.net/news/20210218/Biomedical-engineer-receives-NASA-grant-to-find-ways-to-keep-astronauts-bones-strong-in-space.aspx

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