Nous avons vu qu’un voyage dans l’espace peut modifier l’expression de nos gènes (voir l'article sur le Twin Study). Ainsi, quelles en sont les éventuelles conséquences sur le plan musculaire ?
Suite à l’observation de la perte de masse musculaire, certains scientifiques ont cherché à savoir si celle-ci était couplée à une augmentation de production de myostatine, possédant des propriétés régulatrices de croissance.
Les scientifiques ont pu constater que lors d’un voyage dans l’espace de nombreux ARNm (acide nucléique essentiel dans le transport du message génétique et la synthèse des protéines) liés à la croissance musculaire sont modifiés, dont l’ARNm qui exprime la myostatine.
La myostatine est une protéine qui régule la croissance des muscles. Sans elle, la croissance de nos muscles serait donc incontrôlable et tout le monde aurait l’apparence d’un bodybuilder sans le moindre effort ni substances chimiques. (Pour plus de détails, voir l'article sur l'hibernation et les solutions hormonales). Des anomalies au niveau des gènes qui codent pour la myostatine peuvent avoir pour conséquence une inhibition de la production de celle-ci.
Grâce à des expériences menées sur des souris au « Neuro lab space flight », les scientifiques ont constaté une augmentation de l'expression de l'ARNm de la myostatine et une diminution de celle de l’inhibiteur de la myostatine (FSTL3). Concrètement, cela voudrait dire que dans l’espace la croissance de nos muscles serait plus contrôlée que sur Terre. Ceci expliquerait pourquoi les astronautes ne reviennent pas très musclés, malgré leurs entraînements sportifs quotidiens dans l’espace, essentiels pour limiter les effets de la micropesanteur.
Deux approches furent utilisées lors de ces expériences, la première portant sur la décharge musculaire sur Terre et l'autre sur les vols dans l'espace. Les deux ont à priori les mêmes effets : sur la taille des muscles, lié à une diminution de la synthèse de certaines protéines et à une augmentation de la production de myostatine ; sur leur métabolisme, c'est-à-dire si ils sont aérobies (utilisant l'oxygène pour produire l'ATP) ou anaérobies (n'utilisant pas l'oxygène) ; sur le manque de prolifération ou de différenciation de cellules souches.
En effet, les deux expériences furent réalisées avec pour but de reproduire les mêmes effets sur les muscles :
- Un vol en zéro gravité puis 2,5 heures avec gravité le temps de l'atterrissage, avant de sacrifier les souris utilisées pour l’expérience.
- Décharge des muscles des membres postérieurs puis 2,5 heures avec charge, avant que les animaux ne soit sacrifiés.
Pour résumer les résultats de ces expériences concernant la myostatine :
La diminution de la taille des muscles a été associée à l'altération de beaucoup d'ARN messagers dont l'expression de l'ARNm de la myostatine qui augmente (comme on peut le voir dans le document ci-dessous) et l'expression de l'inhibiteur FSTL3 de la myostatine qui diminue.
De plus, l'expression de l'ARNm de PPAR (peroxisome proliferator-activated receptor) , lié à la phosphorylation oxydative (voir Généralités sur les muscles) diminua également, engendrant une diminution de ce type de métabolisme, qui serait couplé à une expression rapide de la myostatine.
Images issues du site NCBI
Pour conclure, ces expériences permettent bien de montrer que des vols dans l'espace lors desquels les astronautes sont soumis à des conditions de micropesanteur, peuvent induire des changements significatifs de l'expression des ARNm de certains gènes, associés à la croissance musculaire et aux types de fibres musculaires (différents métabolismes).
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