Electroporation outcomes in human Jurkat cells are affected by exposure to simulated microgravity
L'exposition à une microgravité simulée réduit l'efficacité de l'électroporation dans les cellules humaines Jurkat d'environ 31 % en raison d'une réorganisation du cytosquelette, spécifiquement par l'épaississement de l'actine corticale, ce qui peut être partiellement inversé par la déstabilisation de l'actine F.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Imaginez un futur où les astronautes cultivant de la nourriture ou des médicaments dans l'espace n'auraient pas besoin d'emporter chaque ingrédient depuis la Terre. À la place, ils pourraient transporter une bibliothèque d'instructions génétiques et utiliser l'environnement local pour construire ce dont ils ont besoin, directement sur le vaisseau. Ce concept, connu sous le nom de biofabrication spatiale, repose sur la capacité de prendre des cellules vivantes et de les programmer pour produire des protéines ou des molécules spécifiques. Pour ce faire, les scientifiques utilisent souvent une technique appelée électroporation. Considérez cela comme une ouverture temporaire et contrôlée de la peau externe d'une cellule à l'aide d'une brève impulsion électrique. Cette ouverture permet au nouveau matériel génétique de se glisser à l'intérieur, transformant la cellule en une minuscule usine. Bien que cela fonctionne bien sur Terre, l'espace est un endroit très différent. La quasi-absence de gravité en orbite modifie la façon dont les cellules se comportent, dont elles se déplacent et dont leurs structures internes se maintiennent. Si les règles de la biologie changent dans l'espace, les outils que nous utilisons pour programmer ces cellules pourraient cesser de fonctionner comme prévu.
Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de tester précisément cette question en utilisant des cellules immunitaires humaines connues sous le nom de cellules Jurkat. Ils voulaient voir si les conditions étranges de l'espace, ou une simulation étroite de celles-ci, modifieraient la capacité de ces cellules à accepter de nouvelles instructions génétiques. Les scientifiques ont placé les cellules dans un récipient rotatif spécial conçu pour imiter la sensation d'apesanteur au sol. Ils ont laissé les cellules flotter dans cet environnement simulé pendant deux heures, puis les ont soumises aux impulsions électriques utilisées pour l'électroporation. Les résultats ont été clairs et cohérents : les cellules qui avaient flotté dans la simulation d'apesanteur étaient beaucoup plus difficiles à programmer. Lorsque les chercheurs ont tenté d'introduire un petit colorant fluorescent dans les cellules, les cellules en apesanteur en ont absorbé environ vingt pour cent de moins que les cellules restées sous une gravité normale. Lorsqu'ils ont tenté d'insérer un fragment d'ADN pour faire briller les cellules en vert, le taux de réussite a chuté de trente et un pour cent. Crucialement, les cellules ne mouraient pas ; elles refusaent simplement de laisser entrer le nouveau matériel aussi facilement que leurs homologues terrestres.
Pour comprendre pourquoi cela se produisait, les chercheurs ont regardé à l'intérieur des cellules, dans leur échafaudage interne. Les cellules ne sont pas seulement des sacs de liquide ; elles possèdent une structure faite de fibres protéiques appelées actine qui leur donne forme et force. Sous une gravité normale, ces fibres sont disposées d'une certaine manière. Mais après seulement deux heures dans la simulation d'apesanteur, les cellules avaient changé. Elles s'étaient étalées, devenant plus grandes et plus plates, et la couche de fibres d'actine située juste sous leur peau externe était devenue nettement plus épaisse. C'est comme si les cellules avaient construit un mur plus dense et plus robuste autour d'elles en réponse à l'absence de gravité. Ce mur épaissi semblait être la barrière qui empêchait les impulsions électriques de remplir efficacement leur fonction.
L'équipe a ensuite testé si elle pouvait inverser cet effet en utilisant des médicaments pour manipuler directement les fibres d'actine. Lorsqu'ils ont traité les cellules avec une substance qui encourageait l'accumulation et l'épaississement des fibres d'actine, les cellules se sont comportées exactement comme celles de la simulation d'apesanteur : elles sont devenues plus difficiles à programmer. Inversement, lorsqu'ils ont utilisé un médicament différent pour décomposer les fibres d'actine pendant la simulation d'apesanteur, les cellules sont redevenues légèrement plus faciles à programmer, bien que l'amélioration ait été faible et non statistiquement parfaite. Cela a confirmé que la réorganisation du squelette interne de la cellule était la raison principale pour laquelle les impulsions électriques étaient moins efficaces. Les cellules s'étaient adaptées à leur environnement en renforçant leur structure, et ce renforcement entravait précisément le processus dont les scientifiques avaient besoin.
Ces découvertes suggèrent que le succès de la future fabrication basée dans l'espace dépendra de la compréhension de la manière dont les cellules s'adaptent physiquement à l'apesanteur. Les chercheurs ont découvert que, bien que les cellules soient restées saines et vivantes, leur capacité à accepter de nouvelles instructions génétiques était considérablement entravée par les changements de leur structure interne. L'étude n'a pas trouvé que les cellules devenaient plus résilientes aux chocs électriques, comme l'avait suggéré certains travaux antérieurs avec la levure ; au contraire, elles devenaient simplement plus résistantes à l'entrée de nouveaux matériaux. Les scientifiques ont noté que leur simulation au sol n'était pas une copie parfaite de l'espace, car elle ne pouvait pas éliminer tous les mouvements de fluides ni tenir compte du rayonnement cosmique, mais les résultats étaient suffisamment solides pour montrer un schéma clair. Ces travaux soulignent que, alors que nous cherchons à construire des usines en orbite, nous devons prendre en compte le fait que les machines vivantes que nous utiliserons changeront de forme et de force dès qu'elles quitteront la Terre, et que ces changements auront un impact direct sur notre capacité à les contrôler.
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