AQUARIUS

Objectif

L’objectif était d’enrichir l’observation du développement embryonnaire en impesanteur sur la base du comportement des embryons et des têtards de deux modèles amphibiens. La troisième était une expérience de biologie cellulaire utilisant des levures, menée par des jeunes lycéens

La première expérience, sélectionnée dans le cadre de l'appel d'offre international pour la Station Spatiale Internationale utilise des larves de Xénope (Xénopus lævis). Elle regroupe autour d'E. Horn (université de Ulm , Allemagne) les équipes de C. Dournon (UHP, Nancy) et de L. Parisot (UPS, Toulouse). Des larves d'age différent, lors du lancement, seront exposées à la micropesanteur pendant toute la durée du vol à bord du vaisseau Soyouz puis de la Station. Le comportement natatoire sera filmé régulièrement en vol. La sensibilité du système vestibulaire aux sollicitations gravitaires en fonction de l'age d'exposition à la micropesanteur sera étudiée au sol après le retour. Cette étude se fera en mesurant le réflexe vestibulo-oculaire puis en analysant la morphologie et la fonctionalité des cellules réceptrices de l'oreille interne ainsi que la morphologie des otoconies (les petites concrétions calcaires de l'oreille interne).

La deuxième expérience, sélectionnée lors des appels à proposition annuels du CNES, est dirigée par C. Dournon (UHP, Nancy) et étudiera l'influence des conditions de gravité sur la cristallisation des otoconies à différents stades de développement larvaire en utilisant le modèle Pleurodèle (Pleurodeles waltll). D'une part le phénomène de "transition cristalline" (changement de la nature cristalline des otoconies au cours du développement) est susceptible d'être modifié en micropesanteur. D'autre part des altérations importantes des otoconies d'adultes exposés à la micropesanteur ont déjà été montrées lors des vols précédents. Enfin le métabolisme et l'équipement enzymatique des larves de pleurodèles ayant subi leur développement en vol seront aussi étudiés au retour au sol par cette même équipe en relation avec l'équipe de T. Alekhova (Institut Bach, Moscou) dans le cadre d'un programme INTAS/CNES.

La troisième expérience est une expérience "Jeune", utilisant comme modèle la levure. La division cellulaire polarisée est un phénomène fondamental qui existe chez de nombreux organismes. Ce phénomène est responsable de la position spatiale correcte des cellules filles. La division orientée est très importante non seulement dans le développement de l'embryon mais aussi dans la position relative des différents tissus d'un organisme. Toutefois, les mécanismes moléculaires déterminant la polarisation de la division cellulaire sont loin d'être bien compris. Le levure de boulangerie Saccharomyces cerevisiae présente une division cellulaire polarisée. Cet organisme non pathogène, facile d'utilisation a depuis longtemps été le matériel biologique de choix pour réaliser des expériences. Ainsi un fort potentiel de chercheurs de part le monde ont choisi comme modèle d'étude la levure. En conséquence, la masse d'information sur cet organisme est très importante tant au niveau génétique (premier organisme eucaryote à être totalement séquencé), qu'au niveau biochimique (connaissances approfondies du métabolisme et de sa régulation) ou qu'au niveau biologie cellulaire (organisme modèle pour l'étude du cytosquelette, de la sécrétion, de la migration des chromosomes,...). La levure organisme unicellulaire se divise par bourgeonnement. A chaque division le choix du site d’émergence du bourgeon ne se fait pas d’une manière aléatoire mais dépend de la ploïdie de la cellule. Chez une levure haploïde la nouvelle cellule apparaît à proximité du lieu d’émergence du précédent bourgeon. Chez les cellules diploïdes, les cellules filles apparaissent soit à coté du lieu de naissance de la précédente cellule soeur soit à l'autre pôle. Les sites de bourgeonnement successifs peuvent facilement être mis en évidence à la surface de la cellule mère car chaque division est marqué par un anneau de chitine appelé cicatrice. Dans les deux cas la croissance polarisée provient de la mise en place d'un certain nombre d'éléments protéiques qui gardent la mémoire des divisions successives. Cette mémoire est-elle altérée par l'apesanteur ? Obtient-on après une croissance en apesanteur un pattern de bourgeonnement aléatoire ?

Concept Opérationnel

La préparation des échantillons biologiques sera réalisée par la partie Française sur le site de Baïkonour. La durée de préparation est de 7 jours.
Le conteneur aller contient 19 boîtes avec de l'eau et des embryons (12 boîtes de 40 ml chacune pour embryons sans fixateur, et 7 boîtes de 10 ml chacune pour embryons avec fixateur), une boîte à levure avec du milieu nutritif (0,7 ml d'YPD dans chaque berlingot), et l'enregistreur de température et de pression. Il est implanté à bord du vaisseau "Soyouz" au plus tôt 6 à 8 heures avant le lancement puis est branché au système d'alimentation bord. Une fois le vaisseau "Soyouz" arrimé à la station Internationale, le conteneur de transport aller AQUARIUS est transféré puis branché dans le segment Russe. Les levures seront activées au début de la mission. En début et en fin de séjour à bord de la station, le comportement natatoire sera filmé sur boites à embryons.
Le développement des embryons présents dans les boites à oeufs est stoppé, à des stades bien précis, en injectant du fixateur dans celles-ci. Les boites contenant les embryons fixés sont alors remises dans le conteneur de transport aller. Toutes les boites ne reçoivent pas du fixateur, quelques unes permettront de ramener sur Terre des embryons vivants. A la fin du vol le plus tard possible avant le désarrimage du Soyouz, les 19 boites contenant les embryons vivants et fixés, la boite contenant les levures, l'enregistreur de température et de pression sont transférés dans le conteneur de retour. Celui ci est ensuite placé dans le Soyouz de retour.
Le conteneur de retour est transmis à la partie Française sur le site d'atterrissage du vaisseau Soyouz.

Matériel utilisé

Le matériel utilisé sera:

• un conteneur de transport aller et un conteneur de transport retour,

• des cassettes (trois types) pour stocker les échantillons (mini aquarium contenant des embryons de Xénope et de Pleurodèle vivants, mini aquariums permettant d’élever et de fixer des embryons de Pleurodèles, cassette contenant les levures),

• un dispositif de prise de vues d'embryons.