Fabriquer ses médicaments sur place
Les médicaments vieillissent, même au réfrigérateur, et un équipage parti loin ne pourra pas en recevoir de nouveaux. Bactéries reprogrammées, kits lyophilisés, laitues modifiées : comment produire un remède au moment où l'on en a besoin.
Une pharmacie spatiale a une date de péremption. Selon le rapport du projet Astropharmacy de la NASA, 87 % des médicaments emportés à bord de la Station spatiale internationale affichent une durée de conservation inférieure à 24 mois. Les médicaments dits biologiques, des protéines thérapeutiques comme certaines hormones, se dégradent en six mois environ, même réfrigérés. Pour une mission de plusieurs années, et plus encore pour un voyage dont on ne revient pas vite, une autre logique s'impose : ne plus emporter le médicament, mais de quoi le fabriquer.
Des bactéries qui sécrètent une hormone
Le projet Astropharmacy a été financé par le programme NIAC de la NASA, qui soutient des concepts très en amont, et mené par Lynn Rothschild au centre Ames de l'agence. Son principe : modifier une bactérie, Bacillus subtilis, pour qu'elle produise et rejette dans son milieu de culture des médicaments de nature protéique. Le choix de cet organisme tient à ses spores, des formes dormantes extraordinairement résistantes. Le rapport rappelle que des spores de cette espèce ont survécu près de six ans dans l'espace, exposées à bord du satellite LDEF. Mieux : des spores modifiées, séchées sur du papier pendant une semaine, se sont révélées aussi actives que des cellules fraîches.
Deux molécules ont servi de démonstration, choisies pour des risques propres au vol spatial : l'une est un fragment d'hormone qui lutte contre la perte osseuse, bien connue des astronautes, l'autre aide la moelle osseuse à se reconstituer après une irradiation. Les quantités en jeu sont minuscules, quelques dizaines à quelques centaines de microgrammes par dose, obtenues en moins de 24 heures à partir de quelques millilitres à quelques dizaines de millilitres de culture. Pour séparer le produit du reste sans appareillage lourd, l'équipe a conçu de petits dispositifs actionnés à la seringue.
Tout n'a pas fonctionné comme prévu. La souche la plus productive s'est révélée toxique pour la bactérie elle-même, qui finissait par muter. Il a fallu accepter un rendement plus faible pour obtenir un médicament utilisable. C'est un problème classique de la biologie de synthèse : une cellule vivante a ses propres priorités, et fabriquer en masse une molécule étrangère peut la tuer.
Sans cellule vivante : la machinerie en poudre
D'où une autre voie, la production acellulaire. On extrait des cellules la machinerie qui lit l'ADN et assemble les protéines, puis on la lyophilise, c'est-à-dire qu'on la sèche à froid. En 2016, une équipe de l'institut Wyss de l'université Harvard, autour de Keith Pardee et James Collins, a montré dans la revue Cell que de telles pastilles se conservent à température ambiante : il suffit de les réhydrater et de leur fournir l'ADN correspondant au produit voulu. Les chercheurs ont ainsi obtenu des peptides antimicrobiens et des vaccins, dont un antigène de la diphtérie, dans une quantité équivalant à 33 doses humaines et efficace chez la souris. L'idée, selon Keith Pardee, est de distribuer la capacité de fabrication plutôt que le produit fini.
L'intérêt pour un vaisseau est double : rien de vivant à entretenir, et un stock qui ne craint pas la panne de réfrigérateur. Le projet Astropharmacy a suivi la même piste et obtenu, par voie acellulaire, une vingtaine d'équivalents-doses du fragment d'hormone osseuse, tout en rendant ses composants bien plus stables face à la chaleur. La lyophilisation elle-même fait d'ailleurs l'objet d'essais en orbite : l'expérience Lyophilization-2, conduite en 2021 dans la boîte à gants de la Station, examine l'effet de la gravité sur le séchage à froid, dans l'espoir d'améliorer la qualité et la durée de conservation des médicaments ici comme là-haut.
La voie des plantes
Troisième piste, cultiver le médicament. À l'université de Californie à Davis, une équipe du département de génie chimique, autour de Karen McDonald et Somen Nandi, avec le doctorant Kevin Yates, a présenté en 2022 une laitue transgénique qui produit dans ses feuilles une hormone parathyroïdienne fusionnée à un fragment d'anticorps, conçue pour rester stable dans le sang. Le travail est financé par la NASA, via le centre CUBES dirigé par l'université de Californie à Berkeley. L'hormone en question se donne normalement par injections répétées ; l'espoir est qu'un équipage puisse en absorber en mangeant simplement la salade qu'il cultive déjà. Restent à mesurer la quantité réellement produite, à savoir quelles feuilles en contiennent le plus et quand les récolter.
Des essais en orbite
Ces idées ne restent pas au laboratoire. Depuis 2019, la NASA fait voler à bord de la Station spatiale la série d'expériences BioNutrients, développée au centre Ames : de petits sachets contenant des micro-organismes séchés et un milieu comestible, que l'équipage réhydrate et place dans un incubateur. Le premier volet, lancé en avril 2019, utilisait des levures modifiées pour fabriquer deux antioxydants utiles à la vision, le bêta-carotène et la zéaxanthine, et a fonctionné près de six ans. Le deuxième, lancé en novembre 2022, a ajouté des ferments de yaourt et de kéfir. L'enjeu est le même que pour les médicaments : les vitamines perdent de leur activité au fil du stockage, et une mission longue ne peut pas compter sur des réserves indéfiniment fraîches.
Et sur Terre ?
La marche « Astropharmacie Programmable » (voir la marche E-LIF-10) part de ces résultats pour viser une bibliothèque de micro-organismes reprogrammables embarquée, capable de produire à bord les molécules dont un équipage coupé de la Terre aurait besoin pendant des générations, en comparant honnêtement la voie microbienne et la voie végétale. Elle prépare aussi l'étage le moins spectaculaire et le plus décisif : le contrôle qualité autonome, car sans vérification de l'identité, de la pureté et du dosage, aucun lot ne peut être administré à personne.
Sur Terre, le même outillage viserait les hôpitaux isolés et les systèmes de santé fragiles, qui pourraient fabriquer sur place de petites quantités de médicaments rares ou en pénurie. Là, le verrou n'est plus biologique mais juridique : la réglementation pharmaceutique a été écrite pour de grandes usines et des lots contrôlés, pas pour une production décentralisée de quelques doses. C'est pourquoi la marche prévoit de construire ce cadre avec les autorités, en même temps que la technique. Un équipage en route vers les étoiles et un dispensaire à deux jours de piste ont finalement le même besoin : que le remède existe là où se trouve le malade.