Abstrait

Faits marquants de la recherche sur la gravité

Scarlett H

Tout au long de notre vie, nous sommes attirés vers le bas par une force. Elle nous suit partout : dans les montagnes, sous terre dans les grottes, dans la rue, dans le bus et dans l'avion. Elle ne peut pas être protégée de la même manière que les champs électriques et magnétiques. Elle ne ressemble pas à l'électricité dans le sens où elle ne peut pas être éteinte ou allumée. La gravité est cette force. La cause de la gravité, selon Isaac Newton, est la masse. Tout corps porteur de masse attire d'autres corps porteurs de masse [1]. La force d'attraction est liée au produit des masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre les corps. La loi de la gravité de Newton est utile pour calculer les orbites des planètes et dans la vie quotidienne. La « microgravité » n'est pas une science, comme certains le pensent, mais un environnement spécifique dans lequel la science est souvent pratiquée. La principale raison derrière la réalisation de sciences fondamentales dans de telles conditions de microgravité, de chute libre ou de quasi-apesanteur est en effet que la charge est très éloignée de la masse. Cela conduit à moins de contraintes mécaniques au sein d'un système, moins ou presque pas de convection, des différences de pression réduites au sein d'un système, etc. Dans un tel environnement, on peut également observer des phénomènes qui sont autrement obscurcis ou flous lorsqu'ils sont étudiés sur le terrain, comme la convection thermo-capillaire de Bénard-Marangoni ou les convections de Gibbs-Marangoni dominées par la tension superficielle, les écoulements capillaires, les phénomènes de jonction et bien d'autres problèmes connexes en sciences physiques et en ingénierie. Les sujets d'étude comprennent les colloïdes, les émulsions, les mousses, les cristaux liquides, les plasmas poussiéreux, les flammes/combustions ou les matériaux granulaires, ainsi que la physique des particules élémentaires, par exemple les condensats de Bose-Einstein, ou des processus plus massifs, comme la solidification des alliages. Albert Einstein était d'avis que ce n'était pas le cas. La gravité ne correspondait pas à sa théorie de la relativité en tant que force. En conséquence, il a supposé que la gravité est une courbure de l'espace plutôt qu'une force. La courbure est causée par la masse. Des études approfondies sur la courbure de la lumière à proximité du Soleil ont montré que l'espace est en réalité courbé. Pourtant, nous subissons quotidiennement la force de gravité, à laquelle nous devons faire face lorsque nous soulevons de gros objets. Nous ne sommes pas conscients de la courbure de l'espace. Nous avons des sciences opérationnelles qui nous obligent à gérer l'environnement de microgravité, en plus des sciences fondamentales qui utilisent l'environnement de microgravité. Dans les sciences opérationnelles, également appelées sciences appliquées, il faut élaborer et appliquer des méthodes pour les secteurs des sciences physiques et biologiques qui facilitent la vie dans un tel environnement. Par exemple, tous les systèmes fluidiques et biphasiques doivent fonctionner sans l'effet sédimentaire de la gravité dans tous les types de systèmes remplis de fluides dans les stations spatiales, ainsi que dans les réservoirs de carburant d'autres satellites [2]. De plus, les individus doivent être prêts à travailler dans un système en chute libre à l'avenir. Cependant, lorsqu'il s'agit de santé humaine, ce dernier pose des problèmes majeurs. De nombreuses « contre-mesures » ont été conçues pour empêcher la physiologie humaine d'entrer dans un état.Des troubles comme l'ostéoporose et la sarcopénie, le déconditionnement cardiovasculaire, les performances cognitives altérées, le syndrome neuro-oculaire associé aux vols spatiaux (SANS), une sensibilité immunitaire réduite, des calculs rénaux, une perte de qualité et de durée du sommeil, des douleurs lombaires, des problèmes d'équilibre et de coordination après le vol et une intolérance orthostatique ou une compression de la colonne vertébrale avec lésion du disque intervertébral sont tous observés chez les cosmonautes, les astronautes et les taïkonautes. Certains pourraient se demander si le manque actuel de thérapies de microgravité appropriées est conforme aux normes éthiques du travail et juridiques. Cette nouvelle revue serait même disponible pour recevoir des manuscrits concernant l'événement et le test d'instruments concernant l'atténuation ou la « récupération » complète des transitions chroniques de microgravité et de gravité. Outre, par exemple, l'entraînement à fort impact ou les dispositifs de pression négative du bas du corps (LBNP), nous explorerions l'application de centrifugeuses pour générer véritablement une gravité artificielle en vol. Les systèmes à bras courts sont les plus évidents, bien que ces systèmes génèrent un gradient corporel de gravité élevé et que tous les organes ne puissent pas également être exposés à un niveau de gravité suffisant. On peut également envisager de faire tourner l'ensemble du vaisseau spatial. Dans de tels systèmes, le niveau de gravité est réparti de manière plus uniforme et les sujets sont donc exposés de manière chronique à la gravité artificielle comme sur Terre. Cependant, de tels systèmes nécessitent une compréhension de la rotation de longue durée, tant pour les humains que pour l'ingénierie. Les installations au sol pourraient être utilisées pour répondre à ces questions liées au vol en même temps qu'elles traitent de l'utilisation des systèmes pour les soins de santé (par exemple, le vieillissement et l'obésité) et les applications liées au sport. L'impact de la gravité sur les petits systèmes de faible masse reste déroutant. Il y a près d'un demi-siècle, Pollard a publié un article indiquant que, d'un point de vue biophysique, l'apesanteur ne devrait pas avoir d'effet important au niveau d'une cellule. Les « capteurs gravitationnels » possibles dans une cellule non spécialisée pourraient être les mitochondries ou le nucléole. Plus tard, Todd (1989) et Albrecht-Buehler (1991) ont publié des articles intéressants, qui sont toujours tout à fait pertinents, traitant d'une série de forces qui interviennent à une petite échelle cellulaire et les ont comparées à la force de gravité à cette micro-échelle [3]. Par conséquent, bien qu'il existe de nombreuses expériences dans l'espace et sur le fond montrant l'effet de la gravité, ou son absence, sur les cellules, le mécanisme de détection particulier dans les cellules non spécialisées n'a pas encore été décrit. Dans un modèle in vitro de cellule unique monocouche d'un diamètre de 10 μm, l'énergie gravitationnelle d'un poids clair de 0,5 pN à une distance moyenne du rayon (5 μm) au-dessus du point le plus bas de la cellule est d'environ 500 kT, où k est la constante de Boltzmann et T la température. Ces forces et énergies sont faibles par rapport aux autres forces intra- et extracellulaires. Des instruments tels que les lasers femtosecondes, les microscopes avec des modalités d'imagerie améliorées telles que FLIM ou FRET,Les microscopes à force atomique, les pinces optiques ou les techniques de micro-aspiration, notamment dans les cellules non spécialisées, pourraient jouer un rôle important dans la quête d'un mécanosensoriel gravitationnel. Des systèmes comme le FLUMIAS, le Sunshine Microscopy Module ou les lecteurs de plaques adaptés au microscope JAXA ou équivalents, qui pourraient être assez révélateurs des changements ou interactions conformationnels moléculaires, par exemple avec les lecteurs de plaques ou le lecteur de plaques Nano Racks, les systèmes de micro-RMN ou des sondes in vivo spécifiques qui reflètent les propriétés biophysiques des molécules en fonction de leur environnement extramoléculaire. De nombreuses études sont menées pour explorer l'effet du poids ou de la quasi-apesanteur sur les cellules. Ces études sont, en partie poussées par les techniques contemporaines, axées sur les effets génétiques, bien que cela se dirige souvent de plus en plus vers la protéomique/métabolomique et donc la physiologie réelle, alors qu'il est possible que des phénotypes adaptés ou parfois des changements pathologiques soient souvent notés. Ces découvertes relèvent du domaine de la mécano-transduction et de la mécano-adaptation, tandis que le Saint Graal et le grand défi dans ce domaine serait de repérer un gravisenseur (si une telle chose existe). La plupart des effets rapportés par la recherche sur la gravité altérée en biologie cellulaire devraient commencer, à un moment donné, par un changement mécanique, conformationnel ou de fréquence au sein du système. C'est ce gravi- ou mécano-capteur qu'il faudrait identifier. Des opportunités et des technologies de recherche en vol plus avancées sont nécessaires pour cela, ce qui est analogue à ce qui est utilisé dans le secteur de la biomécanique, en particulier dans la biomécanique moléculaire, cellulaire et tissulaire, mais aussi au niveau des organes et des organismes.avec un changement mécanique, conformationnel ou de fréquence au sein du système. C'est ce capteur gravimétrique ou mécano-capteur qu'il faudrait identifier. Des possibilités et des technologies de recherche en vol plus avancées sont nécessaires pour cela, ce qui est analogue à ce qui est utilisé dans le secteur de la biomécanique, en particulier dans la biomécanique moléculaire, cellulaire et tissulaire, mais aussi au niveau des organes et des organismes.avec un changement mécanique, conformationnel ou de fréquence au sein du système. C'est ce capteur gravimétrique ou mécano-capteur qu'il faudrait identifier. Des possibilités et des technologies de recherche en vol plus avancées sont nécessaires pour cela, ce qui est analogue à ce qui est utilisé dans le secteur de la biomécanique, en particulier dans la biomécanique moléculaire, cellulaire et tissulaire, mais aussi au niveau des organes et des organismes.